Исследователи из Китая разработали водорастворимый цинксодержащий флуоресцентный сенсор для определения содержания пирофосфата в крови. Среда не оказывает значительного влияния на работу сенсора, и он может использоваться для анализа образцов крови без их предварительной обработки.

Пирофосфат играет важную роль в процессах обмена веществ в организме, однако он долже присутствовать в строго определенном содержании – недостаток пирофосфата может вызывать осаждение в кровеносных сосудов производных кальция (это заболевание называют атеросклерозом Монкенберга), а его избыток – накопление кристаллов дидидрата пиофосфата кальция в соединительных тканях.

Рис. 1. Cенсор был получен за счет связывания
цинка с тетраазамакроциклом,
функционализированным нафталином.
(Рисунок из Dalton Trans., 2011,
DOI: 10.1039/c0dt01262a).

Жилинь Вонг (Zhilin Wang) из Университета Нанхинь разработал сенсор, введя цинк в состав водорастворимого тетраазасодержащего семичленного цикла, функционализированного фрагментом нафталина. Исследователи измеряли флуоресцентный отклик чистого комплекса, после изучали его флуоресцентные способности в буферных растворах, в которых пирофосфат был смешан с другими анионами. Было обнаружено, что связывание цинка происходит только с пирофосфатом, после чего измеряли второй флуоресцентный отклик, определенный для этого состояния. Соотношение интенсивности двух флуоресцентных сигналов позволяло определять содержание пирофосфата в пробе – такой подход называется рациометрической флуоресценцией.

Вонг отмечает, что хотя уже существуют сенсоры, позволяющие определить содержание пирофосфата в крови по изменению интенсивности флуоресценции однако точность измерения может сильно зависеть от среды, в которой проводится определение. Рациометирческие флуоресцентные сенсоры работают на основе определения соотношения интенсивностей флуоресценции при двух различных длинах волны, на определение содержания пирофосфата таким методом внешние факторы практически не влияют.

Исследователи протестировали новый сенсор на сыворотке крови и определили, что в этом объекте он работает так же хорошо, как и в буферном растворе. 'Вонг подчеркивает, что, поскольку в настоящее время существует недостаточное количество рациометрических сенсоров на пирофосфаты, равно хорошо работающих как в водном растворе, так и в настоящих физиологических средах, сенсор, разработанный в его команде, может уже в скором времени использоваться в лабораторной практике для определения содержания пирофосфата в образцах крови.

В будущем Вонг планирует протестировать сенсор in vivo, в особенности – для определения цитотоксических свойств цинксодержащих сенсорных соединений. Флуоресцентные сенсоры, полученные в группе Вонга, возбуждаются действием видимого света, что является весьма предпочтительным фактором для их практического использования, поскольку видимый свет, в отличие от ультрафиолета, не наносят повреждения клеткам и органам.

Другие планы команды Вонга – разработка сенсоров, испускающих различный цвет при взаимодействии с различными концентрациями пирофосфатом. Вонг полагает, что разработка сенсоров такого типа позволит еще в большей степени упростить определение пирофосфата в биологических средах, получив «индикаторные бумажки» на пирофосфат.