Utilizzo della perossidasi

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 6953 (2022) Citare questo articolo

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Le nanoparticelle d'argento stabilizzate con polivinilpirrolidone (PV-AgNP) sono state sintetizzate da AgNO3/citrato trisodico e con l'assistenza dell'energia a microonde. È stato scoperto che i PV-AgNP sintetizzati possiedono un'effettiva attività di mimazione della perossidasi. Questa attività catalitica può ossidare il reagente non fluorescente (o-fenilendiammina) in un prodotto di reazione ad alta fluorescenza (2,3-diaminofenazina). Il prodotto della reazione ha mostrato un'emissione di fluorescenza a 563 nm dopo l'eccitazione a 420. Tra molti metalli, solo gli ioni di mercurio (II) possono inibire l'attività catalitica del nanoenzima PV-AgNP. Di conseguenza, l'intensità della fluorescenza del prodotto di reazione è stata attenuata con successo. Questo effetto di spegnimento dell'intensità della fluorescenza era direttamente proporzionale alla concentrazione di mercurio (II). Sulla base di questi risultati, è stato progettato un approccio spettrofluorimetrico semplice, economico e selettivo per il rilevamento del mercurio (II) nei campioni di acqua. La relazione lineare tra l'inibizione dell'intensità della fluorescenza e la concentrazione di mercurio (II) è stata trovata in 20–2000 nM con un limite di rilevamento di 8,9 nM.

Il mercurio metallico è uno dei metalli pesanti velenosi più conosciuti e ampiamente diffusi a causa dei suoi effetti dannosi in caso di accumulo nel corpo umano1. È ampiamente distribuito nel suolo, nell'atmosfera e nell'acqua di mare attraverso le attività umane e i fenomeni naturali, causando gravi conseguenze sulla maggior parte degli organismi viventi e sull'ambiente2. Le principali fonti di contaminazione da mercurio (II) per le acque superficiali e le acque reflue sono la produzione di cloro-alcali, carta e pasta di legno, raffinerie di petrolio, batterie e processi di produzione di vernici nelle industrie3. A causa della sua elevata affinità per i gruppi tiolici presenti negli enzimi e nelle proteine, il mercurio può accumularsi nei tessuti del corpo umano e negli organi vitali, producendo sostanze tossiche e dannose per la salute umana anche in basse quantità4. Alcuni sintomi e segni cronici e acuti generati dalla tossicità del mercurio inorganico sono i seguenti: infiammazione della bocca; sete; gusto metallico; nausea; salivazione eccessiva; degenerazione renale e tremore5.

La selettività e la sensibilità del chemosensore utilizzato per rilevare lo ione mercurio (II) nei campioni di acqua è una richiesta essenziale. Pertanto, il sensore utilizzato dovrebbe essere caratterizzato da semplicità, basso costo, alta sensibilità e adeguata selettività, in grado di rilevare ioni di mercurio (II) in campioni acquosi a livello nanomolare e senza interferenze dovute alla presenza di ioni di altri metalli.

Le nanoparticelle sono ampiamente utilizzate come sensori per il rilevamento degli inquinanti ambientali6,7,8,9. Molti ricercatori sono interessati alle nanoparticelle d'argento per le loro insolite caratteristiche ottiche, la banda SPR e le dimensioni ultrapiccole10,11,12,13. Le nanoparticelle d'argento sono ampiamente utilizzate anche nei sensori, nell'industria tessile e nella conservazione degli alimenti grazie alla loro eccellente conduttività e attività catalitica10,11,12,13,14,15. L'attività enzimatica distintiva e unica delle nanoparticelle metalliche ha suscitato interesse nella catalisi di numerose reazioni chimiche e applicazioni di analisi dei metalli16.

Ci sono molti vantaggi nell’utilizzare le nanoparticelle come imitatori di enzimi/enzimi artificiali rispetto agli enzimi naturali che si concentrano sull’assenza degli ostacoli intrinseci dell’enzima naturale. Questi ostacoli includono la disponibilità di risorse naturali, dispendiosa in termini di tempo e noiosa, e un costoso processo di purificazione; sensibilità alle temperature elevate, condizioni di conservazione rigorose, sensibilità alle condizioni di pH alcalino e acido e alle proteasi, con conseguente diminuzione della stabilità e riduzione della durata di conservazione17,18. Gli enzimi imitano le nanoparticelle inorganiche dotate di alcune caratteristiche, tra cui basso costo, elevata stabilità, resistenza alle alte concentrazioni del substrato, facilità del processo di conservazione e facilità di sintesi19,20,21.