Американскими исследователями разработан новый способ для точного и быстрого определения аминокислот. Простой метод, использующий в котором применяются кукурбитурилы и представитель лантаноидов – европий, может стать основой для разработки более эффективного метода анализа продуктов питания и обнаружения лекарственных препаратов в организме.

Аминокислоты являются неотъемлемыми строительными блоками для всех живых существ. Тем не менее, аномальные концентрации аминокислот в биологических тканях могут указывать на проблемы со здоровьем, такие как неправильное питание, расстройства поджелудочной железы и болезнь Альцгеймера. Обычные способы обнаружения аминокислоты основаны на использовании хроматографии и электрохимических методов, которые могут быть дорогостоящими, и требуют работы персонала с определённым уровнем квалификации.

Флуоресцентная проба гасится, если ион европия связан. Если европий замещается на исследуемое вещество, генерируется излучение эмиссии.

Метод, предложенный Павлом Анзенбахером Младшим (Pavel Anzenbacher Jr) с коллегами из Государственного университета Боулинг Грин (Bowling Green State University) в Огайо, основан на анализе флуоресцентных сигналов. Эти сигналы наблюдаются в том случае, когда ионы гостя – европия, связанные с системой, состоящей из двух хозяев – двух различных типов кукурбитурилов, замещаются аминокислотами, входящими в состав аналита. Одна из молекул кукурбутурила цилиндрическая и предпочтительнее связываться с небольшими молекулами, втягивая их в полость, а другая молекула больше по размеру и обертывает более крупное вещество из аналита.

Ион европия подавляет флуоресценцию образца, автоматически оставляя сенсор в выключенном состоянии. Когда аминокислота связывается с сенсором, европий замещается, и сенсоры включаются, способствую проявлению излучения эмиссии.

Различные исследуемые вещества имеют различное сродство к хозяевам-кукурбутурилам, таким образом, для каждого гостя наблюдается своя, собственная уникальная интенсивность флуоресценции. Статистическое исследование флуоресцентных сигналов позволяет со 100% успехом детектировать 10 исследуемых веществ, включая аминокислоты, соответствующие им амины, а также молекулу лекарства лизиноприла, представляющего собой триаминокислоту.

Анзенбахер говорит, что в дальнейшем исследовательская группа собирается проверить применение систем этого типа для детектирования различных боковых фрагментов аминокислотных остатков, входящих в состав цепочки белка. Анзенбахер заявляет, что четыре зонда смогли бы позволить осуществить детектирование до сотни аналитов, обладающих различным химическим строением. Исследователь добавляет, что главным плюсом нового метода анализа является то, что появляется возможность различать аналиты по группам – например, аминокислоты можно отличить от родственных им по структуре аминов.

Флуоресцентные сенсоры, основанные на появлении излучения эмиссии отличаются тем преимуществом, что они более специфичны, чем сенсоры, определяющие аналит по гашению флуоресценции, поскольку гашение флуоресценции может быть вызвано любым, в том числе и неизвестным компонентом анализируемой смеси, в то время, как сенсоры второго типа «включаются» строго специфично, формируя аналитический отклик только на одно вещество (или класс веществ, близких по структуре).

Рамон Вилар (Ramon Vilar) из Имперского колледжа Лондона в Великобритании, эксперт в области биомедицинского применения супрамолекулярных соединений, включая молекулярные образцы для биосенсорного анализа, отзывается о проделанной исследователями работе как об интересном направлении для детектирования аминокислот. Однако Вилар предостерегает, что такой тип обнаружения основан на характерных для определенного вещества сигнатурах сигнала, и, по этой причине, результаты анализа таких сложных смесей, как например, образцы клеточного лизата или крови не могут являться очевидными.

Анзенбахер соглашается, что проведение таких анализов будет непростой задачей, но в тоже время подчеркивает, что работа, предпринимаемая в его лаборатории, способствует развитию образцов «включения» для применения, например, для определения содержания лекарственных препаратов в образцах мочи.