用于测量细胞外过氧化氢浓度的生物传感器

金泽大学的研究人员在生物传感器和生物电子学中报告了一种用于测量细胞膜附近过氧化氢浓度的传感器的成功测试。该传感器有潜力成为新的癌症疗法的工具。

人体中的几种过程受涉及过氧化氢(H 2 O 2)的生化反应的调节。尽管H 2 O 2可以充当“次级信使”，在细胞之间传递或放大某些信号，但由于其具有氧化性，因此通常具有毒性，后者意味着它可以转化(氧化)蛋白质和DNA等生化分子。 H 2 O 2的性质对癌症具有潜在的治疗意义，但是：故意使肿瘤细胞增加H 2 O 2集中精神将是摧毁他们的一种方式。鉴于此，对于监视与H 2 O 2过度生产有关的病理，至关重要的是，要有一种方法能够可靠地量化细胞外环境中的过氧化氢浓度。现在，金泽大学纳米生命科学研究所(WPI-NanoLSI)的莱昂纳多·普普林(Leonardo Puppulin)及其同事开发了一种传感器，用于以纳米分辨率测量细胞膜附近H 2 O 2的浓度。

生物传感器由附着有有机分子的金纳米颗粒组成。整个簇的设计使其易于锚固在细胞膜的外部，而这正是要检测的过氧化氢分子所在的位置。作为附着分子，科学家使用了一种称为4MPBE的化合物，该化合物具有很强的拉曼散射响应：当被激光照射时，这些分子会消耗一些激光能量。通过测量激光的频率变化，并绘制信号强度作为该变化的函数，可以获得唯一的光谱-4MPBE分子的特征。当4MPBE分子与H 2 O 2反应时分子，其拉曼光谱发生变化。基于此原理，通过比较拉曼光谱，Puppulin及其同事能够获得生物传感器附近H 2 O 2浓度的估计值。

在为他们的纳米传感器开发出校准程序后，将H 2 O 2浓度与拉曼光谱的变化以定量方式联系起来并不是一件容易的事，科学家们能够为肺癌细胞生成分辨率约为700 nm的浓度图样品。最终，他们还成功地扩展了其技术，以获取整个细胞膜上H 2 O 2浓度变化的测量值。

Puppulin及其同事得出的结论是，“新颖的方法可能对研究细胞增殖或死亡中实际的H 2 O 2浓度有用，这对于充分阐明生理过程和设计新的治疗策略至关重要。”

金泽大学的莱昂纳多·普普林(Leonardo Puppulin)及其同事开发的生物传感器基于一种称为表面增强拉曼光谱(SERS)的方法。该原理源自拉曼光谱，其中分析了照射到样品上的激光的入射频率和出射频率之间的差异。通过将信号强度作为频率差的函数作图获得的频谱是样品的特征，原则上可以是单个分子。但是，通常，来自一个分子的信号太弱而无法检测，但是当该分子被吸收在粗糙的金属表面上时，效果会增强。Puppulin及其同事将该技术应用于(间接)检测过氧化氢。他们的拉曼反应分子是称为4MPBE的化合物，

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