Определение аристолохиевой кислоты с помощью пьезоэлектрического иммуносенсора на основе магнитных углеродных нанокомпозитов

Представлена методика определения аристолохиевой кислоты (АА) в пищевой продукции с использованием пьезоэлектрического иммуносенсора, в качестве распознающего слоя которого служили магнитные углеродные нанокомпозиты (МУНК) с иммобилизоваными на их поверхности белковыми конъюгатами AA. Изучены способы синтеза магнитных ядер Fe₃O₄ и их закрепление на поверхности многостенных углеродных нанотрубок (УНТ). Методом ИК-спектроскопии установлено, что формирование распознающего слоя сенсора происходит вследствие образования ковалентных связей между аминогруппами конъюгатов AA и карбоксильными группами УНТ. Определены концентрации белковых конъюгатов на основе овальбумина (OVA) и бычьего сывороточного альбумина (BSA) (0,3 и 0,2 мг/мл) и степень разбавления антител (0,25), обеспечивающие оптимальные характеристики пьезоэлектрического иммуносенсора. Установлены метрологические характеристики определения AA предложенным способом: диапазон определяемых содержаний и предел обнаружения AA при применении пьезоэлектрического иммуносенсора с распознающим слоем на основе МУНК/AA-OVA и МУНК/AA-BSA составляют (нг/мл): 50 – 400 и 10; 100 – 300 и 50 соответственно. Сенсор апробирован при определении AA в образцах китайского фиточая и БАД для похудения. В чае кислота не обнаружена, а в БАД ее содержание составляет 3,2 мкг/г.

1. Wang X., Giusti A., Ny A., De Witte P. A. Nephrotoxic effects in zebrafish after prolonged exposure to aristolochic acid / Toxins. 2020. Vol. 12. N 4. P. 217 – 235. DOI: 10.3390/toxins12040217

2. Nie W., Lv Y., Yan L., et al. Prediction and Characterisation of the System Effects of Aristolochic Acid: A Novel Joint Network Analysis towards Therapeutic and Toxicological Mechanisms / Sci. Rep. 2015. Vol. 5. P. 17646 – 17658. DOI: 10.1038/srep17646

3. Xu D., Zhao X., Yin L. Aristolochic acid i-induced hepatotoxicity in tianfu broilers is associated with oxidative-stress-mediated apoptosis and mitochondrial damage / Animals. 2021. Vol. 11. N 12. P. 3437 – 3449. DOI: 10.3390/ani11123437

4. Al-Barham M. B., Al-Jaber H. L., Al-Qudah M. A., Abu Zarga M. H. New aristolochic acid and other chemical constituents of Aristolochia maurorum growing wild in Jordan / Nat. Prod. Res. 2017. Vol. 31. N 3. P. 245 – 252. DOI: 10.1080/14786419.2016.1226833

5. Rebhan K., Ertl I. E., Shariat S. F., et al. Aristolochic acid and its effect on different cancers in uro-oncology / Curr. Opin. Urol. 2020. Vol. 30. N 5. P. 689 – 695. DOI: 10.1097/MOU.0000000000000806

6. Jadot I., Declèves A-E., Nortier J., Caron N. An Integrated View of Aristolochic Acid Nephropathy: Update of the Literature / Int. J. Mol. Sci. 2017. Vol. 18. N 2. P. 297 – 320. DOI: 10.3390/ijms18020297

7. Guo W., Shi Z., Zhang J., et al. Analysis of aristolochic acid I in mouse serum and tissues by using magnetic solid-phase extraction and UHPLC-MS/MS / Talanta. 2021. Vol. 235. P. 122774 – 122782. DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122774

8. Zhang J., Wang Y., Sun Y., et al. QuEChERS pretreatment combined with high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry for determination of aristolochic acids I and II in Chinese herbal patent medicines / RSC Adv. 2020. Vol. 10. N 42. P. 25319 – 25324. DOI: 10.1039/D0RA03200J

9. Li W., Chan C.-K., Wong Y.-L., et al. Cooking methods employing natural anti-oxidant food additives effectively reduced concentration of nephrotoxic and carcinogenic aristolochic acids in contaminated food grains / Food Chem. 2018. Vol. 264. P. 270 – 276. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.05.052

10. Karaseva N. A., Ermolaeva T. N. Piezoelectric immunosensors for the detection of individual antibiotics and the total content of penicillin antibioticsin foodstuffs / Talanta. 2014. Vol. 120. P. 312 – 317. DOI: 10.1016/j.talanta.2013.12.018

11. Зяблов А. Н., Шаповалова А. А. Определение остаточных количеств цефотаксима в жидких средах с использованием пьезоэлектрического сенсора / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 2. С. 15 – 21. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-2-15-20

12. Алсовэйди А. К. М., Караваева О. А., Гулий О. И. Методы и подходы для определения антибиотиков / Антибиотики и химиотерапия. 2022. Т. 67. № 1 – 2. С. 53 – 61. DOI: 10.37489/0235-2990-2022-67-1-2-53-61

13. Ву Хоанг Иен, Зяблов А. Н. Применение МИП-сенсоров для определения консервантов в безалкогольных напитках / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 8. С. 10 – 16. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-8-10-16

14. Guliy O. I., Karavaeva O. A., Lovtsova L. G., et al. Biosensor systems for antibiotic detection / Biophysics. 2021. Vol. 66. N 4. P. 555 – 564. DOI: 10.1134/S0006350921040060

15. Бизина Е. В., Фарафонова О. В., Золотарева Н. И. и др. Пьезоэлектрический иммуносенсор на основе магнитных углеродных нанокомпозитов для определения ципрофлоксацина / Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77. № 4. С. 375 – 383. DOI: 10.31857/S0044450222040041

16. Бизина Е. В., Фарафонова О. В., Золотарева Н. И. и др. Применение магнитных углеродных нанокомпозитов при формировании распознающего слоя пьезоэлектрического иммуносенсора для определения пенициллина G / Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 4. С. 354 – 364. DOI: 10.31857/S0044450223040060

17. Sauerbrey G. Verwendung von Schwingquarzen zur Wigung dunner Schichten und zur Mikrowigung / Zeitschrift fiir Physik. 1959. Vol. 55. P. 206 – 222. DOI: 10.1007/BF01337937

18. Гражулене С. С., Золотарева Н. И., Редькин А. Н. и др. Магнитный сорбент на основе магнетита и модифицированных углеродных нанотрубок для извлечения некоторых токсичных элементов / Журн. прикл. химии. 2018. Т. 91. № 11. С. 1642 – 1648. DOI: 10.1134/S0044461818110154

19. Rana S., Barick K. C., Hassan P. A. Stimuli Responsive Carboxyl PEGylated Fe3O4 Nanoparticles for Therapeutic Applications / J. Nanofluids. 2015. Vol. 4. N 4. P. 421 – 427. DOI: 10.1166/jon.2015.1183

20. Wang J., Zheng S., Shao Y. Amino-functionalized Fe3O4@SiO2 core-shell magnetic nanomaterial as a novel adsorbent for aqueous heavy metals removal / J. Colloid Interface Sci. 2010. Vol. 349. N 1. P. 293 – 299. DOI: 10.1016/j.jcis.2010.05.010

21. Singh S., Barick K. C., Bahadur D. Surface engineered magnetic nanoparticles for removal of toxic metal ions and bacterial pathogens / J. Hazard. Mater. 2011. Vol. 192. P. 1539 – 1547. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2011.06.074

22. Шинко Е. И., Фарафонова О. В., Шестопалов К. В., Ермолаева Т. Н. Активация углеродных нанотрубок для повышения эффективности аффинного взаимодействия на поверхности пьезоэлектрического сенсора при определении антибиотиков / Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 3. С. 334 – 343. DOI: 10.17308/sorpchrom.2019.19/750

23. Netto C. G. C. M., Toma H. E., Andrade L. H. Superparamagnetic nanoparticles as versatile carriers and supporting materials for enzymes / J. Mol. Catal. B Enzym. 2013. Vol. 85. P. 71 – 92. DOI: 10.1016/j.molcatb.2012.08.010