Ученые МГУ нашли новый способ определения содержания важной аминокислоты

Сотрудники химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами предложили способ определения содержания аминокислоты цистеина, компонента многих лекарств, с помощью наночастиц золота. Этот метод, в отличие от используемых сейчас, не требует сложных реакций или дорогого оборудования. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Sensors and Actuators В.

Цистеин — аминокислота, входящая в состав кератинов; эти белки содержатся в ногтях, волосах и перьях. Он способствует обезвреживанию токсинов, действует в качестве антиоксиданта, защищает организм от воздействия рентгеновского излучения и радиации и используется в лекарствах и пищевых добавках. Кроме того, его содержание в крови может указывать на некоторые заболевания, такие как болезнь Альцгеймера или патологии сердечно-сосудистой системы, печени и кожи. Таким образом, определение содержания цистеина в биологических жидкостях может служить диагностическим методом, а в лекарствах — способом контроля качества.

Обычно содержание цистеина в растворе определяют с помощью люминесцентного метода, но это требует дорогого оборудования, дополнительных процедур и квалифицированного персонала. Таким образом, требуется разработать более простой и дешевый способ определения цистеина.

Авторы работы предложили использовать наночастицы золота — простые в изготовлении частицы размером около 20 нанометров. В растворе они образуют устойчивую коллоидную систему, то есть не оседают на дно сосуда.

«Получить их очень легко, особенно немодифицированные. Для этого нужно взять соединения золота, например золотохлористоводородную кислоту, цитрат натрия (соль лимонной кислоты), все это смешать и нагреть — вот и весь синтез. Он простой и может быть осуществлен практически в любой лаборатории», — прокомментировал один из авторов работы, старший научный сотрудник химического факультета МГУ, доктор химических наук Владимир Апяри.

Наночастицы золота привлекли внимание ученых тем, что они резко меняют окраску (с рубинового на синий) при агрегации — объединении в относительно крупные образования. Благодаря этому они применяются для определения различных ионов металлов, анионов и органических соединений. В последней статье химики описали их использование для обнаружения цистеина. При взаимодействии наночастиц с аминокислотой частицы агрегируют, и при этом изменяются свойства раствора (его спектральные характеристики и цвет), которые можно точно измерить с помощью спектрофотометра или оценить невооруженным глазом. Реакция протекает в течение двух-трех минут.

Определение цистеина в растворе имеет некоторые недостатки. Например, в мутной или окрашенной среде нельзя провести спектрофотометрический анализ, и требуется очистка. Избавиться от этих недостатков помогает помещение наночастиц на поверхность твердого материала, такого как пенополиуретан. Поглощение наночастиц пенополиуретаном происходит за 15-20 минут.

По мнению авторов работы, в дальнейшем она поможет в разработке новых методик определения веществ, в том числе с помощью более сложных наночастиц, на поверхность которых прививают аналитические группы — химические структуры, связывающиеся с анализируемым веществом. Таким образом, этот способ можно будет адаптировать этот способ для обнаружения и определения содержания других соединений.

Исследование проводилось совместно с учеными из НИЦ «Курчатовский институт».

Фото: Агрегаты наночастиц, сформировавшиеся под воздействием цистеина. Источник: Владимир Апяри