zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-211Research Article******БЫСТРОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ ТЕТРОДОТОКСИНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПЕКТРОСКОПИИ ГИГАНТСКОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ И Fe3O4/SiO2/Au ЗОЛОТЫХ/МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦRAPID DETECTION OF TETRODOTOXIN USING SURFACE-ENHANCED RAMAN SPECTROSCOPY AND Fe3O4/SiO2/Au GOLD/MAGNETIC NANOPARTICLESNengJ. .NengJ. .noemail@neicon.ruWangX. .WangX. .noemail@neicon.ruJiaK. .JiaK. .noemail@neicon.ruSunP. .SunP. .sun_pl@zjut.edu.cnОкеанический колледж, Технологический университет ЧжэцзянOcean College, Zhejiang University of Technology201810032020851169(1)-169(7)Copyright © Neng J..., Wang X..., Jia K..., Sun P..., 20202020Neng J..., Wang X..., Jia K..., Sun P...Neng J..., Wang X..., Jia K..., Sun P...Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/211

Наночастицы Fe3O4 модифицированы тетраэтоксисиланом с образованием наночастиц (НЧ) Fe3O4/SiO2, после чего к ним добавлены 3-аминопропил- и 3-тиолпропил-триэтоксисилан, чтобы внедрить NH2- и SH-группы на поверхность наночастиц Fe3O4/SiO2. Затем на их поверхности дополнительно размещались НЧ Au посредством электростатической адсорбции NH2 и Au-S. В результате получены состоящие из ядра и оболочки стабильные магнитные НЧ Fe3O4/SiO2/Au, которые исследованы методами просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и энергодисперсионного рентгеновского анализа. Синтезированные НЧ соединены с тетродотоксин-антителами (Ab) и использованы как КР-активный субстрат (Fe3O4/SiO2/Au-Ab), где в качестве КР-метки выступают меченные родамином B (RhB) тетродотоксин-антитела (Ab-RhB). При соединении этих реагентов с тетродотоксином (TTX) генерируется сандвич-комплекс [Fe3O4/SiO2/Au-Ab···TTX···Ab-RhB], обусловленный специфическими взаимодействиями антиген-антитело. Полученный иммунокомплекс отделяли внешним магнитным полем и концентрировали в точечную гранулу, которая при лазерном воздействии давала сильный сигнал, характерный для RhB. Обнаружено, что логарифм интенсивности сигнала пропорционален концентрации TTX с пределом обнаружения 0.01 мкг/мл и диапазоном линейности детектирования ~0.01-0.5 мкг/мл. Разработанный метод обладает повышенной чувствительностью обнаружения и не требует сложных процедур традиционного центрифугирования, колонного разделения и инкубации, что обеспечивает быстрое обнаружение тетродотоксина.

Fe3O4 nanoparticles were first modified with tetraethoxylsilane to form Fe3O4/SiO2 nanoparticles, followed by the addition of 3-aminopropyltriethoxysilane and 3-thiolpropyltriethoxysilane to introduce -NH2 and -SH groups to the surface of Fe3O4/SiO2 nanoparticles. Gold nanoparticles were further assembled on the surface of Fe3O4/SiO2 via the electrostatic adsorption of -NH2 and the Au-S bond to produce stable core-shell Fe3O4/SiO2/Au gold/magnetic nanoparticles. These Fe3O4/SiO2/Au gold/magnetic nanoparticles were characterized by a variety of techniques such as transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and afterwards conjugated with tetrodotoxin antibodies (Ab) and used as a Raman active substrate (Fe3O4/SiO2/Au-Ab) with Rhodamine B (RhB)-labeled tetrodotoxin antibody as a Raman reporter (Ab-RhB). Upon mixing these reagents with tetrodotoxin (TTX), a sandwich complex [Fe3O4/SiO2/Au-Ab···TTX···Ab-RhB] was generated due to the specific antibody-antigen interactions. The immunocomplex was subsequently separated by an externally applied magnetic source and concentrated into a pellet point, where the laser interrogation of the pellet produced a strong signal characteristic of RhB. The logarithmic intensity of the signal was found to be proportional to the concentration of TTX with a limit of detection of 0.01µg/mL and a detection linearity range of ~0.01-0.5 µg/mL. The established method eliminates the complicated procedures of traditional centrifuging, column separation, and incubation and achieves a rapid detection of tetrodotoxin with improved detection sensitivity.

спектроскопия гигантского комбинационного рассеяниябыстрое обнаружениететродотоксинмагнитные наночастицыsurface-enhanced Raman spectroscopyrapid detectiontetrodotoxinmagnetic nanoparticlesReferencesE. P. Ragelis, J. Assoc. Chem., 65, 327-331 (1982).E. P. Ragelis, J. Assoc. Chem., 65, 327-331 (1982).A. S. May, Chem. Ind., 24, 982-984 (1982).A. S. May, Chem. Ind., 24, 982-984 (1982).T. Yasumoto, M. Nakamura, Y. Oshima, J. Takahata, Bull. Jpn. Soc. Sci. Fish., 48, 1481-1483 (1982).T. Yasumoto, M. Nakamura, Y. Oshima, J. Takahata, Bull. Jpn. Soc. Sci. Fish., 48, 1481-1483 (1982).J. Huang, M. J. Yan, Chem. Biotechnol. Lett., 17, 998-1000 (2006).J. Huang, M. J. Yan, Chem. Biotechnol. Lett., 17, 998-1000 (2006).T. Nakayama, S. Tetrakawa, Anal. Biochem., 126, 153-155 (1982).T. Nakayama, S. Tetrakawa, Anal. Biochem., 126, 153-155 (1982).T. Yasumato, T. Michishita, Agric. Biol. Chem., 49, 3077-3088 (1985).T. Yasumato, T. Michishita, Agric. Biol. Chem., 49, 3077-3088 (1985).M. Fleischmann, P. J. Hendra, A. J. Mcquillan, Chem. Phys. Lett., 26, 163-166 (1974).M. Fleischmann, P. J. Hendra, A. J. Mcquillan, Chem. Phys. Lett., 26, 163-166 (1974).D. L. Jeanmaire, R. P. V. Duyne, J. Electroanal. Chem., 84, 1-20 (1977).D. L. Jeanmaire, R. P. V. Duyne, J. Electroanal. Chem., 84, 1-20 (1977).M. G. Albrecht, J. A. Creighton, J. Am. Chem., 99, 5215-5217 (2002).M. G. Albrecht, J. A. Creighton, J. Am. Chem., 99, 5215-5217 (2002).N. P. Pieczonka, R. F. Acora, Chem. Soc. Rev., 37, 946-954 (2008). 169-7N. P. Pieczonka, R. F. Acora, Chem. Soc. Rev., 37, 946-954 (2008). 169-7X. Y. Zhang, J. Zhao, A. V. Whitney, J. W. Elan, R. P. Duyne, J. Am. Chem. Soc., 128, 10304-10309 (2006).X. Y. Zhang, J. Zhao, A. V. Whitney, J. W. Elan, R. P. Duyne, J. Am. Chem. Soc., 128, 10304-10309 (2006).M. Culha, D. Stokes, L. R. Allain, T. Vo-Dinh, Anal. Chem., 75, 6196-6201 (2003).M. Culha, D. Stokes, L. R. Allain, T. Vo-Dinh, Anal. Chem., 75, 6196-6201 (2003).Y. C. Cao, R. Jia, C. A. Mirkin, Science, 297, 1536-1540 (2002).Y. C. Cao, R. Jia, C. A. Mirkin, Science, 297, 1536-1540 (2002).T. Park, S. Lee, G. H. Seong, J. Choo, E. K. Lee, Y. S. Kim, W. H. Ji, S. Y. Hwang, D. G. Gweon, Lab Chip, 5, 437-442 (2005).T. Park, S. Lee, G. H. Seong, J. Choo, E. K. Lee, Y. S. Kim, W. H. Ji, S. Y. Hwang, D. G. Gweon, Lab Chip, 5, 437-442 (2005).M. Y. Sha, S. G. Penn, R. G. Freeman, W. E. Doering, J. Nanobiotech., 3, 23-30 (2007).M. Y. Sha, S. G. Penn, R. G. Freeman, W. E. Doering, J. Nanobiotech., 3, 23-30 (2007).Y. C. Cao, R. Jia, J. M. Nam, C. S. Thaxton, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc., 125, 14676-14677 (2003).Y. C. Cao, R. Jia, J. M. Nam, C. S. Thaxton, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc., 125, 14676-14677 (2003).J. D. Driskell, J. M. Uhlenkamp, R. J. Lipert, M. D. Porter, Anal. Chem., 79, 4141-4148 (2007).J. D. Driskell, J. M. Uhlenkamp, R. J. Lipert, M. D. Porter, Anal. Chem., 79, 4141-4148 (2007).J. L. Gong, Y. Liang, Y. Huang, J. W. Chen, J. H. Jiang, G. L. Shen, R. Q. Yu, Biosens. Bioelectron., 22, 1501-1507 (2007).J. L. Gong, Y. Liang, Y. Huang, J. W. Chen, J. H. Jiang, G. L. Shen, R. Q. Yu, Biosens. Bioelectron., 22, 1501-1507 (2007).J. Neng, M. H. Harpster, H. Zhang, J. O. Mecham, W. C. Wilson, P. Johnson, Biosens. Bioelectron., 26, 1009 (2010).J. Neng, M. H. Harpster, H. Zhang, J. O. Mecham, W. C. Wilson, P. Johnson, Biosens. Bioelectron., 26, 1009 (2010).J. Neng, M. H. Harpster, W. C. Wilson, P. Johnson, Biosens. Bioelectron., 41, 316 (2013).J. Neng, M. H. Harpster, W. C. Wilson, P. Johnson, Biosens. Bioelectron., 41, 316 (2013).A. P. Craig, A. S. Franca, J. Irudayaraj, Annu. Rev. Food. Sci. Technol., 4, 369-380 (2013).A. P. Craig, A. S. Franca, J. Irudayaraj, Annu. Rev. Food. Sci. Technol., 4, 369-380 (2013).J. Zheng, L. He, Comp. Rev. Food. Sci. Food Safety, 13, 317-329 (2014).J. Zheng, L. He, Comp. Rev. Food. Sci. Food Safety, 13, 317-329 (2014).Y. L. Wang, S. Ravindranath, J. Irudayaraj, Anal. Bioanal. Chem., 399, 1271-1278 (2011).Y. L. Wang, S. Ravindranath, J. Irudayaraj, Anal. Bioanal. Chem., 399, 1271-1278 (2011).G. H. Mirzabe, A. R. Keshtkar, J. Ind. Eng. Chem., 26, 277-285 (2015).G. H. Mirzabe, A. R. Keshtkar, J. Ind. Eng. Chem., 26, 277-285 (2015).G. Frens, Nature, 241, 20-22 (1972).G. Frens, Nature, 241, 20-22 (1972).P. Boolchand, M. Jin, D. I. Novita, S. Chakravarty, J. Raman Spectrosc., 38, 660-672 (2007).P. Boolchand, M. Jin, D. I. Novita, S. Chakravarty, J. Raman Spectrosc., 38, 660-672 (2007).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.