モルヒネの超高感度モニタリングのためのAu@Ptを中心としたマルチG-四重極/ヘミンワイヤースーパーナノ構造体の表面コンフィギュレーション

Surface-confined building of Au@Pt-centered and multi-G-quadruplex/hemin wires-surrounded electroactive supernanostructures for ultrasensitive monitoring of morphine.

• Wei Chen
• Lijun Yang
• Chao Yan
• Bangben Yao
• Jian-Feng Lu
• Jianguo Xu
• Guodong Liu

抄録

モルヒネの過剰使用や乱用は、その薬理学的・毒物学的活性から医療分野での注目度が高まっている。本研究では、Au@Ptを中心とした複数のG-四重極/ヘミンワイヤーで囲まれた電気活性超ナノ構造体を表面に配置し、MOP検出のための新しい電気化学ナノバイオセンサーを提案した。中心のAu@Ptは花形で不規則に突出しており、その表面に複数のG-四重鎖/ヘミンワイヤー/ヘミン複合体を実質的に担持して電気活性超ナノ構造体を構築することができた。興味深いことに、超ナノ構造体が電極表面に密着しているため、MOPが存在しない場合には、電気化学的シグナルが著しく増幅されることがわかった。逆に、標的となるMOPを導入すると、激しい競合効果が生じ、アセンブリプロセスを強力に破壊し、その結果、MOP濃度に連動した電気化学的応答が低下します。最適な条件下では、電気化学ナノバイオセンサーは、１ｐｐｔから５００ｐｐｂまでの動的な濃度範囲でＭＯＰを高感度に検出することができる。検出限界(LOD)は0.69pptと低い値を達成しており、チャーフィングディッシュの調味料からのMOPを調べることで実用化が確認されました。このユニークなナノアーキテクチャを利用した電気化学プラットフォームは、高性能な分析ツールを設計するための合理的な指針となることを期待しています。

Overuse and abuse of morphine (MOP), one of the main components of pericarpium papaveris, have attracted increasing attention in the medical field owing to its pharmacological and toxicological activity. Herein, we proposed a new electrochemical nanobiosensor for MOP detection based on surface-confined building of Au@Pt-centered and multi-G-quadruplex/hemin wire-surrounded electroactive supernanostructures. The center Au@Pt was flower-shaped and irregular protruded, allowing substantial loading of multiple G-quadruplex wire/hemin complexes on its surface to accomplish the assembly of electroactive supernanostructures. Interestingly, as the supernanostructures were closely confined on the electrode surface, a significantly amplified electrochemical signal was thus obtained in the absence of MOP. Oppositely, the introduction of target MOP can induce an intense competitive effect and strongly destroy the assembly process, resulting in reduction of the electrochemical response that is corelated with the MOP concentration. Under optimal conditions, the electrochemical nanobiosensor is capable of highly sensitive detecting MOP at a dynamic concentration range from 1 ppt to 500 ppb. The limit of detection (LOD) is achieved as low as 0.69 ppt, and the practical application was confirmed by examining MOP from chafing dish condiments. We expect the electrochemical platform with the utilizing of this unique nanoarchitecture provides rational guidelines to design high performance analytical tools.