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    科研進展

    基于肽適體的游離氨基酸生物傳感器研制取得新進展

    發布時間:2024-01-09 作者:王文靜 來源:亞熱帶農業生態研究所

      L-色氨酸是自然界中分布最廣泛的吲哚衍生物,也是人體必需氨基酸之一,可作為5-羥色胺、褪黑素和血清素等多種物質的合成前體。L-色氨酸還是動物營養中的限制性氨基酸。因此,快速準確定量L-色氨酸十分必要。然而,L-色氨酸在酸性環境中極易被分解,給飼料中L-色氨酸的定量測定造成極大的不便。開發一種可用于現場快速檢測飼料或動物體液中L-色氨酸的生物傳感器,將為動物營養領域L-色氨酸的測定提供便捷手段,也可應用于食品、醫學等領域。

      針對上述問題,中國科學院亞熱帶農業生態研究所印遇龍院士團隊利用前期篩選的L-色氨酸肽適體,采用硼氫化鈉還原法合成了表面修飾肽適體的膠體金溶液;使用TEM、FT-IR、XPS和Zeta電位以及粒度分析儀進行表征,從光譜學角度驗證了納米材料的合成及其對L-色氨酸的靈敏性。研究結果顯示,當膠體金溶液中按比例加入L-色氨酸時,經過10 s的震蕩混勻,溶液顏色由酒紅色變為深藍色,同時溶液最大吸收波長由535 nm遷移到600-620 nm。對過程條件進行優化后,所研制生物傳感器在1-50 M和50-1000 M之間對梯度濃度的L-色氨酸表現出良好的線性關系;研制的生物傳感器可排除血清中抗壞血酸、尿酸的干擾,且不受其他16種常見氨基酸的明顯干擾;在7天的穩定性測試中,每天的溶液顏色并未發生明顯變化,在535 nm處的吸光度RSD值為4.82%;研制的生物傳感器在豬血清測試中回收率為99.2%-100.2%。綜上,該項研究設計了一種基于肽適體和金納米顆粒的快速、簡便、靈敏、高選擇性的比色型L-色氨酸生物傳感器,具備結構和操作簡單、高靈敏度、良好選擇性等特點,可用于豬血清等樣品中L-色氨酸的快速檢測。

      上述研究結果以Peptide aptamer-based colorimetric sensor for the detection of L-tryptophan in porcine serum為題發表在Top期刊Microchemical Journal上。該研究得到國家重點研發計劃(2021YFD2000800)、國家自然科學基金項目(31527803)、中國博士后科學基金(2022T150075,2022M720541)、現代農業產業技術體系建設專項(CARS-35)等項目的支持。

      論文鏈接

      圖1 添加L-色氨酸(1 mM)前(A)后(B) PEP-Au的透射電鏡圖像,裸Au NPs、PEP-Au和添加L-色氨酸的PEP-Au的Zeta電位曲線(C),以及PEP-Au的FTIR光譜(D)。

      圖2 基于適配體的比色生物傳感器檢測L-色氨酸的機理圖。

    圖3 (A)加入不同濃度的L-色氨酸(上圖)和隨后加入1.0 M KCl(下圖)后PEP-Au的溶液圖像。(B) L-色氨酸濃度與618納米波長吸光度之間的相關性。(C) 加入不同濃度的L-Trp溶液后,再加入1.0 M KCl,PEP-Au的紫外可見光吸收光譜


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