En un estudio reciente publicado en El Diario de Química Física c, Utilizando un biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie portátil sin precedentes, los investigadores han demostrado un enfoque para detectar la actividad de la tirosinasa (TYR), un biomarcador importante para el diagnóstico del melanoma.
Investigar: Biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie basado en matrices de nanovarillas de oro autoensambladas para la detección rápida y sensible de tirosinasa. Crédito de la imagen: Africa Studio/Shutterstock.com
Biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie fabricado en un chip de vidrio con matrices de nanovarillas de oro (Au NR) funcionalizadas con dopamina (DA) como sustrato de captura y nanopartículas de plata modificadas con ácido 4-mercaptofenilborónico (4-MPBA) (NP de Ag) mejoradas en la superficie Raman Dispersion construye una sonda biosensora. Dado que la detección de la actividad de TYR en muestras biológicas es importante para el diagnóstico clínico de melanoma, el enfoque propuesto es útil para el diagnóstico de melanoma con varias ventajas de sensibilidad, portabilidad y reproducibilidad.
Tirosinasa y su papel en la síntesis de melanina
La tirosinasa, una metaloenzima dinuclear de tipo III que contiene cobre, juega un papel importante en la biosíntesis de melanina. Como resultado, su prevención puede prevenir el desarrollo de muchas enfermedades de la piel. Además, la caracterización de esta enzima humana para la melanogénesis muestra una actividad enzimática catalítica completa. viva y cataliza la hidroxilación de L-3,4-dihidroxifenilalanina y la oxidación de dopamina (DA) a dopaquinona (DQ). Como resultado, la expresión aberrante de TYR puede causar afecciones de la piel como melasma, vitíligo y la manifestación más peligrosa de cáncer de piel, el melanoma.
Dado que TYR es un biomarcador importante para el diagnóstico de melanoma, hasta la fecha se han probado varios métodos que incluyen técnicas electroquímicas, métodos colorimétricos, cromatografía líquida de alta resolución y fluorescencia para detectar TYR en muestras biológicas.
Las limitaciones inherentes de estas técnicas, como la sensibilidad relativamente baja, la interferencia y el equipo excesivo, hacen que los biosensores de dispersión Raman mejorados en la superficie sean un enfoque alternativo muy deseable.
Los biosensores de dispersión Raman mejorados en la superficie emplean una poderosa técnica de detección ultrasensible no destructiva que utiliza interacciones intermoleculares entre moléculas adsorbidas en planos nanometálicos y un campo electromagnético presente en la región resonante.
El presente estudio desarrolló un biosensor compacto de dispersión Raman mejorado en la superficie para detectar la actividad TYR encapsulada en matrices Au NR. La detección efectiva de la actividad de TYR da como resultado un diagnóstico exitoso de melanoma.
Au NRs y su preparación
Para lograr rendimientos significativos de nanovarillas, excelente uniformidad y bajos niveles de impurezas, se prepararon Au NR utilizando un método muy avanzado. Inicialmente, 0,025 ml de HAuCl 10 mM4 Se combinaron la solución y CTAB 0,1 M para formar una solución semilla de 1 ml de volumen. Después de agitar durante 30 min, se añadió NaBH recién preparado a 0,8 ml4 Se añadieron 10 mm a la mezcla.
La solución de semillas resultante se mantuvo en reposo durante dos horas a 30 ⁰C. Se mezclaron un total de 7 g de CTAB y 1,234 g de NaOL en 250 mL de H.218 ml de O. 4 mM Agno a 50⁰C para hacer la solución de crecimiento3 Después de que la solución se enfriara a 30 ⁰C con agitación continua, se añadió la solución.
Después de agregar 250 ml de HAuCl 1 mM4 y agitando durante 90 minutos, la solución cambió gradualmente de naranja a incolora. Después de agitar durante 15 minutos, se añadieron 2,1 mL de solución de HCl 37 ⁰C. La solución de crecimiento mencionada anteriormente se mezcló con AA 64 mM en un volumen de 1,25 mL durante 30 s antes de inyectar 0,8 mL de mezcla de semilla de oro, que luego se dejó reposar a 30 °C durante 48 h.
El intercambio y la compactación en las interfaces trifásicas impulsadas por la reacción de Marangoni formaron la base para sintetizar arreglos de Au NR.
Se logró una síntesis exitosa de Ag NP utilizando el método de Lee y Meisel, que implicó la reducción de AgNO.3 por citrato en la fase acuosa.
Detección de TYR en muestra de suero
Las muestras de suero se centrifugaron durante 10 minutos a 1000 rpm antes del análisis para recolectar el sobrenadante y reducir otras sustancias en la muestra que podrían evitar la detección de TYR y, por lo tanto, interferir con el diagnóstico exitoso de melanoma.
A continuación, se usó un espectrómetro Raman con una excitación de 785 nm, una lente objetivo de 50X y un tiempo de exposición de 10 segundos para adquirir los espectros Raman.
La solución de TYR se mezcló con varias concentraciones de inhibidores y se incubó a 37 ⁰C durante 15 min para lograr la inhibición. Luego, se realizaron mediciones de dispersión Raman mejorada en la superficie en la solución de TYR tratada con este inhibidor introduciendo el biosensor de dispersión Raman mejorada en la superficie.
Nuevo biosensor detecta eficientemente la actividad TYR
Los resultados experimentales del presente trabajo revelaron que las recuperaciones estaban en el rango de 96,85 a 98,74 % cuando se añadían al suero diferentes concentraciones de TYR conocido.
El método en estudio se aplicó más para detectar inhibidores de TYR y se determinó una relación proporcional inversa donde un aumento en la concentración del inhibidor resultó en una actividad de TYR más débil.
Estos resultados indicaron que el biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie podría usarse para el análisis cuantitativo de la actividad de TYR, un biomarcador importante para el diagnóstico de melanoma y la detección de inhibidores de TYR.
Conclusión
Un biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie portátil de última generación presentado en el presente trabajo se fabrica en un chip de vidrio y se basa en matrices Au NR.
Este nuevo enfoque para detectar la actividad de TYR en muestras biológicas requeridas para el diagnóstico temprano de melanoma tiene una ventaja competitiva sobre sus predecesores debido a varias ventajas que incluyen sensibilidad, portabilidad y reproducibilidad.
Esta técnica tiene un amplio rango de detección lineal que puede estimar efectivamente la actividad de TYR tan bajo como 0.0001 U/mL sin nanofabricación compleja. El método propuesto elimina la acumulación de nanopartículas y tiene una estructura conveniente, lo que lo convierte en la opción preferida para el diagnóstico de melanoma.
notas
Minling Ltd. y muchos otros. (2022) Biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie basado en matrices de nanovarillas de oro autoensambladas para la detección rápida y sensible de tirosinasa. El Diario de Química Física c. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.2c03408
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