JAMC 分析方法在化学杂志》上 2090 - 8873 2090 - 8865 Hindawi 10.1155 / 2019/5676159 5676159 研究文章 协调分散和聚合的金奈米棒Aptamer-Mediated妊娠高血压的分析 https://orcid.org/0000 - 0002 - 3010 - 5175 保 Xiucui 1 霍 高翔 1 李 李 1 曹 Xuebin 2 刘 亚美 1 Lakshmipriya Thangavel 3 程ydF4y2Ba Yeng 4 哈里里 Firdaus 5 https://orcid.org/0000 - 0002 - 8347 - 4687 Gopinath Subash c B。 3 6 李 香 1 妇产科学系 义和产科沧州地区人民医院 沧州 河北061000 中国 czrmyy.com 2 普通外科学系 沧县医院 沧州 河北061000 中国 3570120. com 3 纳米电子工程学院 马来西亚大学玻璃市 01000年加央 玻璃市 马来西亚 unimap.edu.my 4 口腔和颅面科学部门 牙科学院 马来亚大学 50603年吉隆坡 马来西亚 um.edu.my 5 口腔颌面临床科学 牙科学院 马来亚大学 50603年吉隆坡 马来西亚 um.edu.my 6 攻读生物工程学院 马来西亚大学玻璃市 02600年Arau 玻璃市 马来西亚 unimap.edu.my 2019年 11 11 2019年 2019年 04 04 2019年 01 06 2019年 18 06 2019年 11 11 2019年 2019年 版权©2019 Xiucui包等。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

妊娠期高血压是一种复杂的疾病在怀孕期间;它会导致重大风险,如胎盘早剥,新生儿死亡和孕产妇死亡。高血压还负责代谢和心血管问题后的母亲多年的怀孕。识别和治疗妊娠期高血压在怀孕期间通过一个合适的生物标志物是强制性的母亲和胎儿的健康发育。皮质醇被发现的甾类激素分泌的肾上腺和妊娠高血压有着至关重要的作用。正常循环的皮质醇水平参与调节血压,和有必要监测怀孕期间皮质醇水平的变化。在这个工作中,aptamer-based比色测定证明是一个模型用金奈米棒量化使用协调聚合的皮质醇水平(在500 mM的氯化钠)和色散(10 μM的适配子),扫描电子显微镜观察和证明的紫外可见光谱分析。这比色测定是一个容易视觉检测和达到的极限检测皮质醇在0.25毫克/毫升。该方法是可靠的识别在怀孕期间妊娠高血压的状况。

 1。介绍

妊娠高血压、妊娠高血压复杂化∼10%的怀孕的情况下,导致围产期结果不佳。它还负责提高其他疾病,如高血压动脉,子痫前期和子痫,妊娠期间,( 1, 2]。此外,有可能影响身体的其他部位,如肾脏和心脏,和诱导早日交货。一般来说,下半年怀孕期间出现妊娠高血压。确定合适的生物标志物是强制性的高血压的健康孕妇( 3]。皮质醇是一种应激激素,肾上腺的分泌。尖刺进身体的主流的高压力,调节血液中的皮质醇水平。已经证明,血清皮质醇扮演主要角色在妊娠期高血压的病理生理学 4),尤其是高水平的皮质醇会导致高血压和内皮功能障碍( 5]。11 β-Hydroxysteroid脱氢酶2型(11 β-HSD2)是一种酶,产生肾小管;它将皮质醇转换成一个不活跃的可的松,从而允许盐皮质激素(受体)aldosterone-selective。这种酶的功能减少导致突变 HSD11B2基因,编码11 β高血压(-HSD2,主要是考虑作为一个行动 6]。因此,测量水平的皮质醇的孕妇在怀孕期间被认为是重要的估计11的功能 β-HSD2 [ 7]。

在目前的调查,一个aptamer-based比色测定进行了量化皮质醇的水平。适体,DNA或RNA分子,产生的随机分子图书馆的方法“SELEX”(系统评价指数富集配体)和三个至关重要的步骤,包括绑定,分离,和放大 8- - - - - - 11]。自寡核苷酸适配子携带优势抗体,如容易合成,便宜,易于修改,亲和力高,nonimmunogenic,各种寡核苷酸适配子生成针对广泛的目标从lower-molecular重量分子完整细胞。生成的寡核苷酸适配子已经应用在不同领域如医疗、环境、药物输送、成像和生物传感器。由于非常挑剔和敏感绑定适配子目标分子的性质,它被广泛应用在生物传感器领域,更普遍的诊断各种疾病在更高的亲和力。寡核苷酸适配子,证明了各种生物传感器,包括表面等离子体共振( 12, 13传感器[],波导模式 14),比色( 15),和拉曼光谱 16),帮助检测疾病的基本病毒感染death-causing疾病,比如癌症( 17- - - - - - 20.]。显示传感器中,比色分析与寡核苷酸适配子带来一些积极的特性,如简单的可视化,快,便宜,有效,用于检测小分析物包括重金属( 21),小分子量蛋白( 22),DNA ( 23),和癌症生物标记( 24),不涉及复杂的仪器和受过训练的人员 25]。

视觉比色分析salt-induced聚合分析利用DNA, RNA,或寡核苷酸适配子与金纳米结构检测所需的目标。黄金是一种不可避免的材料在生物传感器领域由于其通用的物理和化学性质。此外,黄金纳米颗粒(GNP)越小,适用于限制电子为了产生量子效应,一个重要的考虑因素为比色测定( 26]。此外,功能化国民生产总值会导致下游找到几个应用程序。由于上述优点,黄金纳米材料和表面被有效地应用于所有类型的传感器来检测不同的生物标志物 8, 27- - - - - - 30.]。一般来说,修改的分散的国民生产总值有光明的红酒颜色和改变其颜色紫色或蓝色,当聚合离子条件下( 30., 31日]。这个控制颜色的变化引起的聚合可以比色测定的基础。aptamer-based的比色测定,寡核苷酸适配子固定在金的表面通过静电吸引( 15]。适体时绑定到目标,国民生产总值溶液的颜色改为紫色在高盐浓度。本研究使用修改后的金奈米棒(GNR)附有anticortisol适配子与皮质醇(目标),交互模型系统,可用于测量妊娠高血压通过量化皮质醇在早期研究[ 32]。

 2。材料和方法 2.1。材料

金奈米棒(GNR)获得Nanocs,美国。食盐(氯化钠)从Sigma-Aldrich采购,美国。激素皮质醇和孕激素来自Adooq生物科学(美国)。去甲肾上腺素是从Abcam(美国)。Anticortisol序列改编自认可等。 32市面上)和合成。缓冲区和其他试剂得到纯粹的形式和直接使用。的大小和形状GNR场发射扫描电子显微镜下观察规模在500海里。

 2.2。优化单价离子对金奈米棒Salt-Induced聚合

进行比色测定,首先优化一个合适浓度的氯化钠诱导GNR的聚合。不同浓度的氯化钠添加独立的恒容10 μl GNR(最终浓度15、30、60、125、250和500毫米),在室温下保持10分钟。颜色的变化被发现和最大波长吸光度测量使用紫外可见分光光度计扫描的波长范围从400到750纳米。

 2.3。在金奈米棒优化适体附件

之前进行比色测定,条件进行优化的适体浓度稳定GNR在高盐浓度。不同浓度稀释适体的混合10 μGNR l(最终浓度将1.25、2.5、5、10、15、20 μ米)独立并保持在rt, 30分钟后,最优更高浓度的氯化钠添加到每个稀释和孵化了10分钟观察与GNR的颜色变化。颜色的变化发现,最大吸收波长测定采用紫外可见分光光度计扫描从400年到750海里。

 2.4。比色检测皮质醇使用Anticortisol GNR适体

适配子修改GNR (aptamer-GNR)是用于检测皮质醇。,1毫克/毫升的皮质醇aptamer-GNR添加,并不断地为30分钟rt,然后,更高浓度的氯化钠添加到解决方案,观察颜色变化。确认后的检测,评价检测极限,皮质醇浓度滴定从0.625到1毫克/毫升aptamer-GNR互动。具体检测皮质醇进行了两个控制荷尔蒙,即去甲肾上腺素和孕激素。,1毫克/毫升的控制激素混合aptamer-GNR和孵化为30分钟rt,然后,氯化钠添加评估适配子与控制激素之间的相互作用。获得的结果进行了比较与1毫克/毫升的皮质醇与aptamer-GNR交互。

 3所示。结果与讨论

妊娠期高血压是一个重要的疾病在怀孕期间胎儿的开发和交付,它会引起各种问题。找到一个水平的高血压需要照顾母亲和婴儿期间和之后的怀孕。皮质醇应激激素及其水平起着至关重要的作用导致不同的疾病,如妊娠高血压、妊娠期间。

在材料研究中,已经被广泛接受,等离子体带的波长偏移与黄金在生物传感显示了很大的影响。一般来说,spherical-shaped黄金粒子已被用于比色测定诱导的大转变高性能检测,控制聚合和色散引起的光谱差异和存在的目标,聚合离子解决方案显示广泛在紫外可见光谱扫描。然而,GNP-based比色测定不适合多路复用分析由于缺乏正确的光谱。研究人员正在寻找另一种粒子最小化广泛为了实现多个目标分析。已经显示,使用各向异性银纳米粒子与四面体显示光谱转变在目标交互但它不会引起聚合,并演示了分子指纹分析的微阵列。研究人员还提出使用GNR克服高聚合,GNR可以捏造在不同范围的大小比率和多元分析具有独特的优势。朝着这个方向,当前的研究是为了优化条件为未来多路复用分析( 33]。为了支持这一观点,研究人员已经证明了基于等离子体变化的多路检测枪花乐队( 33]。

继续在这条线,当前的研究进行了检测皮质醇水平的金奈米棒- - - - - - (GNR)聚合基于比色测定使用适体生成的皮质醇。图 1显示了比色的示意图表示assay-based检测皮质醇。如图,寡核苷酸适配子是静电GNR表面,并将从GNR释放皮质醇寡核苷酸适配子相互作用。与这种情况当添加氯化钠的浓度越高,GNR将聚合和溶液的颜色从红色变成紫色(分散)(图 1(一))。测试的预测二级结构anticortisol适配子mfold软件图所示 1 (b),适体有明显的茎和循环与皮质醇。

(一)示意图表示的皮质醇aptamer-GNR建立比色测定的检测。收到基GNR出现红色和氯化钠的存在,它变成了紫色。aptamer-GNR浓度更高,它似乎是红甚至在氯化钠的存在。当aptamer-GNR与皮质醇反应在适当的浓度,GNR溶液的颜色与生理盐水变成了紫色,说明GNR的适体的释放。通过SEM分析显示聚合(插图)。(b)的二级结构anticortisol适体。折叠mfold在线软件。

 3.1。要求的最佳单价离子GNR聚合

启动前检测皮质醇,确定一个合适的氯化钠的浓度必须达到更高的灵敏度;为此,不同浓度的氯化钠与常数GNR卷进行测试。图 2(一个)显示了紫外可见光谱与氯化钠GNR滴定。这是清楚地看到,随着氯化钠浓度的增加,光密度(OD) GNR的减少。浓度从30到250毫米,峰值位置没有改变,但在较高的浓度(500毫米),峰这一明显的转变是注意到从550年到620海里,由于聚合GNR(图 2 (b))。聚合证明了场发射扫描电子显微镜观察(图 2 (b)插图)。这聚合是由于氯化钠在修改的带负电荷的GNRs桥接,导致出现紫色或蓝色的解决方案( 31日]。

GNR氯化钠滴定。(a)(30 - 500毫米)不同浓度的氯化钠与一个常数混合独立观察GNR和聚合模式。插图显示颜色的发展。(b)峰吸光度与不同浓度的氯化钠,最大平均不同实验复制。插图是聚合得到的扫描电镜。

 3.2。要求的最优适体浓度GNR色散

在寻找最优浓度在500 mM的氯化钠,找到合适的浓度的实验进行anticortisol适体表面完全覆盖的GNR,稳定在500 mM的生理盐水没有皮质醇。没有完全覆盖,GNR会导致聚合由氯化钠即使没有皮质醇和导致了错误的阳性结果。最初的优化分析,不同浓度从1.25到10 μM的适体混合独立固定体积的GNR和500毫米(最终浓度)氯化钠添加检查GNR的稳定性。一般来说,thiol-conjugated寡核苷酸适配子被用来固定表面的黄金,他们在高盐浓度下非常稳定。在我们的例子中,我们直接固定化的适配子GNR的表面上。原则上,单链DNA适体或可以吸引到表面的金纳米结构由于黄金之间的协调和“N”原子在DNA碱基。如图 3适体的浓度为1.25 μ显示了峰值最大在620 nm的光学吸收0.6,表明GNR聚合形成的生理盐水。通过适体浓度进一步增加,峰强度也增加和适体的浓度更高的峰值波长∼550海里,表明GNR处于分散状态。适体浓度的10 μ米,解决方案显示了最大峰值强度与光学吸收1.2。这个结果证实,所需的适体浓度检测皮质醇理想的比色测定是10 μm .如图 3(一个)在10浓度 μ导致形成一个明显的峰值在550 nm红明显变化的解决方案。确认这个浓度是最优,我们进行了进一步的实验浓度在15和20 μ结果清楚地显示,10 μM是目前的最佳浓度比色测定皮质醇检测(数字 3(一个)和 3 (b))。

优化适配子的浓度。(一)适配子的浓度1.25 - 20 μ米混合独立GNR和聚合在氯化钠的检查。插图显示颜色的发展。(b)峰吸光度与不同浓度的最大值适体,平均用不同的实验复制。箭头指示的方向变化。

 3.3。皮质醇和Nonbiofouling真正的互动

上述实验被用来确定最优氯化钠和适体浓度。在继续之前进一步检测皮质醇,皮质醇的非特异性结合的表面GNR进行了测试。如果GNR皮质醇本身结合,它可能会导致假阴性结果。对于这个分析,不同浓度的皮质醇(0.5、1、2和4毫克/毫升)涨跌互现独立与常数GNR诱导500 mM的氯化钠的颜色变化。甚至是发现皮质醇的浓度增加时,GNR溶液的颜色变成了紫色的氯化钠由于聚合,这意味着皮质醇本身是无法绑定GNR表面,和类似的结果观察到浓度测试(图 4)。

Nonfouling GNR皮质醇的影响。不同浓度的皮质醇(0.5 - 4毫克/毫升)涨跌互现独立GNR恒定的数量,和500毫米氯化钠添加评价nonfouling效果。

 3.4。皮质醇在Aptamer-GNR聚合

所有的优化后,我们使用适配子进行比色测定,皮质醇和GNR上面的最终条件。最初,更高的皮质醇浓度(1毫克/毫升)被用来评估从GNR适体的释放。如图 5,在控制实验中使用aptamer-GNR(没有皮质醇),我们没有观察到的变化以不同波长的光谱,它仍然是相同波长550纳米。这意味着没有皮质醇,aptamer-GNR保持红色在高浓度的盐。与此同时,当我们混合1毫克/毫升的皮质醇aptamer-GNR GNR皮质醇与适体和释放。在这种情况下,在盐浓度越高,溶液的颜色变成了紫色和频谱转移从550年到620海里由于聚合(图 5(一个)和插图)。明显的聚集和分散机制是图所示 5 (b)。

(a)检测皮质醇通过比色测定aptamer-GNR共轭。1毫克/毫升的皮质醇与aptamer-GNR混合和检查了聚合在氯化钠的存在。插图显示图形表示。(b)的分散和聚合机制模拟上述反应。

 3.5。测定的检测极限GNR聚合

自从发现1毫克/毫升的皮质醇显然比色测定,检测到的评估检测极限,滴定与执行1毫克/毫升的皮质醇下降到0.06毫克/毫升在类似的实验条件。图 6解释了皮质醇的结果在不同浓度检测。是注意到的颜色解决方案显然改变了三个浓度(1、0.5和0.25毫克/毫升)的皮质醇和相应的光的吸光度的变化被发现是0.73,0.73,和0.78,分别在∼620海里。0.12 - 0.06毫克/毫升的浓度并没有显示光谱变化和峰值仍保留最大值在550 nm,表明这些皮质醇浓度不足以从GNR释放适体。图 7(一)显示最大吸收之间的线性关系和皮质醇的浓度。从这些结果,得出的极限检测被发现在0.25毫克/毫升的使用比色测定皮质醇,这是更适合监测妊娠期高血压的皮质醇水平的变化。

与皮质醇(a)检测极限。皮质醇浓度从0到1毫克/毫升涨跌互现独立与GNR-aptamer配合检查和聚合的氯化钠。插图显示颜色的发展。(b)峰吸光度与不同浓度的最大值皮质醇,平均用不同的实验复制。箭头指示的方向变化。

(一)之间的线性关系吸收最大和皮质醇的浓度。0到1毫克/毫升的皮质醇被用来检测通过GNR-aptamer共轭。(b)的具体检测皮质醇与两种不同的控制进行了激素(去甲肾上腺素(C1)和孕酮(C2))。寡核苷酸适配子与皮质醇,互动和GNR的颜色改为紫色由于聚合。

 3.6。比较分析和特异性

表 1总结了皮质醇的定量检测不同的方法包括传统的策略。当前的比色法的主要优点是通过肉眼的视觉检测,没有在其他皮质醇检测的方法。此外,比色法不需要任何前处理经验和特殊仪器,从而吸引其他方法。此外,赞美获得结果,而互相交叉电极传感器和一个清晰的绑定是注意到具有相同浓度用于比色测定。然而,互相交叉电极传感器给出明确的反应相比,比色测定(补充信息(可用 在这里))。

比较中可用的方法定量检测皮质醇。

方法 材料 探针 灵敏度 参考
Chemiresistor 石墨烯 抗体 10 pg / mL ( 34]
集成电极 金属氧化物半导体2 抗体 1纳克/毫升 ( 35]
印刷电极传感器 石墨烯 抗体 0.1 ng / mL ( 36]
电化学传感器 微量陶瓷 抗体 10 pg / mL ( 37]
电化学阻抗谱 氧化锌 抗体 1纳克/毫升 ( 38]
压电免疫传感器 金色涂布表面 抗体 36 μ克/毫升 ( 39]
拉曼光谱 - - - - - - 抗体 人类血清(ng / mL) ( 40]
电化学阻抗谱 金电极 抗体 0.5毫克/毫升 ( 41]

具体检测皮质醇被执行实验显示两种不同的控制就是激素,去甲肾上腺素和孕激素。如图 7 (b),控制荷尔蒙,GNR没有显示颜色和吸光度的变化峰值最大值都稳定在550海里。同时与皮质醇,适配子被释放从GNR互动,和GNR溶液的颜色改为紫色由于聚合在氯化钠。从这些结果,得出的结论是,皮质醇是专门被aptamer-GNR的比色测定。

 4所示。结论

妊娠高血压会导致各种健康问题的母亲和婴儿期间和之后怀孕的时期。确定高血压的现实条件与一个合适的生物标志物是强制性的正常治疗。皮质醇在这项工作,被称为“压力荷尔蒙”,发现了比色测定使用适体和金奈米棒共轭作为主要工具。皮质醇显然是被显示的颜色改变金奈米棒的解决方案将从红紫色单价盐、发现和检测极限为0.25毫克/毫升。这种检测方法优于其他方法来量化皮质醇的水平更高的特异性和有助于治疗妊娠高血压。

 缩写 GNR:

金奈米棒

 纳米:

摩尔

 纳米:

纳米

 mM:

毫克分子

 OD:

光密度

 μ李:

微升

 11 β-HSD2:

11 β-Hydroxysteroid脱氢酶2型

 SELEX:

系统的评估指数富集配体

 国民生产总值:

金纳米颗粒

 RNA:

核糖核酸

 背景:

脱氧核糖核酸。

 数据可用性

所有可用的数据是完全没有限制。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 作者的贡献

所有作者的手稿和讨论的准备。所有作者阅读和批准最后的手稿。

 补充材料

它包括皮质醇在互相交叉电极传感器的检测,比较研究。它还包括简短的方法和结果。图S1:皮质醇和适体的相互作用互相交叉电极传感器。描述方法也提供了参考。

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