Elektrochemiczne wykrywanie analitów we krwi pełnej
Elektrochemiluminescencja (ECL) to emisja światła w wyniku reakcji elektrochemicznej, zwykle występująca na elektrodzie. Rozpadaniu się molekuły w wyniku reakcji i przechodzeniu ze stanu wzbudzonego do stabilnego towarzyszy emisja światła. Aby móc skutecznie stosować metodę wykorzystującą to zjawisko w szybkim diagnozowaniu w środowisku kliniki lub punktu opieki, czułość detekcji we krwi pełnej musi ulec znacznemu zwiększeniu. Naukowcy rozpoczęli prace w ramach finansowanego przez UE projektu ECL NANO-MATERIALS w celu stworzenia czujników ECL o bardzo niskiej granicy wykrywania: już pojedynczych molekuł analitu w warstwach polielektrolitu. Wśród przebadanych molekuł znalazły się kropki kwantowe (QD), czyli nanokryształy z materiałów półprzewodnikowych wykazujących właściwości fluorescencyjne. Naukowcy zsyntezowali kropki kwantowe i pokryli jest dimetyloaminoetanotiolem (DAET) Ligand DAET działa jako środek powierzchniowo czynny, zapewniając kropkom kwantowym rozpuszczalność w wodzie i uniemożliwiając zbijanie się ich w grupy. Kropki kwantowe pokryte DAET (DAET-QD) zostały następnie wprowadzone do polimeru Nafion. Zwykle reakcje wymiany (zastępowania) ligandów, takie jak te potrzebne do dołączenia DAET do kropek kwantowych, zmniejszają fluorescencyjną wydajność kwantową — miarę emisji. W rzeczywistości wydajność kwantowa emisji DAET-QD wyniosła poniżej 5%. Jednak po umieszczeniu kompozytowych warstw Nafion/DAET-QD na elektrodach z węgla szklanego i zastosowaniu nadtlenku wodoru jako drugiego substratu reakcji, wydajność kwantowa okazała się większa niż w przypadku warstw samych kropek kwantowych. W kolejnych eksperymentach przebadano gaszenie (emisji) ECL przez wiązanie z biologicznie istotnymi molekułami, takimi jak glutation, cholesterol, dopamina i homocysteina. Potwierdziło to bardzo wysoki potencjał warstw kompozytowych Nafion/DAET-QD jako czujników bioanalitycznych. Końcowym celem naukowców było wykrywanie analitów we krwi pełnej z użyciem kropek kwantowych wprowadzonych do bioczujników ECL. Przeprowadzone prace doprowadziły do demonstracji bioczujników ECL homocysteiny i dopaminy o wysokiej detekcji w zakresach odpowiednio milimolarnym i pikomolarnym. Co ważne, są to pierwsze bioczujniki ECL zdolne do czułego wykrywania biomolekuł bezpośrednio we krwi pełnej bez konieczności wcześniejszej ekstrakcji analitów. Wszystkie prace są obecnie przygotowywane do zgłoszenia do recenzowanych czasopism, a jeden rękopis został już opublikowany. Technologia ta może mieć zasadniczy wpływ na diagnostykę w punktach opieki i poprawę zdrowia pacjentów, co przyniesie korzyści dla obywateli UE oraz dla systemu opieki zdrowotnej w UE.
Słowa kluczowe
Wykrywanie analitów, krew pełna, nanoczujnik, elektrochemiluminescencja, kropki kwantowe
