Un nuovo polipeptide

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 6624 (2022) Citare questo articolo

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I nanocluster di oro fluorescente (AuNC) funzionalizzati con biomolecole hanno attirato molta attenzione grazie alla buona biocompatibilità, alle proprietà fisico-chimiche stabili e ai notevoli vantaggi in termini di costi. Una concentrazione inappropriata di Cu2+ può causare una varietà di malattie. In questo studio, gli AuNC sono stati sintetizzati in una soluzione acquosa alcalina utilizzando l'albumina sierica bovina (BSA) come modello. E poi, il peptide CCYWDAHRDY è stato accoppiato agli AuNC. Inoltre, è stata valutata la fluorescenza della risposta CCYWDAHRDY-AuNC sintetizzata al Cu2+. Poiché i risultati hanno dimostrato che i CCYWDAHRDY-AuNC possono rilevare in modo sensibile Cu2+. Dopo aver aggiunto Cu2+ al sistema di sonda, la fluorescenza dei CCYWDAHRDY-AuNC è stata spenta. Le condizioni di rilevamento erano a pH 6 e 30 °C per 10 minuti, la relazione lineare tra la concentrazione di Cu2+ e l'intensità della fluorescenza era buona nell'intervallo di 0,1 ~ 4,2 μmol/L. L'equazione di regressione era y = −105,9x + 693,68, il coefficiente di correlazione lineare è 0,997 e il limite minimo di rilevamento era 52 nmol/L.

L'accumulo di ioni di metalli pesanti nel sistema ambientale aumenta il rischio di danni all'ambiente e alla salute umana1,2,3,4,5. Gli ioni di metalli pesanti possono facilmente interferire con enzimi e acidi nucleici e modificare le attività biologiche degli organismi6. Cu2+ svolge un ruolo importante in biologia come metallo di transizione e un'adeguata assunzione di Cu2+ è necessaria per mantenere la salute dell'organismo7,8. Tuttavia, una concentrazione inappropriata di Cu2+ può causare diverse malattie. Ad esempio, l'anemia e la diminuzione della vista sono sintomi causati dalla mancanza di Cu2+, mentre un contenuto eccessivo di Cu2+ può accelerare il peggioramento del morbo di Alzheimer e del morbo di Parkinson9,10,11,12,13. Cu2+ è ampiamente distribuito nel suolo e nell'acqua, dove entra facilmente nel corpo umano attraverso la catena alimentare. Il monitoraggio in tempo reale del Cu2+ è un prerequisito per la sicurezza alimentare e la prevenzione delle malattie14,15. Per il rilevamento di Cu2+16,17,18,19,20 sono state applicate la spettroscopia di fluorescenza, la colorimetria, l'analisi elettrochimica e la gascromatografia. La tecnologia di analisi della fluorescenza ha attirato l'attenzione diffusa grazie alla sua elevata sensibilità, facilità d'uso e velocità di rilevamento rapida. Con lo sviluppo di nanomateriali e sonde fluorescenti, i nanocluster d'oro (AuNC), come sensori fluorescenti per il rilevamento di inquinanti nell'ambiente e negli alimenti, hanno attirato l'attenzione di molti ricercatori21,22.

Gli AuNC sono composti da dozzine o addirittura centinaia di atomi d'oro, con una dimensione media delle particelle inferiore a 2 nm23,24. Rispetto ai tradizionali coloranti o proteine ​​fluorescenti, gli AuNC hanno proprietà eccellenti come scarso effetto sull'attività degli organismi, elevata stabilità, bassa tossicità ed elevata biocompatibilità grazie alla loro inerzia chimica e alle dimensioni ultrafini25. Inoltre, gli AuNC hanno uno spostamento di stokes maggiore e un'emissione di fluorescenza più forte26. Con l'aggiunta di cationi metallici multivalenti, il legame Au-S sulla superficie degli AuNC viene rotto a causa dell'interazione di gruppi carbossilici e ioni metallici, con conseguente spegnimento della luminescenza27,28.

Le proprietà di fluorescenza degli AuNC possono essere regolate utilizzando ligandi appropriati e scaffold biocompatibili29,30. Studi precedenti hanno dimostrato che gli AuNC potrebbero essere preparati utilizzando proteine, amminoacidi, peptidi, tioli, acidi nucleici e altre biomolecole come ligandi, che hanno un elevato grado di biocompatibilità e possono essere utilizzati per il rilevamento senza interferenze di materiali biologici31,32,33, 34. In particolare, i peptidi sono spesso utilizzati per sintetizzare nanocluster metallici biocompatibili e funzionali grazie alla loro speciale struttura tridimensionale, sequenza regolabile, sintesi conveniente e prezzo economico33. Ad esempio, Yuan e colleghi hanno confrontato gli NC Au25 protetti dall'acido nucleico peptidico a catena lunga GSH con i gruppi -COOH e -NH2 ricchi di elettroni che hanno prodotto una luminescenza più forte35. La cisteina (C) ha una buona capacità di coordinazione36 e la tirosina (Y) ha una forte capacità di ridurre gli ioni metallici37, C e Y vengono solitamente introdotti nella sequenza peptidica per preparare AuNC. Alcuni peptidi possono essere accoppiati con AuNC per rilevare rapidamente ed efficacemente ioni altamente tossici. Ad esempio, il sensore di bioluminescenza CCYR6H4-AuNCs riduce il limite di rilevamento e migliora la selettività verso Hg2+ nell'acqua38.