Diagnóstico del cáncer de piel mediante un sensor de dispersión bio-Raman mejorado en la superficie

En un estudio reciente publicado en Revista de química física cY el Los investigadores demostraron un método para detectar la actividad de la tirosinasa (TYR), un biomarcador importante para el diagnóstico del melanoma, con la ayuda de un biosensor de dispersión Raman transmisible sin precedentes.

estancia: Un biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie basado en matrices de nanorods de oro autoensamblables para la detección rápida y sensible de tirosinasa.. Haber de imagen: Estudio de África/Shutterstock.com

El biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie, fabricado en un portaobjetos de vidrio, se desarrolló en matrices de nanovarillas de oro (Au NR) activadas con dopamina (DA) que sirven como sustrato de captura y nanopartículas de plata moduladas con ácido 4-mercaptofenilborónico (4-MPBA) (Ag NPs). ) que forma la sonda del biosensor para la dispersión Raman mejorada en la superficie. Dado que la detección de la actividad TYR en muestras biológicas es crítica para el diagnóstico clínico del melanoma, el enfoque propuesto con diferentes ventajas de sensibilidad, transmisibilidad y reproducibilidad podría ser útil para el diagnóstico del melanoma.

Tirosinasa y su papel en la síntesis de melanina

La tirosinasa, una tercera especie dinuclear que contiene cobre, juega un papel vital en la biosíntesis de melanina. Como resultado, su inhibición puede prevenir el desarrollo de muchos trastornos de la piel. Además, la enzima característica de la melanogénesis humana muestra una amplia actividad enzimática catalítica. en vivo Cataliza la hidroxilación de L-3,4-dihidroxifenilalanina y la oxidación de dopamina (DA) a dopaquinona (DQ). Por lo tanto, la expresión aberrante de TYR puede causar enfermedades de la piel como melasma, vitíligo y la manifestación más letal del cáncer de piel, el melanoma.

Dado que TYR es un biomarcador fundamental para el diagnóstico de melanoma, hasta el momento se han probado varios métodos, incluida la técnica electroquímica, el método de cromatografía, la cromatografía líquida de alta resolución y la fluorescencia, para la detección de TYR en muestras biológicas.

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Las limitaciones inherentes de estas técnicas, como la sensibilidad relativamente baja, la susceptibilidad a la interferencia y el equipo costoso, hacen que el biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie sea un enfoque alternativo muy deseable.

Los biosensores de dispersión Raman mejorados en la superficie utilizan una tecnología de detección potente, no destructiva y altamente sensible que utiliza la interacción molecular entre las moléculas adsorbidas en nanoplanos metálicos y el campo electromagnético presente en la región de resonancia.

El estudio actual desarrolló un biosensor de dispersión Raman portátil montado en superficie para detectar la actividad de TYR sintetizada en matrices Au NR. La detección efectiva de la actividad de TYR conduce a un diagnóstico exitoso de melanoma.

Au NRs y su preparación

Para lograr un gran rendimiento a nanoescala, una excelente uniformidad y una cantidad mínima de impurezas, se prepararon Au NR utilizando un método más avanzado. Inicialmente, 0,025 ml de HAuCl 10 mM4 La solución y CTAB 0,1 M que contenía un volumen de 1 ml se combinaron para crear una solución semilla. Después de 30 minutos de agitación, 0,8 ml de NaBH recién producido4 a 10 mM a la mezcla.

La solución de semillas resultante no se tocó a 30 °C durante 2 horas. Se mezclaron un total de 7 g de CTAB y 1,234 g de NaOL en 250 ml de H.2O a 50 ° C para producir la solución de crecimiento. 18 ml de AgNO 4 mM3 La solución se agrega cuando la solución se enfría a 30°C con agitación constante.

Después de agregar 250 ml de HAuCl 1 mM4 Y durante 90 minutos de agitación, la solución se vuelve gradualmente de naranja a incolora. Después de agitar durante 15 min, se añadieron 2,1 ml de una solución de HCl a 37 °C. La solución de crecimiento anterior se mezcló durante 30 s con AA 64 mM en un volumen de 1,25 ml antes de inyectarla con 0,8 ml de mezcla de semilla de oro, que luego se dejó reposar durante 48 h a 30 °C.

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El transporte y la presión en interfaces trifásicas impulsadas por la interacción de Marangoni formaron la base para la síntesis de matrices Au NR.

La síntesis exitosa de Ag NP se logró utilizando el método de Lee y Meisel, que incluía la reducción de AgNO3 por citrato en fase acuosa.

Detección de TYR en una muestra de suero

Las muestras de suero se centrifugaron antes del análisis a 1000 rpm durante 10 min para recolectar el sobrenadante y reducir otras sustancias que impedirían la detección de TYR en la muestra, interfiriendo así con el diagnóstico exitoso de melanoma.

Luego se usó un espectrómetro Raman con una excitación de 785 nm, una lente objetivo de 50X y un tiempo de exposición de 10 s para derivar los espectros Raman.

La solución de TYR se mezcló con diferentes concentraciones de inhibidores y se incubó durante 15 min a 37 °C para lograr la inhibición. Posteriormente, se realizaron mediciones de dispersión Raman mejorada en la superficie en la solución de TYR tratada con inhibidor mediante la introducción del biosensor de dispersión Raman mejorada en la superficie.

El nuevo biosensor detecta eficazmente la actividad de TYR

Los resultados experimentales del presente trabajo revelaron que las recuperaciones estaban en el rango de 96,85 a 98,74 % cuando se añadían al suero cantidades conocidas de diferentes concentraciones de TYR.

El método en estudio también se aplicó para detectar inhibidores de TYR y se determinó una relación proporcional inversa en la que un aumento en la concentración del inhibidor conducía a una actividad de TYR más débil.

Estos resultados indicaron que el biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie podría usarse para el análisis cuantitativo de la actividad de TYR, un biomarcador importante para el diagnóstico de melanoma, y ​​para la detección de inhibidores de TYR.

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conclusión

El moderno sensor de dispersión Raman portátil mejorado en la superficie presentado en el presente trabajo se fabricó en un portaobjetos de vidrio y se basó en matrices Au NR.

Este nuevo enfoque para detectar la actividad de TYR en muestras biológicas requeridas para el diagnóstico preclínico de melanoma tiene una ventaja competitiva sobre sus precursores debido a sus muchas ventajas, que incluyen sensibilidad, transmisibilidad y reproducibilidad.

Esta técnica tiene un amplio rango de detección lineal que puede evaluar de manera efectiva 0,0001 unidades/ml de actividad TYR sin nanofabricación compleja. El método propuesto también elimina la acumulación de nanopartículas y tiene una estructura conveniente, lo que lo convierte en la opción preferida para el diagnóstico de melanoma.

referencias

minling li et al. (2022) Un biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie basado en matrices de nanorods de oro autoensamblables para la detección rápida y sensible de tirosinasa. Revista de química física c. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.2c03408

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