基于IDA的磷酸盐基物质传感器：从原理到应用
发布日期：2024-10-22 点击次数：
基于上述讨论，可以看出，基于IDA的磷酸盐检测系统在选择性和灵敏度方面取得了显著进展■■◆◆。这些进展不仅为研究磷酸盐在生物过程中的作用提供了重要工具■★◆■◆，也为开发新型传感器提供了思路◆◆。未来的研究可以进一步优化这些系统，探索更多适用于不同生物分子的检测平台。通过不断改进和创新，基于IDA的传感器有望在生物医学★★■■◆、环境监测和工业检测等领域发挥更大的作用。返回搜狐，查看更多
然而，基于IDA的检测策略通常面临信噪比低和灵敏度不足的问题。这主要是因为需要使用大量的染料来形成主客体集合体。为了解决这一问题，Anzenbacher及其同事开发了一种分子内指示剂置换测定（IIDA）策略。IIDA通过将指示剂共价连接到宿主分子框架上来提高检测灵敏度和信号强度。通过这种设计，指示剂和受体能够形成稳定的分子内复合物，而目标分析物的存在会导致指示剂的置换，从而产生可检测的光学信号。Anzenbacher团队利用这一策略，开发了能够有效检测水介质中PPi和其他磷酸盐阴离子的IIDA系统。特别是，他们设计了两个基于风车结构的传感器，这些传感器通过酰胺和硫脲基序识别磷酸盐阴离子◆★■★◆◆，并使用羧酸功能化荧光团作为指示剂★◆★◆。该系统表现出高灵敏度和即时可逆性，即使在存在干扰物的情况下也能够准确检测磷酸盐阴离子。
在这一领域，Jolliffe和她的团队在开发基于指示剂置换测定法（IDA）的策略方面做出了重大贡献■★。IDA是一种通过竞争性置换机制实现分析物检测的方法★★◆■★◆。Jolliffe及其同事报告了使用含有双锌（ii）二吡啶胺（DPA）核心的支架选择性检测PPi（焦磷酸盐）。他们合成了一系列环肽宿主，这些宿主包含双Zn（ii）-DPA基序◆★◆，能够形成环肽-指示剂集合体★★，并且这种集合体对PPi具有高选择性。这种选择性归因于环肽支架上的空间体积，通过选择适当的指示剂，系统能够在存在大量ATP的情况下选择性检测PPi◆★★■■。这种选择性检测的实现，为研究PPi在各种生物过程中的具体作用提供了重要工具。
在对IIDA策略进行进一步优化和应用研究时，Joliffe及其同事探索了使用基于环肽-Zn（ii）-DPA受体的IIDA系统检测PPi的方法。他们使用基于香豆素的荧光指示剂，设计了一个能够选择性检测PPi的IIDA平台■■■。与传统的IDA系统相比◆◆■★，IIDA系统对PPi显示出更高的选择性★■■★，但灵敏度有所降低。这种基于IIDA的传感器被用于实时监测焦磷酸酶活性，展示了其在酶活性监测中的潜在应用。这些研究结果表明，通过合理设计和优化，IIDA策略可以开发出更多用于连续监测生物活性分子的传感器。
到目前为止，我们讨论的基于IDA的策略主要依赖于比色法和荧光指示剂◆■，并且使用紫外-可见分光光度计和荧光光谱法进行检测。然而◆◆★★■，19F核磁共振波谱（NMR）由于其高信号灵敏度■◆■★、宽化学位移范围和低生物背景信号，成为了一种有吸引力的检测技术。最近，Smith及其同事开发了一种基于Zn（ii）-双（双吡啶胺）的IDA受体◆■◆，用于使用19F NMR检测PPi。在这种设计中，双Zn（ii）-双（双吡啶胺）受体被共价连接到顺磁性松弛剂上，当与19F标记的磷酸盐指示剂结合时，导致19F NMR信号的显著变化。添加PPi后★◆■■，19F标记的指示剂被置换■★■■，恢复了19F NMR信号★■◆★，从而实现了PPi的检测。
磷酸盐和磷酸盐功能化的物质是所有活细胞的重要组成部分。磷酸氧阴离子和磷酸化生物分子在广泛的生物过程中起着关键作用，包括遗传信息存储、能量转导■★、信号处理和膜运输★★★◆◆。因此，开发可以选择性检测和观察各种磷酸盐种类的系统至关重要★■◆■◆。不幸的是■★■★，区分磷酸盐氧阴离子种类的能力，即PPi与ATP，仍然具有挑战性◆◆★■◆■。然而，如果要充分阐明它们在各种（病理）生理过程中的个人作用及其相互之间的关系，那么实现这种区分就被认为是必不可少的。
