Dragan Paulina
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Teorii i Zastosowań Elektrod
Wpływ klasterów złota na tworzenie warstwy aptamerowej na elektrodzie i oznaczanie trombiny
Paulina Dragan
Promotor: dr hab. Agnieszka Więckowska, prof. ucz.
Opiekun: mgr Marcin Jaskółowski
Aptamery są oligonukleotydami charakteryzującymi się wysoką selektywnością oraz dużym powinowactwem do cząsteczek, które wiążą. W związku z tym znajdują zastosowanie w bioczujnikach czy medycynie [1]. Klastery złota, z kolei, są strukturami zawierającymi od 25 do 150 atomów metalu w rdzeniu, które tworzą wiązania metaliczne lub oddziałują ze sobą poprzez ligand mostkujący [2]. Podobnie jak aptamery, maja właściwości, które można wykorzystać przy projektowaniu bioczujników: są łatwe do zsyntetyzowania, biokompatybilne i mało toksyczne [3]. Badania wykazały, że obecność klasterów złota wspomaga transport elektronów pomiędzy analitem a powierzchnią elektrody [4]. Tym samym powstało pytanie czy wbudowanie ich w strukturę bioczujnika aptamerowego przygotowanego na powierzchni elektrody poskutkuje zwiększeniem czułości tego bioczujnika.
W ramach pracy należało przygotować zestaw bioczujników zawierający obok cząsteczek aptamerów klastery złota Au25(SC4)18 i drugi analogiczny, ale bez klasterów. Jako metody pomiarowe wybrano woltamperometrię cykliczną (CV), woltamperometrię pulsową różnicową (DPV), metody impedancyjne (EIS) oraz spektrometrię rezonansu plazmonów powierzchniowych (MP-SPR).
Elektrody złote modyfikowano tiolowanymi pochodnymi aptameru czułego na trombinę i uszczelniano warstwę merkaptoheksanolem. Następnie scharakteryzowano otrzymane warstwy zarówno wyznaczając pojemność warstwy podwójnej na elektrodzie jak i wyznaczając gęstość powierzchniową unieruchomionego aptameru. Elektrody o najlepszej charakterystyce warstwy używano do oznaczania stężenia trombiny w roztworach o stężeniach pomiędzy 10-8 a 10-13 M. Podobnie przygotowywano warstwy sensorowe na powierzchni sensorów złotych do przeprowadzenia badań metodą spektroskopii rezonansu plazmonów powierzchniowych. Na podstawie wyników uzyskanych obiema metodami będzie można ustalić czułość bioczujników.
Eksperymenty z udziałem klasterów złota na chwilę obecną nie zostały jeszcze przeprowadzone. Bioczujniki zostaną przygotowane podobnie jak te z poprzedniego etapu badań, jednak pojawi się dodatkowy krok wprowadzający do ich struktur klastery złota. W teorii powinny one wykazać wyższą czułość na obecność trombiny.
Literatura:
[1] S. Song, L. Wang, J. Li, C. Fan, and J. Zhao, “Aptamer-based biosensors,” Trends Anal. Chem., 2008, 27, 108–117.
[2] D. M. P. Mingos, “Historical Introduction to Gold Colloids, Clusters and Nanoparticles,” in Gold Clusters, Colloids and Nanoparticles I, D. M. P. Mingos, Ed. Cham: Springer International Publishing, 2014, 1–47.
[3] L. Li, H. Liu, Y. Shen, J. Zhang, and J.-J. Zhu, “Electrogenerated Chemiluminescence of Au Nanoclusters for the Detection of Dopamine,” Anal. Chem., 2011,83, 661–665.
[4] M. Kizling, M. Dzwonek, A. Więckowska, and R. Bilewicz, “Size Does Matter—Mediation of Electron Transfer by Gold Clusters in Bioelectrocatalysis,” ChemCatChem, 2018,10, 1988–1992.