Diagnóstico de melanoma utilizando un biosensor de dispersión Raman mejorado en superficie

En un estudio reciente publicado en El Diario de Química Física C, Los investigadores demostraron un enfoque para detectar la actividad de la tirosinasa (TYR), un biomarcador importante para el diagnóstico del melanoma, utilizando un biosensor de dispersión Raman transportable sin precedentes.

El biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie, fabricado en un chip de vidrio, se cultiva en matrices de nanovarillas de oro (Au NR) operadas con dopamina (DA) que sirven como sustrato de captura y nanopartículas de plata modificadas con dopamina. ) (NP de Ag) que forman la sonda biosensora de dispersión Raman mejorada en la superficie. Dado que la detección de la actividad TYR en muestras biológicas es crucial para el diagnóstico clínico del melanoma, el enfoque propuesto con varias ventajas de sensibilidad, portabilidad y reproducibilidad puede ser beneficioso para el diagnóstico del melanoma.

Tirosinasa y su papel en la síntesis de melanina

La tirosinasa, una metaloenzima dinuclear de tipo III que contiene cobre, juega un papel vital en la biosíntesis de la melanina. Como resultado, su inhibición puede prevenir el desarrollo de varios trastornos de la piel. Además, esta enzima humana característica de la melanogénesis muestra una alta actividad enzimática catalítica En Vivo y 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 afecciones de la piel como melasma, vitíligo y la manifestación más letal del cáncer de piel, el melanoma.

Étant donné que TYR est un biomarqueur essentiel pour le diagnostic du mélanome, diverses méthodes, notamment la technique électrochimique, la méthode colorimétrique, la chromatographie liquide à haute performance et la fluorescence, ont été essayées et testées pour détecter TYR dans des échantillons biologiques à ce día.

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

Los biosensores de dispersión Raman mejorados en la superficie utilizan una técnica de detección potente, ultrasensible y no destructiva que utiliza la interacción molecular entre las moléculas adsorbidas en los planos nanometálicos y el campo electromagnético presente en la región de resonancia.

El presente estudio desarrolló un biosensor portátil de dispersión Raman mejorado en la superficie para detectar la actividad TYR sintetizada en matrices Au NR. La detección eficiente de la actividad de TYR da como resultado un diagnóstico exitoso de melanoma.

En los RN y su preparación

Para lograr un rendimiento significativo de nanovarillas, excelente uniformidad y la menor cantidad de impurezas, se prepararon Au NR utilizando un método más avanzado. Inicialmente, 0,025 mL de HAuCl 10 mM₄ Se combinaron la solución y CTAB 0,1 M con un volumen de 1 ml para crear una solución semilla. Después de 30 minutos de agitación, 0,8 ml de NaBH recién producido₄ a 10 mM se añadió a la mezcla.

La solución de semilla generada se dejó intacta a 30 ⁰C durante dos horas. Se mezclaron un total de 7 g de CTAB y 1.234 g de NaOL en 250 mL de H₂O a 50⁰C para producir la solución de crecimiento. 18 ml de AgNO 4 mM₃ La solución se añadió cuando la solución se enfrió a 30 ⁰C con agitación constante.

Después de agregar 250 ml de HAuCl 1 mM₄ y 90 minutos de agitación, la solución cambia gradualmente de naranja a incolora. Después de 15 minutos de agitación, se añadieron 2,1 ml de una solución de HCl a 37 ⁰C. La solución de crecimiento mencionada anteriormente se mezcló durante 30 segundos con AA 64 mM con un volumen de 1,25 ml antes de inyectar 0,8 ml de mezcla de semilla de oro, que luego se dejó reposar durante 48 horas a 30°C.

La transferencia y la compresión en interfaces trifásicas impulsadas por la reacción de Marangoni formaron la base para la síntesis de redes de 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 muestra de suero

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

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

La solución de TYR se mezcló con varias concentraciones de inhibidores y se incubó durante 15 min a 37 ⁰C para lograr la inhibición. Más tarde, las medidas de dispersión Raman mejoradas en la superficie se realizaron en esta solución de TYR tratada con inhibidor introduciendo el biosensor de dispersión Raman mejorada en la superficie.

Un nuevo biosensor detecta eficientemente la actividad TYR

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

A continuación, se aplicó el método en estudio para detectar inhibidores de TYR y se determinó una relación inversa cuando un aumento en el concentrador de inhibidores dio como resultado una actividad de TYR más baja.

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

Conclusión

El biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie portátil de última generación presentado en el trabajo actual está fabricado en un chip de vidrio y se basa en matrices Au NR.

Este nuevo enfoque para detectar la actividad de TYR en las muestras biológicas necesarias para el diagnóstico preclínico del melanoma tiene una ventaja competitiva sobre sus precursores debido a sus muchas ventajas, como la sensibilidad, la portabilidad y la reproducibilidad.

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

Referencias

minling li et al. (2022) Biosensor de dispersión Raman mejorado en la superficie basado en matrices de nanovarillas de oro autoensambladas para la detección rápida y sensible de tirosinasa. El Diario de Química Física C. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.2c03408

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