Fluorescencyjne DNA staje się uniwersalnym wykrywaczem metali

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda w USA opracowali tani, oparty na DNA system, który jest zdolny do wykrywania i identyfikacji nadzwyczajnej liczby metali w wodzie. Zespół Erica Kool’a [1] używa w tym celu zestawów czujników w postaci krótkich łańcuchów podłączonych do perełek glikolu polietylenowego-polistyrenu (PEG-PS) do rozróżniania 57 różnych metali (w tym alkalicznych, metali przejściowych i lantanowców).

Fluorescencyjne DNA staje się uniwersalnym wykrywaczem metali

Rys.1 Minerały fluorescencyjne

Mając zamienione konwencjonalne bazy DNA dla grup, dla których zmiany we fluorescencji następują w obecności metali, system może używać kolorów wytwarzanych jak odcisk palca dla każdego metalu. „Pojedynczy eksperyment wymaga bardzo niewielkiej ilości materiału – tylko jednego pikomola i obecności  jakiegokolwiek chemosensora – więc czujniki są dość tanie,” twierdzi Kool.

Fluorescencyjne DNA było używane wcześniej przez zespół Kool’a do produkcji sensorów wykrywających toksyczne gazy i zepsutą żywność. Obecnie łańcuchy są wytwarzane z dziewięciu bloków: dwóch prostych fluorescencyjnych zasad, trzech elementów „dystansowych” oraz czterech zasad, które mają możliwość fluorescencji i wiązania jonów metali. Chemicy, przy użyciu różnych bloków i sposobów ich połączenia, stworzyli bibliotekę 6561 czterozasadowych łańcuchów lub tertamerów, spośród których 174 silnie fluoryzują w 36 roztworach soli metali.

Naukowcy Stanford wybrali dziewięć tych tetramerów z najlepszą kombinacją do szerokiego rozpoznawania metali. Tetramery są poddawane skriningowi z 57 różnymi metalami i obserwacji pod mikroskopem epifluorescencyjnym. „Robimy zdjęcia przed i po ekspozycji próbki metalu. Uzyskujemy ilościowe zmiany w oprogramowaniu graficznym, a następnie używamy analizy statystycznej i porównujemy wzorce z odpowiedzią”, wyjaśnia Kool.

System może rozróżnić 57 odmian metalu, 50 w stężeniach poniżej 100 pM. Szukając uproszczenia, zespół Kool’a odkrył sześć tetramerów nadal wykonujących analizę prawie dobrze. Ze ślepą próbą na 50 różnych roztworów tylko z trudem odróżnia cyrkon i ind.

Według Vincenta Rotello z Uniwersytetu Massachusetts w USA może sprawiać trudności rzeczywista identyfikacja ilościowa mieszanin jonów. Jednak obecnie zespół Kool’a wykorzystuje opisany system identyfikacji do wykrywania i ilościowej analizy zanieczyszczenia w próbkach naturalnej wody, gdzie występuje osiem różnych metali toksycznych[2].

  1. Lik Hang Yuen, Raphael M. Franzini ,Samuel S. Tan, Eric T. Kool (2014). Large-Scale Detection of Metals with a Small Set of Fluorescent DNA-Like Chemosensors. American Chemical Society. DOI: 1021/ja507932a
  2. Lik Hang Yuen,. Raphael M. Franzini, Shenliang Wang, Pete Crisalli, Vijay Singh, Wei Jiang, Eric T. Kool (2014). Pattern-Based Detection of Toxic Metals in Surface Water with DNA Polyfluorophore. Angewandte Chemie International Edition. DOI: 10.1002/anie.201403235
  3. http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/10/fluorescent-dna-becomes-versatile-metal-fingerprint-detector

Opracowała: Kinga Cholewińska

Korekta: Julia Szpakowska

 

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*