zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-41Research ArticleСтатьиСЕЛЕКТИВНЫЙ СЕНСОР ГИГАНТСКОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ ДЛЯ ДВУХВАЛЕНТНОГО ИОНА РТУТИ, ОСНОВАННЫЙ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОРИСТОГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА И ОПОСРЕДОВАННОГО МИШЕНЬЮ СМЕЩЕНИЯ T-БОГАТОЙ ЦЕПИA SELECTIVE SURFACE-ENHANCED RAMAN SCATTERING SENSOR FOR MERCURY(II) BASED ON A POROUS POLYMER MATERIAL AND THE TARGET-MEDIATED DISPLACEMENT OF A T-RICH STRANDKangY. .KangY. .130 Meilong Road. Shanghai 200237. ChinaZhangL. .ZhangL. .130 Meilong Road. Shanghai 200237. ChinaZhangH. .ZhangH. .130 Meilong Road. Shanghai 200237. ChinaWuT. .WuT. .130 Meilong Road. Shanghai 200237. ChinaDuY. .DuY. .yipingdu@ecust.edu.cnВосточно-Китайский университетSchool of Chemistry and Molecular Engineering and Research Center of Analysis and Test, East China University of Science and Technology201710032020842201207Copyright © Kang Y..., Zhang L..., Zhang H..., Wu T..., Du Y..., 20202020Kang Y..., Zhang L..., Zhang H..., Wu T..., Du Y...Kang Y..., Zhang L..., Zhang H..., Wu T..., Du Y...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/41

На основе использования опосредованного мишенью смещения Т-богатой олигонуклеотидной цепи создан чувствительный и селективный сенсор гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) для двухвалентного иона ртути. Приготовлен дуплекс ДНК/аптамер путем гибридизации тетраметилродамин(TMR)-меченого тимин(T)-обогащенного Hg2+ -специального аптамера (TMR-аптамера) и ДНК с тиолированным аденином. Дуплекс может быть иммобилизирован на сенсорной подложке из наночастиц Ag, модифицированных глицидилметакрилатэтилен диметокрилатом (Ag-GMA-EDMA) путем самоассамблирования на TMR-аптамере. В этом случае метка TMR фрагмента приближается к поверхности подложки, вследствие чего вероятность сильного сигнала ГКР значительно возрастает. При добавлении мишени пара TMR-аптамеров может совместно взаимодействовать с Hg2+ , вследствие чего образуется стабильная дуплексоподобная структура, опосредованная комплексом Т-Hg2+ -Т между двумя смежными ветвями, которая вызывает высвобождение TMR-аптамеров с поверхности подложки и, следовательно, значительное уменьшение сигнала ГКР. Данный оптический сенсор проявляет чувствительность к ионам Hg2+ в области их концентраций от 5 нM до 2.0 мкM при пределе обнаружения 2.5 нM. Разработанный сенсор практически нечувствителен к ионам других металлов, он может легко восстанавливаться, что обусловливает перспективы его применения для анализа реальных образцов.

A sensitive and selective surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensor for mercury(II) was fabricated based on the target-mediated displacement of a T-rich oligonucleotide strand. A DNA/aptamer duplex was prepared by the hybridization between a tetramethylrhodamine(TMR)-labeled thymine(T)-rich Hg2+ -specific aptamer (denoted as TMR-aptamer) and a thiolated adenine-rich capturing DNA. The duplex can be immobilized onto the SERS substrate of the Ag-moiety modified glycidyl methacrylate-ethylene dimethacrylate (denoted as Ag-GMA-EDMA) via self-assembly by the thiol anchor, in which the TMR-aptamer exists in a double-stranded chain. In this case, the label of the TMR moiety approaches the substrate surface and produces a strong SERS signal. Upon the addition of the target, a pair of TMR-aptamers could cooperatively coordinate with Hg2+ to form a stable duplex-like structure mediated by the T-Hg2+ -T complex between two adjacent strands, which triggers the release of the TMR-aptamer from the SERS substrate surface, thus drawing the TMR tags away from the substrate with a significant decrease in the SERS signal. This optical sensor shows a sensitive response to Hg2+ in a concentration from 5 nM to 2.0 mM with a detection limit of 2.5 nM. The prepared sensor is negligibly responsive to other metal ions, can be easily regenerated and shows good performance in real sample analysis.

ион ртутигигантское комбинационное рассеяниеаптамерT-Hg2+-Tглицидилметакрилатэтилен диметакрилатmercury ionsurface-enhanced Raman scatteringaptamerT-Hg2+-Tglycidyl methacrylate-ethylene dimethacrylate materialReferencesT. W. Clarkson, L. Magos, G. J. Myers, N. Engl. J. Med., 349, 1731-1737 (2003).T. W. Clarkson, L. Magos, G. J. Myers, N. Engl. J. Med., 349, 1731-1737 (2003).L. Magos, A. W. Brown, S. Sparrow, E. Bailey, R. T. Snowden, W. R. Skipp, Arch. Toxicol., 57, 260-267 (1985).L. Magos, A. W. Brown, S. Sparrow, E. Bailey, R. T. Snowden, W. R. Skipp, Arch. Toxicol., 57, 260-267 (1985).H. W. Gao. J. Appl. Spectrosc., 63, 807-811 (1996).H. W. Gao. J. Appl. Spectrosc., 63, 807-811 (1996).Y. Z. Wang, H. Yang, M. Pschenitza, R. Niessner, Y. Li, D. Knopp, A. P. Deng, Anal. Bioanal. Chem., 403, 2519-2528 (2012).Y. Z. Wang, H. Yang, M. Pschenitza, R. Niessner, Y. Li, D. Knopp, A. P. Deng, Anal. Bioanal. Chem., 403, 2519-2528 (2012).V. N. Mehta, S. K. Kailasa, RSC. Adv., 5, 4245-4255 (2015).V. N. Mehta, S. K. Kailasa, RSC. Adv., 5, 4245-4255 (2015).Z. Guo, G. Chen, G. Zeng, Z. Li, A. Chen, M. Yan, L. Liu, D. Huang, RSC. Adv.,4, 59275-59283 (2014).Z. Guo, G. Chen, G. Zeng, Z. Li, A. Chen, M. Yan, L. Liu, D. Huang, RSC. Adv.,4, 59275-59283 (2014).W. Ma, M. Sun, L. Xu, L. Wang, H. Kuang, C. Xu, Chem. Commun., 49, 4989-4991 (2013).W. Ma, M. Sun, L. Xu, L. Wang, H. Kuang, C. Xu, Chem. Commun., 49, 4989-4991 (2013).L. Zhang, H. Chang, A. Hirata, H. Wu, Q. K. Xue, M. Chen, ACS Nano, 7, 4595-4600 (2013).L. Zhang, H. Chang, A. Hirata, H. Wu, Q. K. Xue, M. Chen, ACS Nano, 7, 4595-4600 (2013).T. Kang, S. M. Yoo, I. Yoon, S. Lee, J. Choo, S. Y. Lee, B. Kim, Chem. Eur J., 17, 2211-2214 (2011).T. Kang, S. M. Yoo, I. Yoon, S. Lee, J. Choo, S. Y. Lee, B. Kim, Chem. Eur J., 17, 2211-2214 (2011).Y. Zhu, L. Xu, W. Ma, Z. Xu, H. Kuang, L. Wang, Chem. Commun., 48, 11889-11891 (2012).Y. Zhu, L. Xu, W. Ma, Z. Xu, H. Kuang, L. Wang, Chem. Commun., 48, 11889-11891 (2012).H. Huang, S. Chen, F. Liu, Q. Zhao, B. Liao, S. Yi, Y. Zeng, Anal. Chem., 85, 2312-2319 (2013)H. Huang, S. Chen, F. Liu, Q. Zhao, B. Liao, S. Yi, Y. Zeng, Anal. Chem., 85, 2312-2319 (2013)M. Rex, F. E. Hernandez, A. D. Campiglia, Anal. Chem., 78, 445-451 (2006).M. Rex, F. E. Hernandez, A. D. Campiglia, Anal. Chem., 78, 445-451 (2006).S. Chen, D. Liu, Z. Wang, D. Cui, X. Chen, Nanoscale, 5, 6731-6735 (2013).S. Chen, D. Liu, Z. Wang, D. Cui, X. Chen, Nanoscale, 5, 6731-6735 (2013).P. Dey, I. Blakey, K.J. Thurecht, P.M. Fredericks, Langmuir, 29, 525-533 (2013).P. Dey, I. Blakey, K.J. Thurecht, P.M. Fredericks, Langmuir, 29, 525-533 (2013).P. Dey, I. Blakey, K. J. Thurecht, P. M. Fredericks, Langmuir, 30, 2249-2258 (2014).P. Dey, I. Blakey, K. J. Thurecht, P. M. Fredericks, Langmuir, 30, 2249-2258 (2014).D. Bhandari, S. M. Wells, S. D. Retterer, M. J. Sepaniak, Anal. Chem., 81, 8061-8067 (2009).D. Bhandari, S. M. Wells, S. D. Retterer, M. J. Sepaniak, Anal. Chem., 81, 8061-8067 (2009).Q. Li, Y. Du, H. Tang, X. Wang, G. Chen, J. Iqbal, W. Wang, W. Zhang, J. Raman. Spectrosc., 43, 1392-1396 (2012).Q. Li, Y. Du, H. Tang, X. Wang, G. Chen, J. Iqbal, W. Wang, W. Zhang, J. Raman. Spectrosc., 43, 1392-1396 (2012).Q. Li, Y. Du, X. Wang, P. Cao, T. Sui, Y. Xu, J. Geng, J. Raman. Spectrosc., 44, 1004-1009 (2013).Q. Li, Y. Du, X. Wang, P. Cao, T. Sui, Y. Xu, J. Geng, J. Raman. Spectrosc., 44, 1004-1009 (2013).X. Wang, Y. Du, Q. Li, T. Wu, H. Hu, Y. Xu, H. Zhang, Y. Pan, J. Raman. Spectrosc., 45, 47-53 (2014).X. Wang, Y. Du, Q. Li, T. Wu, H. Hu, Y. Xu, H. Zhang, Y. Pan, J. Raman. Spectrosc., 45, 47-53 (2014).Y. Miyake, H. Togashi, M. Tashiro, H. Yamaguchi, S. Oda, M. Kudo, Y. Tanaka, Y. Kondo, R. Sawa, T. Fujimoto, T. Machinami, J. Am. Chem. Soc., 128, 2172-2173 (2006).Y. Miyake, H. Togashi, M. Tashiro, H. Yamaguchi, S. Oda, M. Kudo, Y. Tanaka, Y. Kondo, R. Sawa, T. Fujimoto, T. Machinami, J. Am. Chem. Soc., 128, 2172-2173 (2006).K. Tanaka, Y. Yamada, M. Shionoya, J. Am. Chem. Soc., 124, 8802-8803 (2002).K. Tanaka, Y. Yamada, M. Shionoya, J. Am. Chem. Soc., 124, 8802-8803 (2002).E. Meggers, P. L. Holland, W. B. Tolman, F. E. Romesberg, P. G. Schultz, J. Am. Chem. Soc., 122, 10714-10715 (2000).E. Meggers, P. L. Holland, W. B. Tolman, F. E. Romesberg, P. G. Schultz, J. Am. Chem. Soc., 122, 10714-10715 (2000).G. H. Clever, C. Kaul, T. Carell, Angew. Chem. Int. Ed., 46, 6226-6236 (2007).G. H. Clever, C. Kaul, T. Carell, Angew. Chem. Int. Ed., 46, 6226-6236 (2007).A. Ono, H. Torigoe, Y. Tanaka, I. Okamoto, Chem. Soc. Rev., 40, 5855-5866 (2011).A. Ono, H. Torigoe, Y. Tanaka, I. Okamoto, Chem. Soc. Rev., 40, 5855-5866 (2011).Y. Tanaka, S. Oda, H. Yamaguchi, Y. Kondo, C. Kojima, A. Ono, J. Am. Chem. Soc., 129, 244-245 (2007).Y. Tanaka, S. Oda, H. Yamaguchi, Y. Kondo, C. Kojima, A. Ono, J. Am. Chem. Soc., 129, 244-245 (2007).J. Anichina, Z. Dobrusin, D. K. Bohme, J. Phys. Chem. B., 114, 15106-15112 (2010).J. Anichina, Z. Dobrusin, D. K. Bohme, J. Phys. Chem. B., 114, 15106-15112 (2010).J. H. Lina, W. L. Tseng, Analyst, 139, 1436-1441 (2014).J. H. Lina, W. L. Tseng, Analyst, 139, 1436-1441 (2014).H. Mei, T. Bing, C. Qi, N. Zhang, X. Liu, T. Chang, J. Yan, D. Shangguan, Chem. Commun., 49, 164-166 (2013).H. Mei, T. Bing, C. Qi, N. Zhang, X. Liu, T. Chang, J. Yan, D. Shangguan, Chem. Commun., 49, 164-166 (2013).Y. Zhang, L. Gao, L. Wen, L. Heng, Y. Song, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 11943-11949 (2013).Y. Zhang, L. Gao, L. Wen, L. Heng, Y. Song, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 11943-11949 (2013).S. J. Liu, H. G. Nie, J. H. Jiang, G. L. Shen, R. Q. Yu, Anal. Chem., 81, 5724-5730 (2009).S. J. Liu, H. G. Nie, J. H. Jiang, G. L. Shen, R. Q. Yu, Anal. Chem., 81, 5724-5730 (2009).D. Han, S.Y. Lim, B.J. Kim, T. D. Chung, Chem. Commun., 46, 5587-5589 (2010).D. Han, S.Y. Lim, B.J. Kim, T. D. Chung, Chem. Commun., 46, 5587-5589 (2010).E. Chung, R. Gao, J. Ko, N. Choi, D. W. Lim, E. K. Lee, S. I. Chang, J. Choo, Lab Chip, 13, 260-266 (2013).E. Chung, R. Gao, J. Ko, N. Choi, D. W. Lim, E. K. Lee, S. I. Chang, J. Choo, Lab Chip, 13, 260-266 (2013).P. C. Lee, D. Meise, J. Phys. Chem., 86, 3391-3395 (1982).P. C. Lee, D. Meise, J. Phys. Chem., 86, 3391-3395 (1982).F. Svec, J. M. J. Frechet, Anal. Chem., 64, 820-822 (1992).F. Svec, J. M. J. Frechet, Anal. Chem., 64, 820-822 (1992).C. Yang, Y. Wei, Q. Zhang, H. Hu, Y. Zhang, Talanta, 66, 472-478 (2005).C. Yang, Y. Wei, Q. Zhang, H. Hu, Y. Zhang, Talanta, 66, 472-478 (2005).D. Li, A. Wieckowska, I. Willner, Angew. Chem. Int. Ed., 47, 3927-3931 (2008).D. Li, A. Wieckowska, I. Willner, Angew. Chem. Int. Ed., 47, 3927-3931 (2008).R. A. Wolkow, M. Moskovits, J. Chem. Phys., 87, 5858-5869 (1987).R. A. Wolkow, M. Moskovits, J. Chem. Phys., 87, 5858-5869 (1987).A. Campion, P. Kambhampati, Chem. Soc. Rev., 27, 241-250 (1998).A. Campion, P. Kambhampati, Chem. Soc. Rev., 27, 241-250 (1998).

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