活性酸素種の刺激応答性化学発光ナノプローブとしてのポリマーカプセル化コバルト/金バイメタルナノクラスター

Polymer-Encapsulated Cobalt/Gold Bimetallic Nanoclusters as Stimuli-Responsive Chemiluminescent Nanoprobes for Reactive Oxygen Species.

• Bingjie Gao
• Mohammad A Haghighatbin
• Hua Cui

抄録

生体試料中の活性酸素（H2O2）を高感度に測定するために、活性酸素（ROS）応答性ポリマーにバイメタルナノクラスターを封入した刺激応答性化学発光ナノコンポジットを開発した。コバルト/金バイメタルナノクラスター（GSH@Co-AuNCs）は、グルタチオン（GSH）を還元-保護試薬として使用して合成した。GSHで被覆されたナノクラスターは、N-(4-ミノブチル)-N-エチルイゾルミノール(ABEI)と共有結合してGSH@Co-AuNCs-ABEIを形成し、さらに疎水性相互作用を介して高分子の活性酸素感受性ボロンエステル修飾デキストラン(Oxi-Dex)ナノスフェアにカプセル化された。モデル活性酸素としてのH2O2の刺激は、Co-AuNCs-ABEI@Oxi-Dexナノコンポジットの持続的な構造切断と内部GSH@Co-AuNCs-ABEIの放出をもたらし、集中的な化学発光（CL）を伴う。これに基づいて、酵素フリーで試薬フリーのCLセンサーを開発し、生物学的試料中の検出限界35.8 pMのH2O2を高感度かつ選択的に測定することができた。このセンサーは、様々な疾患に関連する活性酸素の定量に応用できる可能性を秘めています。

A stimuli-responsive chemiluminescent nanocomposite was developed based on bimetallic nanoclusters encapsulated in a reactive oxygen species (ROS)-responsive polymer for a highly sensitive determination of ROS (i.e. H2O2) in biological sam-ples. Cobalt/gold bimetallic nanoclusters (GSH@Co-AuNCs) were synthesized using glutathione (GSH) as a reducing-cum-protecting reagent. The GSH-coated nanoclusters were covalently bound to N-(4-minobutyl)-N-ethylisoluminol (ABEI) to form the GSH@Co-AuNCs-ABEI, which was further encapsulated in polymeric ROS-sensitive boronic ester-modified dex-tran (Oxi-Dex) nanospheres through hydrophobic interactions. The stimulation of H2O2, as a model ROS, led to a sustaina-ble structural cleavage of the Co-AuNCs-ABEI@Oxi-Dex nanocomposites and release of internal GSH@Co-AuNCs-ABEI, accompanying by intensive chemiluminescence (CL). On this basis, an enzyme-free and reagent-free CL sensor was devel-oped for a highly sensitive and selective determination of H2O2 with a detection limit of 35.8 pM in biological samples. It is of great application potential for the determination of ROS related to various diseases.