Химики из Китая разработали новую систему, которая позволяет использовать наночастицы золота для обнаружения глюкозы в мозгу с помощью простого теста на изменении цвета. Исследователи надеются, что новая система сможет упростить изучение химических процессов, протекающих в мозгу.

Система обнаружения глюкозы отличается тем преимуществом, что изменение цвета, вызванное агрегацией наночастиц золота, может наблюдаться невооруженным глазом. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI: 10.1002/anie.201001057)

Глюкоза представляет собой источник первичной энергии для мозга, ее содержание может предоставлять дополнительную информацию о работе головного мозга. Однако, существующие методы измерения содержания глюкозы осложняются тем, что многие электрически активные частицы могут мешать точному определению глюкозы in vivo. Лангунь Мао (Lanqun Mao) из Института Химии Академии наук Китая отмечает, что исследователи из его группы собирались разработать эффективный метод для изучения химических процессов, протекающих в головном мозге. Исследователи решили использовать колориметрические методы, основанные на применении наночастиц золота, поскольку изменение их цвета может без труда помочь в определении глюкозы.

Исследователи обнаружили, что красный раствор диспергированных наночастиц золота приобретает пурпурно-синий цвет при добавлении раствора соли, введение соли приводит к агрегации наночастиц. Однако введение соли к наночастицам золота, смешанным с одноцепочечными ДНК, изменение окраски не наблюдается. Наночастицы, экранированные одноцепочечными ДНК, остаются диспергированными в водном растворе, не агрегируются, и сохраняют красный цвет.

Система, созданная на основании этих закономерностей, готовилась следующим образом – исследователи вводили фермент-глюкозооксидазу и ионы Fe+2 в систему, содержащую смесь наночастиц и одноцепочечных молекул ДНК. Введение глюкозы в такую систему запускает серию каскадных реакций. Глюкозаоксидаза способствует разложению глюкозы и выделению пероксида водорода, который в присутствии Fe+2 распадается с образованием гидроксильных радикалов. Образующиеся радикалы разрушают ДНК, которые уже не могут защищать наночастицы, введение соли в такой раствор приводит к изменению его цвета с красного до пурпурно-синего.

Исследователи протестировали новую систему на образцах, полученных микродиализом из организма крыс. Смешение раствора с образцом для анализа привело к изменению цвета с красного до синего, что однозначно подтвердило, что глюкоза в головном мозгу крыс может быть обнаружена просто за счет изменения окраски. Определенное с помощью спектроскопии содержание глюкозы в образце совпало с содержанием глюкозы, определенным другими методами; селективность фермента приводит к тому, что другие органические соединения не мешают определению глюкозы.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI: 10.1002/anie.201001057