Новые металл-аффинные сорбенты на основе тонких пленок стеаратов лантаноидов

Разработаны, охарактеризованы и исследованы в формате «лаборатория на мишени» новые металл-аффинные сорбенты на основе стеаратов лантаноидов. В ходе работы методом Ленгмюра, адаптированного к полусферической поверхности капли, на поверхности мишени для масс-спектрометрического анализа с лазерно-активированной десорбцией/ионизацией (МАЛДИ) сформированы 13 новых сорбентов, представляющих собой коллапсированные тонкие пленки (монослои) стеаратов церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция. Методами оптической, сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии показано, что на мишени образуются пятна материала с развитой поверхностью. Методом МАЛДИ-МС определено, что основным структурными звеном является дистеарат металла с одной лабильной валентностью. Все структуры проявляют специфичность по отношению к аддуктам белков крови с хлорсодержащими соединениями, что подтверждает их металл-аффинные свойства. При проведении металл-аффинной экстракции в формате «лаборатория на мишени» сорбенты на основе стеаратов иттербия, тулия, эрбия, гадолиния, неодима и церия проявляют наиболее выраженные металл-аффинные свойства, хороший уровень специфичности и селективности. Структуры на основе стеарата гадолиния можно отнести к универсальным металл-аффинным сорбентам, имеющим большие перспективы в биоорганическом анализе. Металл-аффинные сорбенты, содержащие неодим, празеодим, гадолиний, диспрозий, гольмий, тулий и лютеций, исследованы и описаны впервые.

1. Urban P. L., Amantonico A., Zenobi R. Lab-on-a-plate: extending the functionality of MALDI-MS and LDI-MS targets / Mass Spectrom. Rev. 2011. Vol. 30. P. 435 – 478. DOI: 10.1002/mas.20288

2. Gladchuk A. S., Silyavka E. S., Shilovskikh V. V., et al. Self-organization of stearic acid salts on the hemispherical surface of the aqueous subphase allows functionalization of matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry target plates for on-plate immobilized metal affinity chromatography enrichment / Thin Solids Films. 2022. Vol. 756. 139374. DOI: 10.1016/j.tsf.2022.139374

3. Gladilovich V., Greifenhagen U., Sukhodolov N., et al. Immobilized metal affinity chromatography on collapsed Langmuir – Blodgett iron (III) stearate films and iron (III) oxide nanoparticles for bottom-up phosphoproteomics / J. Chromatogr. A. 2016. Vol. 1443. P. 181 – 190. DOI: 10.1016/j.chroma.2016.03.044

4. Babakov V. N., Shreiner E. V., Keltsieva O. A., et al. Lanthanum stearate monolayers as a metal-affinity sorbent for the selective sorption of soman adducts to human serum albumin / Talanta 2019. Vol. 95. P. 728 – 731. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.11.103

5. Shreyner E. V., Alexandrova M. L., Sukhodolov N. G., et al. Extraction of the insecticide dieldrin from water and biological samples by metal affinity chromatography / Mendeleev Commun. 2017. Vol. 27. P. 304 – 306. DOI: 10.1016/j.mencom.2017.05.030

6. Gorbunov A. Y., Podolskaya E. P. Fabrication of nanoscale multimolecular structures of lanthanum stearate using Langmuir monolayers for laser desorption/ionization mass spectrometry / Tech. Phys. Lett. 2022. Vol. 48. P. 29 – 33. DOI: 10.21883/tpl.2022.11.54885.19320

7. Kalninia Y. K., Viskov M. A., Gladchuk A. S., et al. MALDI target functionalization with deposited thin films of lanthanum stearate — an efficient tool for in situ enrichment of human globin adducts of chlorinated organic compounds / Microchem. J. 2024. Vol. 6. No. 205. 111300. DOI: 10.1016/j.microc.2024.111300

8. Hinson J. A., Roberts D. W. Role of covalent and noncovalent interactions in cell toxicity: effects on proteins. / Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1992. Vol. 32. P. 471 – 510. DOI: 10.1146/annurev.pa.32.040192.002351

9. Colombo G., Clerici M., Giustarini D., et al. Redox Albuminomics: Oxidized Albumin in Human Diseases / Antioxid. Redox Signal. 2012. Vol. 17. P. 1515 – 1527. DOI: 10.1089/ars.2012.4702

10. Gorokhova E., Martella G., Motwani N. H., et al. DNA epigenetic marks are linked to embryo aberrations in amphipods / Sci. Rep. 2020. Vol. 10. P. 1 – 11. DOI: 10.1038/s41598-020-57465-1

11. Zhang T., Shan S., Liu D., et al. Cerium-based sorbent with 100% Ce(III) and high dispersion for enhanced phosphate removal from wastewater / Chem. Eng. J. 2024. Vol. 497. 154385. DOI: 10.1016/j.cej.2024.154385

12. Coin F., Rodríguez-Ramírez C. A., Oyarbide F. S., et al. Efficient antibiotic removal from water using europium-doped poly(vinyl alcohol) nanofiber mats esterified with citric acid / J. Water Process. Eng. 2024. Vol. 63. P. 105447. DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.105447

13. Humelnicu A. C., Cojocaru C., Dorneanu P. P., et al. Novel chitosan-functionalized samarium-doped cobalt ferrite for adsorptive removal of anionic dye from aqueous solutions / Comptes Rendus. Chimie. 2017. Vol. 20. P. 1026 – 1036. DOI: 10.1016/j.crci.2017.10.003

14. Ding S., Wang X. Terbium-based metal organic framework and its immobilized nanofibrous membrane for selective detection and efficient removal of phosphate / Chem. Eng. J. 2023. Vol. 464. P. 142751. DOI: 10.1016/j.cej.2023.142751

15. Fidha G. El., Bitri N., Mahjoubi S., et al. Dysprosium Doped Zinc Oxide for NO2 Gas Sensing / Sensors (Basel). 2022. Vol. 22. 5173. DOI: 10.3390/s22145173

16. Kel’tsieva O. A., Podolskaya E. P. Structures of cobalt stearate as a metal-affinity sorbent for sample preparation in laser desorption/ionization mass spectrometry / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2024. Vol. 90. No. 12. P. 5 – 15 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2024-90-12-5-15

17. Yang B., Tang S., Ma C., et al. Spontaneous and specific chemical cross-linking in live cells to capture and identify protein interactions / Nat. Commun. 2017. Vol. 8. 2240. DOI: 10.1038/s41467-017-02409-z

18. Scheepers P. T. J. The use of biomarkers for improved retrospective exposure assessment in epidemiological studies: Summary of an ECETOC workshop / Biomarkers. 2008. Vol. 13. P. 734 – 748. DOI: 10.1080/13547500802528630

19. Tiz B. D., Bagnoli L., Rosati O., et al. New halogen-containing drugs approved by FDA in 2021: an overview on their syntheses and pharmaceutical use / Molecules. 2021. Vol. 27. 1643. DOI: 10.3390/molecules27051643

20. Fang W. Y., Ravindar L., Rakesh K. P., et al. Synthetic approaches and pharmaceutical applications of chloro-containing molecules for drug discovery: a critical review / Eur. J. Med. Chem. 2019. Vol. 173. P. 117 – 153. DOI: 10.1016/j.ejmech.2019.03.063

21. Faleye O. S., Boya B. R., Lee J. H., et al. Halogenated antimicrobial agents to combat drug-resistant pathogens / Pharmacol. Rev. 2023. Vol. 76. P. 90 – 141. DOI: 10.1124/pharmrev.123.000863

22. Jeschke P. Latest generation of halogen-containing pesticides / Pest. Manag. Sci. 2017. Vol. 73. P. 1053 – 1066. DOI: 10.1002/ps.4540