Новости химической науки > Мезоцветы для обнаружения следовых количеств тротила

Очевидно, что высокочувствительные и высокоселективные методы быстрого тестирования весьма важны для медицинской экспресс-диагностики, обнаружения природных токсинов или для обнаружения взрывчатых веществ в местах большого скопления людей, например – аэропортах. Увеличение селективности тестовых систем по отношению к целевым аналитам позволяет избежать получения ошибочных результатов.

Решая задачу создания подобных тестовых систем, исследователи из Индии разработали метод специфического обнаружения взрывчатого вещества – тринитротолуола (тротила), позволяющий обнаружить его даже в следовых количествах.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2012; DOI: 10.1002/anie.201203810

Талаппил Прадип (Thalappil Pradeep) и Амму Мэтью (Ammu Mathew) из Индийского Технологического Института в Мадрасе для изготовления сенсора использовали изящную комбинацию микро- и наноструктур: мезоцветы из золота – похожие на цветы частицы размером около 4 мкм, играют роль твердой подложки для кластеров серебра, состоящих из 15 атомов серебра, эти кластеры связаны с бычьим сывороточным альбумином. При облучении светом с определенной длиной волны серебряные кластеры люминесцируют, излучая красный свет.

Золотая подложка – мезоцветы, усиливают люминесценцию. Уникальная форма этих «цветов» является важным преимуществом, поскольку такие частицы могут быть однозначно идентифицированы с помощью оптического микроскопа, чего нельзя сказать о частицах сферической формы. Если к системе, содержащей мезоцветы, добавить каплю раствора, содержащего следовое количество тротила, тринитротолуол взаимодействует с аминогруппами бычьего сывороточного альбумина с образованием комплекса Мейзингеймера – эта реакция специфична по отношению к тринитротолуола, а образование комплекса Мейзингеймера приводит к гашению красной флуоресценции серебряных наночастиц.

Для получения более четкого сигнала исследователи также добавили к системе зеленый флуоресцирующий белок, который был адсорбирован на слое диоксида кремния, выращенном на цветах из золота. Пока наблюдается красное свечение наночастиц серебра, флуоресценция зеленого флуоресцентного белка подавляется, однако когда тротил гасит флуоресценцию серебра, зеленый белковый пигмент начинает излучать, что можно наблюдать с помощью обычного флуоресцентного микроскопа. Концентрация тринитротолуола уровня миллиардных долей (ppb) полностью гасит флуоресценцию серебра, концентрация толуола уровня триллионных долей (ppt) существенно понижает ее интенсивность.

Исследователи дополнили аналитическую методику, основанную на люминесценции, вторым аналитическим методом – спектроскопией поверхностно-усиленного рамановского рассеяния (SERS), который также очень хорошо работает с сенсорами, имеющими форму цветов. По словам Прабипа, использование SERS позволяет понизить границы определения целевого вещества до зептомолярных концентраций (10^–21 моль/л). Это позволяет использовать в качестве сенсора всего лишь один «цветок», если он связался, по крайней мере, с девятью молекулами.

Исследователи отмечают, что на основании предложенной ими методики уже создается аналитическое устройство. Аналогичная стратегия может также применяться для обнаружения ионов ртути и, возможно, концепция при незначительном изменении может быть полезна для обнаружения следовых количеств и других соединений.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2012; DOI: 10.1002/anie.201203810

метки статьи: #аналитическая химия, #нанотехнологии, #химическая криминалистика