Обнаружение пероксида водорода в клетках
Пероксид водорода накапливается в клетках в результате хронических воспалительных процессов, таких как артрит и порок сердца, поэтому определение молекулы H2O2 в теле является весьма интересным для диагностики и слежения за медицинскими показаниями. Исследователи также заинтересованы в роли H2O2 в клеточном преобразовании сигнала. На данный момент изучаемая трехкомпонентная хемилюминесцентная система может обнаруживать H2O2 в клетках и тканях.
Определение H2O2 in vivo это очень сложный процесс. Это объясняется низкой концентрацией и относительно низкой реакционной способностью H2O2 к другим кислородсодержащим соединениям, например на супероксид очень трудно найти чувствительный или специфичный сенсор. Нирен Мерфи из Института технологий, Джорджия, описала H2O2-чувствительные наночастицы, состоящие из пероксолатсодержащего полимера и флуоресцирующего красителя (Nat. Mater. 2007, 6, 765).
В растворе H2O2 реагирует с пероксолатным компонентом полимера с образованием диокситандиона. Окситандион, затем, химически возбуждает краситель, что сопровождается хемилюминесценцией наночастиц. Реакция специфична для H2O2. Супероксид или гидроксирадикал не дают реакцию образования диокситандиона.
Эксперименты с частицами in vitro показывают, что они могут определить H2O2 в концентрации до 250 наномоль в литре. Мерфи и сотрудники также смогли обнаружить пероксид водорода в брюшной полости мышей при инъекции липополисахарида, который индуцирует иммунный отклик.
"Это потрясающее открытие может решить проблемы с in vivo определением H2O2", говорит Генри Форман из Университета Калифорнии, Мерсед. Он также, добавил, что для определения болезненной патологии, "специфичность на H2O2 и предел обнаружения у всех животных делают такой подход весьма пригодным", не смотря на то, что чувствительность не может пока быть достаточной для определения очень малых количеств H2O2, продуцируемых физиологической сигнальной трансдукцией (преобразованием).
Мерфи отметила, что наночастицы размером 500 нм в диаметре, возможно, являются очень большими для клинического использования, поэтому группа сейчас работает над адаптацией подхода к небольшим системам такого рода. Одна из таких стратегий касается включения флуоресцирующего красителя и дифенилоксалата в полиэтиленгликолевую мицеллу размером порядка 35 нм в диаметре. Несмотря на то, что группа не проводила эксперименты по введению таких мицелл мышам, лабораторные тесты демонстрируют, что мицеллы являются более чувствительными, чем наночастицы и могут определять H2O2 при концентрациях как минимум 50 наномолей в литре. Другой подход включает в себя ковалентное связывание пероксолатного эфира к коммерчески доступному красителю - нафтофлуоресцину, с получением оксалата нафтофлуоресцина. Данное соединение неустойчиво в растворе, поэтому Мерфи и сотрудники сейчас пытаются улучшить его стабильность и H2O2-чувствительность.
