Ultrasensitiv påvisning af hormonforstyrrende stoffer via superfine plasmoniske spektralkamme

Den tilsyneladende stigning i hormon-inducerede kræftformer og lidelser i forplantningsorganerne har ført til en stigende efterspørgsel efter nye teknologier, der er i stand til at detektere hormonforstyrrende stoffer på nanogram pr. liter. Forskere i Kina opfandt en ultrakompakt optisk fiberbiosensor, der viser superfine plasmoniske spektralkamme og forstærket af konjugat-induceret bio-amplifikation, som viste detektionsgrænsen ned til 1,5 ng l ^-1 østradiolækvivalent koncentration. Teknikken har potentiale til at revolutionere miljø- og sundhedsovervågning.

At udvikle de avancerede og kraftfulde detektionsteknikker til at karakterisere så mange hormonforstyrrende stoffer som muligt med ultrafølsomhed i miljøet er stadig udfordrende, dog meget efterspurgt. Miljøøstrogener (EE'er), som typiske hormonforstyrrende stoffer, er blevet opført som et af de globale miljøspørgsmål, der skal behandles gennem internationalt samarbejde fra FN. De er strukturelt forskellige forbindelser, der kan interagere med nukleare østrogenreceptorer og udgøre betydelige risici for økologisk og menneskers sundhed.

I et nyt blad udgivet i Lysvidenskab og anvendelse , et team af fotonik- og miljøforskere, ledet af prof. Tuan Guo fra Jinan University og Dr. Xiaohong Zhou fra Tsinghua University, udviklet en enkel at implementere plasmonisk optisk fiber biosensing platform til ultrasensitiv påvisning af østrogene hormonforstyrrende stoffer. Platformen er baseret på et guldbelagt højt vippet fiber Bragg-gitter, som exciterer spektralkamme i smal beklædningstilstand med høj tæthed, der overlapper med den bredere absorption af overfladeplasmonen for at opnå høj nøjagtighed, dermed muliggør den ultrafølsomme overvågning af brydningsindeksændringer på fiberoverfladen. Gennem brugen af ​​østrogenreceptorer som model, de designer et østradiol-streptavidin-konjugat ved hjælp af molekylær dynamik, omdannelse af østrogenreceptorens specifikke genkendelse af miljøøstrogener til overfladebaseret affinitetsbioassay for protein. Den ultrafølsomme platform med konjugat-induceret amplifikationsbiosensing-tilgang muliggør den efterfølgende påvisning for EE'er ned til 1,5 ng l ^-1 østradiolækvivalent koncentration. Det er den laveste detektionsgrænse for enhver østrogenreceptor-baseret påvisning, der er rapporteret til dato.

I øvrigt, den kompakte størrelse, fleksibel form, og fjernbetjeningsevne af in-fiber plasmonisk biosensor åbner vejen for at detektere andre hormonforstyrrende stoffer med ultrahøj følsomhed og i forskellige svært tilgængelige rum, og dermed have potentialet til at revolutionere miljø- og sundhedsovervågning. For eksempel, biosensoren er i stand til at udføre kontinuerlig påvisning i felten af ​​hormonforstyrrende stoffer, opfylder det meget ønskede krav om rettidig overvågning af miljøstatus. Ved at integrere en sådan fiberbiosensor med en hypodermisk nål ville det på den anden side muliggøre lignende målinger, som bærbar analyse på stedet og i felten i sundhedsovervågning, selv in vivo.