DNA機能化室温燐光量子ドットナノコンポジットによる生物学的メルカプタンの検出

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Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc.2020 Sep;238:118420. S1386-1425(20)30398-X. doi: 10.1016/j.saa.2020.118420.Epub 2020-04-28.

DNA機能化室温燐光量子ドットナノコンポジットによる生物学的メルカプタンの検出

Detection of biological mercaptan by DNA functionalized room temperature phosphorescent quantum dot nanocomposites.

Yanming Miao
Ruirui Wang
Wenli Yang
Shuying Liu
Guiqin Yan

PMID: 32413716 DOI: 10.1016/j.saa.2020.118420.

抄録

本研究では、シトシンCとチオグアニンG(PS)を豊富に含む一本鎖DNA(PS-C-ssDNA)を鋳型として、緑色の低毒性MnドープZns(Mn-Zns)室温燐光量子ドット(QDs)ナノコンポジット(DNA-PQDs)を最適な条件で調製した。DNA-PQDsはAgと相互作用してAgN結合を形成し、さらにC-Ag-C結合体を生成する。その結果、DNA-PQDsはクラスター化してリン光励起エネルギー移動(PEET)を誘導し、DNA-PQDsの室温リン光を消光させる。それにもかかわらず、Agは添加されると生物学的メルカプタンとAgS結合を形成する傾向があるため、AgはC-Ag-Cから落下する。これにより、DNA-PQDsは凝集から緩みへと変化し、それに伴ってRTPが回収されることになる。これにより、生物学的メルカプタンのRTP検出を実現しています。本センサーシステムはDNA-PQDに基づくRTP特性を有しているため、生体液中のメルカプタン化合物の検出に非常に適しています。

In this study, green low-toxicity Mn-doped Zns (Mn-Zns) room-temperature phosphorescent (RTP) quantum dots (QDs) (PQDs) nanocomposites (DNA-PQDs) were prepared under the optimal conditions by using single-stranded DNA (PS-C-ssDNA) rich of cytosine C and Thioguanine G (PS) as the template. DNA-PQDs interact with Ag to form AgN bonds and further produce C-Ag-C conjugates. As a result, DNA-PQDs cluster together and induce the phosphorescent exciton energy transfer (PEET), resulting in quenching of room-temperature phosphorescent of DNA-PQDs. Nevertheless, Ag tends to form AgS bonds with biological mercaptan when it is added in, so that Ag falls from C-Ag-C. DNA-PQDs changed from aggregation to looseness and RTP is recovered accordingly. On this basis, RTP detection of biological mercaptan is realized. Since this sensor system has RTP properties based on DNA-PQDs, it is very applicable to detection of mercaptan compounds in biological fluids.