Новости химической науки > Гель бледнеет, отведав кокаина

Исследователи из Китая разработали аптамерный поперечно-сшитый ярко-красный или ярко-синий гидрогель, который обесцвечивается при контакте со следами кокаина.

Для обнаружения наркотика не требуется проведения сложных анализов, поэтому есть надежда, что такой гель в скором времени можно будет использовать для быстрых тестов на наличие в аналите малых молекул, таких как наркотики, взрывчатые вещества или органические вещества, которые могут содержаться в воде в качестве загрязнителей.

Гель меняет внешний вид в качестве отклика на различное содержание кокаина. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI: 10.1002/anie.200905570)

Гидрогель получен из полимерных цепей, которые удерживаются друг около друга непрочными связями с помощью аптамеров: коротких пептидных цепочек, специально разработанных для связывания молекул определенного строения. Для разработки данного геля исследователи под руководством Вейхонга Тана (Weihong Tan) из Университета Хунань и Чаойонга Янга (Chaoyong Yang) из Университета Сямынь использовали аптамеры, которые прочно связываются с молекулами кокаина. При контакте геля с небольшим количеством наркотика связь между полимером и аптамерами разрывается, аптамеры связываются с кокаином, а гель – разрушается.

Чтобы детектировать разрушение геля по изменению окраски системы исследователи первоначально ввели в структуру геля наночастицы золота, при высвобождении которых гель теряет окраску. Далее для увеличения эффективности процесса исследователи решили внедрить в структуру геля молекулы фермента-амилазы, после чего придали гелю темно-синюю окраску за счет интеркаляционных комплексов амилоза-йод. При разрушении гидрогеля фермент высвобождается и способствует гидролизу амилозы, интеркаляционные комплексы разрушаются, и гель обесцвечивается.

Исследователи заявляют, что с помощью нового метода можно визуально определить около 20 нанограммов кокаина в течение десяти минут, что сравнимо с аналитическими возможностями других систем, для проведения анализа в рамках которых требуется сложное оборудование.

Однако полностью оценить потенциал новой аналитической системы можно, представив возможность интеграции в гель различных аптамеров и, соответственно, придание гелю способностей к детектированию различных соединений. Колин МакКой (Colin McCoy) из Королевского Университета Белфаста заявляет, что система может быть адаптирована под селективное распознавание огромного количества низкомолекулярных соединений, в том случае, когда для их распознавания можно синтезировать подходящие аптамеры.

Дешевизна и простота нового метода позволяет говорить о возможности его применения во многих областях – от систем обеспечения безопасности в аэропортах и других видах транспорта до быстрых диагностических систем для применения в зонах чрезвычайных ситуаций. Тан предполагает, что гель можно применить для создания портативных устройств, которые могли бы быть полезны для судебно-медицинских экспертов, или для слежения за состоянием окружающей среды.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI: 10.1002/anie.200905570

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #кинетика и катализ, #физическая химия, #химия полимеров