Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова предложил определять содержание аминокислоты цистеина, компонента многих лекарств, с помощью наночастиц золота. Новый метод, в отличие от используемых сейчас, не требует сложных реакций или дорогого оборудования.

Цистеин — аминокислота, входящая в состав кератинов: эти белки содержатся в ногтях, волосах и перьях. Цистеин способствует обезвреживанию токсинов, работает как антиоксидант, защищает организм от воздействия рентгеновского излучения, радиации и используется в разных лекарствах и пищевых добавках. Кроме того, его содержание в крови может указывать на некоторые заболевания — например, болезнь Альцгеймера и патологии сердечно-сосудистой системы, печени и кожи. Таким образом, определение содержания цистеина в биологических жидкостях может служить методом диагностики, а в лекарствах — способом контроля качества.

Обычно содержание цистеина в растворе определяют с помощью люминесцентного метода, но он требует дорогого оборудования, дополнительных процедур и квалифицированного персонала. Поэтому уже давно надо было найти более простой и дешёвый способ определения цистеина.

Химики МГУ предложили использовать для этого наночастицы золота размером около 20 нанометров. В растворе они образуют устойчивую коллоидную систему, то есть не оседают на дно сосуда.

«Получить их очень легко, особенно немодифицированные. Для этого нужно взять соединение золота, например золотохлористоводородную кислоту, цитрат натрия (соль лимонной кислоты), все это смешать и нагреть — вот и весь синтез! Он простой и может быть осуществлён практически в любой лаборатории», — прокомментировал результат исследования один из главных его участников, доктор химических наук Владимир Апяри, старший научный сотрудник Химического факультета МГУ.

При агрегации — объединении в относительно крупные образования — наночастицы золота резко меняют окраску с рубинового на синий. При взаимодействии наночастиц с аминокислотой частицы агрегируют, одновременно изменяются свойства раствора (его спектральные характеристики и цвет), которые можно точно измерить с помощью спектрофотометра или оценить невооруженным глазом. Реакция протекает в течение двух-трёх минут.

Правда, определение содержания цистеина в растворе имеет некоторые недостатки. Например, в мутной или окрашенной среде нельзя проводить спектрофотометрический анализ, и требуется очистка. В таких случаях лучше поместить наночастицы на поверхность твёрдого материала —пенополиуретана. Поглощение наночастиц пенополиуретаном происходит за 15 - 20 минут. 

Это исследование в дальнейшем поможет в разработке новых методик определения веществ, в том числе с помощью более сложных наночастиц, на поверхность которых прививают аналитические группы — химические структуры, связывающиеся с анализируемым веществом. Таким образом, этот способ можно будет адаптировать для обнаружения и определения содержания других соединений.

Исследование проводилось совместно с НИЦ «Курчатовский институт».

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Sensors and Actuators В.