ПЛАЗМОННЫЙ СЕНСОР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ β-ЛАКТАМНЫХ АНТИБИОТИКОВ НА ОСНОВЕ КОНЪЮГИРОВАННОГО АНТИТЕЛА С НАНОЧАСТИЦАМИ ЗОЛОТА

Предложен сенсор для обнаружения β-лактамных антибиотиков, основанный на использовании антител, связанных с наночастицами золота (НЧ-Au). Для колориметрического определения β-лактамных антибиотиков (ампициллина, амоксициллина, пенициллина G, оксациллина и карбенициллина) в качестве восстановителя задействованы НЧ-Au, синтезированные из экстракта листьев китайского салата. Методы рентгеновской дифракции, ИК-Фурье-спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии и динамического рассеяния света использованы для обнаружения кристалличности, идентификации функциональных групп, участвующих в синтезе НЧ-Au, и измерения их размера. В качестве наилучших значений выбраны pH 8, концентрация антител в 1 мл раствора НЧ-Au 8.4 мкг. С помощью спектрофотометра зарегистрированы спектры коллоидных НЧ-Au, антител, связанных с НЧ-Au, и антибиотиков (с концентрацией от 1 нМ до 1 мМ) в присутствии системы антитела–НЧ-Au. Показано, что с увеличением концентрации β-лактамных антибиотиков линия поглощения НЧ-Au сдвигается в красную область. При увеличении концентрации ампициллина, пенициллина G и карбенициллина длина волны максимума изменяется, однако по достижении некоторой концентрации антибиотиков (уровня насыщения) кривая выходит на плато, что указывает на влияние антител при обнаружении этих антибиотиков. Для амоксициллина концентрация насыщения намного выше, что указывает на особую роль антител при его обнаружении. Для оксациллина насыщение наступает очень быстро. Это демонстрирует, что антитела обладают чрезвычайно низкой способностью обнаружения данного антибиотика. Наличие антител позволяет обнаружить пять β-лактамных антибиотиков с чувствительностью до 1 нМ.

1. V. Tamošiūnas, A. Padarauskas, Chromatographia, 67, 783–788 (2008), https://doi.org/10.1365/s10337-008-0579-5.

2. T. Śniegocki, A. Posyniak, J. Żmudzki, Bull. Vet. Inst. Pulawy, 51, 59–64 (2007).

3. W. B. Shim, J. S. Kim, M. G. Kim, D. H. Chung, J. Food Sci., 78, 1575–1581 (2013).

4. N. V. Gasilova, S. A. Eremin, J. Anal. Chem., 65, 255–259 (2010), https://doi.org/10.1134/s1061934810030081.

5. F. Conzuelo, M. Gamella, S. Campuzano, D. G. Pinacho, A. J. Reviejo, M. P. Marco, J. M. Pingarrón, Biosens. Bioelectron., 36, 81–88 (2012), https://doi.org/10.1016/j.bios.2012.03.044.

6. E. Kazemi, S. Dadfarnia, A. Mohammad, H. Shabani, M. R. Fattahi, J. Khodaveisi, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 187, 30–35 (2017), https://doi.org/10.1016/j.saa.2017.06.023.

7. N. Bi, M. Hu, H. Zhu, H. Qi, Y. Tian, H. Zhang, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 107, 24–30 (2013), https://doi.org/10.1016/j.saa.2013.01.014.

8. P. Cyganowski, D. Jermakowicz-Bartkowiak, P. Jamroz, P. Pohl, A. Dzimitrowicz, Colloids Surf. A, 582, 123886 (2019), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.123886.

9. K. Hamaguchi, H. Kawasaki, R. Arakawa, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 367, 167–173 (2010), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.07.006.

10. Y. Huang, K. Ma, K. Kang, M. Zhao, Z. Zhang, Y. Liu, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 421, 101–108 (2013), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2012.12.050.

11. X. Li, L. Jiang, Q. Zhan, J. Qian, S. He, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 332, 172–179 (2009), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2008.09.009.

12. S. Golmohammadi, M. Etemadi, J. Appl. Spectrosc., 86, 925 (2019), https://doi.org/10.1007/s10812-019-00917-y.

13. C. Karami, A. Alizadeh, M. A. Taher, Z. Hamidi, B. Bahrami, J. Appl. Spectrosc., 83, 687–693 (2016), https://doi.org/10.1007/s10812-016-0349-3

14. G. P. Sahoo, H. Bar, D. K. Bhui, P. Sarkar, S. Samanta, S. Pyne, S. Ash, A. Misra, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 375, 30–34 (2011), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.11.033.

15. M. Singh, I. Sinha, A. K. Singh, R. K. Mandal, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 384, 668–674 (2011), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.05.037.

16. P. Vaccarello, L. Tran, J. Meinen, C. Kwon, Y. Abate, Y. Shon, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 402, 146–151 (2012), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2012.03.041.

17. Y. Yang, Q. Cui, Q. Cao, L. Li, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 503, 28–33 (2016), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2016.05.026.

18. J. Ye, K. Bonroy, F. Frederix, J. D. Haen, G. Maes, G. Borghs, Colloids Surf. A, Physicochem. Eng. Asp., 321, 313–317 (2008), https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2008.01.028.

19. K. S. McKeating, M. Couture, M. P. Dinel, S. Garneau-Tsodikova, J. F. Masson, Analyst., 141, 5120–5126 (2016), https://doi.org/10.1039/c6an00540c.

20. L. Chen, Z. Wang, M. Ferreri, J. Su, B. Han, J. Agric. Food Chem., 57, 4674–4679 (2009), https://doi.org/10.1021/jf900433d.

21. A. Singh, M. Sharma, A. Batra, J. Optoelectron. Biomed. Mater., 5, 27–32 (2013).

22. C. George, I. Sergiel, A. Dzimitrowicz, P. Jamro, T. Kozlecki, P. Pohl, Preparation and characterization of gold nanoparticles prepared with aqueous extracts of Lamiaceae plants and the effect of follow-up treatment with atmospheric pressure glow microdischarge (2016), https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2016.04.004.

23. J. Huang, Q. Li, D. Sun, Y. Lu, Y. Su, X. Yang, H. Wang, Y. Wang, W. Shao, N. He, J. Hong, C. Chen, Nanotechnology, 80, 285–290 (2007), https://doi.org/10.1088/0957-4484/18/10/105104.

24. J. M. B. Res, G. Oza, S. Pandey, A. Gupta, R. Kesarkar, M. Sharon, W. Ambernath, J. Microbiol. Biotechnol., 2, 511–515 (2012).

25. C. Zhou, X. Zhang, X. Huang, X. Guo, Q. Cai, S. Zhu, Sensors (Switzerland), 14, 21872–21888 (2014), https://doi.org/10.3390/s141121872.

26. A. Aljabali, Y. Akkam, M. Al Zoubi, K. Al-Batayneh, B. Al-Trad, O. Abo Alrob, A. Alkilany, M. Benamara, D. Evans, Nanomaterials, 8, 1–15 (2018). https://doi.org/10.3390/nano8030174.

27. H. Mohammadi, M. Hafezi, S. Hesaraki, M. M. Sepantafar, Nanomed. J., 2, 217–222 (2015), https://doi.org/10.7508/nmj.

28. N. T. Ndeh, S. Maensiri, D. Maensiri, Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol., 8, aa724a (2017), https://doi.org/10.1088/2043-6254/aa724a.

29. S. Goldmeier, K. De Angelis, K. R. Casali, C. Vilodre, F. Consolim-Colombo, A. B. Klein, R. Plentz, P. Spritzer, M. C. Irigoyen, Am. J. Transl. Res., 6, 91–101 (2014), https://doi.org/10.1016/j.saa.2011.02.051.

30. S. A. Aromal, V. K. Vidhu, D. Philip, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 85, 99–104 (2012), https://doi.org/10.1016/j.saa.2011.09.035.

31. G. M. Corp, C. Astro, G. M. C. Safari, Environ. Sci. Technol., 37, 3458–3466 (2003).

32. H. Borchert, E. V. Shevchenko, A. Robert, I. Mekis, A. Kornowski, G. Grübel, H. Weller, Langmuir, 21, 1931–1936 (2005), https://doi.org/10.1021/la0477183.

33. D. K. Singh, R. Jagannathan, P. Khandelwal, P. M. Abraham, P. Poddar, Nanoscale, 5, 1882–1893 (2013), https://doi.org/10.1039/c2nr33776b.

34. C. N. R. Rao, A. K. Cheetham, J. Mater. Chem., 11, 2887–2894 (2001), https://doi.org/10.1039/b105058n.

35. L. Liu, Y. Chen, S. Song, Q. Zheng, X. Wu, H. Kuang, Food Agric. Immunol., 28, 1283–1292 (2017), https://doi.org/10.1080/09540105.2017.1337084.

36. H. Zhang, W. Li, Z. Sheng, H. Han, Q. He, Analyst, 135, 1680–1685 (2010), https://doi.org/10.1039/c0an00025f.

37. Ch. Wang, J. Liu, X. Han, Ch. Liu, Y. Tian, N. Lhou, Analyt. Methods (2017), https://doi.org/10.1039/C7AY01685A.