Sviluppo di uno

Dec 20, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 3427 (2022) Citare questo articolo

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È stato sviluppato un metodo di analisi in un'unica fase per quattro tipi di amminoacidi utilizzando un dispositivo analitico basato su carta microfluidica fabbricato con carta per filtrazione cromatografica e pellicole laminate. Per rilevare ciascun amminoacido è stata utilizzata l'amminoacil-tRNA sintetasi. Il dispositivo analitico a base di carta laminata (LPAD) ottenuto conteneva quattro aree di reazione enzimatica. Il rilevamento colorimetrico è stato eseguito in base alla reazione del blu di molibdeno. È stato suggerito un metodo modello per il rilevamento semplice, facile e simultaneo di diverse concentrazioni di aminoacidi, in contrasto con i metodi convenzionali come HPLC o LC-MS. Il metodo ha fornito una quantificazione selettiva negli intervalli di 3,6–100 μM per triptofano, 10,1–100 μM per glicina, 5,9–100 μM per istidina e 5,6–100 μM per lisina con un limite di rilevamento di 1,1 μM, 3,3 μM, 1,9 μM e 1,8 μM, rispettivamente. La fabbricazione dell'LPAD è stata notevolmente semplice e il successivo processo di rilevamento è stato semplice e ha richiesto un breve periodo di tempo (entro 15 minuti).

I dispositivi analitici cartacei (PAD) presentano caratteristiche significative, come il loro design semplice e facile per la fabbricazione della forma e della lunghezza del percorso microfluidico, senza bisogno di una fonte di alimentazione esterna, e l'economicità. I PAD hanno attirato un'intensa attenzione da parte della ricerca come piattaforme analitiche1,2,3,4,5. Sebbene la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) venga generalmente utilizzata per analizzare i composti biologici, è dispendiosa in termini di tempo e denaro6. L'uso dei PAD per analizzare composti biologici è stato precedentemente segnalato da altri gruppi di ricerca. Ad esempio, Huang ha sviluppato un metodo di colorazione con platino per la mioglobina come composto modello, in cui la superficie dell'oro colloidale è stata rivestita con nanogusci di platino e valutata utilizzando una striscia reattiva, come il reagente utilizzato nei test di gravidanza. Sono riusciti a sviluppare un metodo di rilevamento quantitativo sensibile per la mioglobina basato su livelli elevati di attività catalitica7. Un altro esempio sono le strisce di gel di silice sviluppate per il rilevamento degli ioni Fe (III). Le strisce di silice erano impregnate di tannino e, a causa del legame selettivo del tannino con Fe (III), la rilevazione colorimetrica di Fe (III) poteva essere effettuata mediante ispezione visiva, utilizzando l'antocianina, un colorante rosso estratto dal cavolo8,9,10 . Poiché le strisce reattive cartacee possono essere prodotte a basso costo, potrebbero essere facilmente fornite in grandi quantità per controlli medici e valutazioni di farmaci11.

Il contenuto di aminoacidi liberi nel siero del sangue funge da indicatore di uno stato patologico, come tumori, malattie epatiche e diabete; quindi, sono considerati utili nella diagnostica clinica12,13. Abbiamo precedentemente analizzato un nuovo sistema di analisi degli amminoacidi utilizzando l'amminoacil-tRNA sintetasi (aaRS) come elemento di riconoscimento molecolare14,15,16,17,18,19. Gli aaRS esistono per ciascuno dei 20 amminoacidi corrispondenti e sono coinvolti nella biosintesi di proteine ​​e peptidi nel corpo. Pertanto, aaRS potrebbe servire come materiale di riconoscimento per l'analisi degli amminoacidi20,21,22,23.

Quattro aminoacidi, triptofano, glicina istidina e lisina, sono stati utilizzati come aminoacidi modello in questo studio a causa del loro potenziale diagnostico per diversi disturbi e della loro importanza metabolica. La sintesi della serotonina dal triptofano è inibita nei pazienti depressi; pertanto, la misurazione dei livelli di triptofano potrebbe avere un potenziale utilizzo per la diagnosi di questa condizione24. La glicina è un componente base di varie biomolecole come il glutatione, i derivati ​​delle purine e le emoproteine. Inoltre, è stato riportato che l’assunzione di glicina migliora la qualità del sonno25. L'istidinemia è una malattia ereditaria caratterizzata da concentrazioni plasmatiche anomale di istidina che possono provocare deficit cognitivi26. La lisina, uno degli aminoacidi essenziali, è associata al miglioramento dell'equilibrio nutrizionale nel corpo umano27.