尿素の酵素定量に応用するために、強力で安定な凝集誘起発光を有する銅ナノクラスター@Al錯体を開発しました

Copper nanoclusters@Al complexes with strong and stable aggregation-induced emission for application in enzymatic determination of urea.

• Fei Qu
• Bingjie Wang
• Kexin Li
• Jinmao You
• Wenli Han

抄録

Alによって誘導されたグルタチオン捕捉CuNCsの凝集体(CuNCs@Al錯体)は、約1ヶ月間安定な凝集誘導発光(AIE)を示した。その蛍光はpHが4.0から7.0の範囲では高いレベルを維持するが、pHが7.0から7.7に上昇するか、4.0から3.0に低下すると消光する。ウレアーゼ触媒による加水分解の下では、尿素はアンモニアを生成し、これはさらに加水分解されてOHを得ることができる。これは、即時環境のpH上昇につながる。したがって、CuNCs@Al錯体は、尿素を決定するのに適したプローブである。尿素濃度が20から150μMまで上昇すると、CuNCs@Al錯体の蛍光は340nmの励起波長で585nmで直線的に消光する。尿素の検出限界(LOD)は5.86μMである。この感度は、CuNCs@Al錯体のpH応答範囲が狭いことから、他の報告に比べて優れている。この方法は、ヒトの尿サンプル中の尿素の測定に適用され、満足のいく回収率を得ることができました。図 1: 銅ナノクラスター@Al 錯体の pH 応答性に基づく尿素測定の模式図。尿素がウレアーゼによって加水分解される際にアンモニアが生成され、さらに加水分解されて OH が生成され、環境の pH が上昇する。

The aggregates of glutathione-capped CuNCs induced by Al (named CuNCs@Al complexes) show a stable aggregation-induced emission (AIE) for about 1 month. Their fluorescence maintains a high level in the pH range 4.0 to 7.0, while it quenches as pH increases from 7.0 to 7.7 or decreases from 4.0 to 3.0. Under urease-catalyzed hydrolysis, urea produces ammonia, which can be further hydrolyzed to yield OH. This leads to a pH increase of the immediate environment. Hence, the CuNCs@Al complexes are a suitable probe to determine urea. The fluorescence of CuNCs@Al complexes quenches linearly at 585 nm with the excitation wavelength at 340 nm when the concentration of urea increases from 20 to 150 μM. The limit of detection (LOD) of urea is 5.86 μM. This sensitivity is superior to other reported works due to the narrow pH response range of CuNCs@Al complexes. This method has been successfully applied for measuring urea in human urine samples with satisfactory recoveries. Graphic abstract Schematic representation of urea determination based on pH-responsive property of copper nanoclusters@Al complexes. Ammonia is produced in the hydrolysis of urea by urease, and it is further hydrolyzed to yield OH, leading to increasing pH of the environment.