基于肽适体的游离氨基酸生物传感器研制取得新进展

　　

　　L-色氨酸是自然界中分布最广泛的吲哚衍生物，也是人体必需氨基酸之一，可作为5-羟色胺、褪黑素和血清素等多种物质的合成前体。L-色氨酸还是动物营养中的限制性氨基酸。因此，快速准确定量L-色氨酸十分必要。然而，L-色氨酸在酸性环境中极易被分解，给饲料中L-色氨酸的定量测定造成极大的不便。开发一种可用于现场快速检测饲料或动物体液中L-色氨酸的生物传感器，将为动物营养领域L-色氨酸的测定提供便捷手段，也可应用于食品、医学等领域。

　　针对上述问题，中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙院士团队利用前期筛选的L-色氨酸肽适体，采用硼氢化钠还原法合成了表面修饰肽适体的胶体金溶液；使用TEM、FT-IR、XPS和Zeta电位以及粒度分析仪进行表征，从光谱学角度验证了纳米材料的合成及其对L-色氨酸的灵敏性。研究结果显示，当胶体金溶液中按比例加入L-色氨酸时，经过10 s的震荡混匀，溶液颜色由酒红色变为深蓝色，同时溶液最大吸收波长由535 nm迁移到600-620 nm。对过程条件进行优化后，所研制生物传感器在1-50 M和50-1000 M之间对梯度浓度的L-色氨酸表现出良好的线性关系；研制的生物传感器可排除血清中抗坏血酸、尿酸的干扰，且不受其他16种常见氨基酸的明显干扰；在7天的稳定性测试中，每天的溶液颜色并未发生明显变化，在535 nm处的吸光度RSD值为4.82%；研制的生物传感器在猪血清测试中回收率为99.2%-100.2%。综上，该项研究设计了一种基于肽适体和金纳米颗粒的快速、简便、灵敏、高选择性的比色型L-色氨酸生物传感器，具备结构和操作简单、高灵敏度、良好选择性等特点，可用于猪血清等样品中L-色氨酸的快速检测。

　　上述研究结果以Peptide aptamer-based colorimetric sensor for the detection of L-tryptophan in porcine serum为题发表在Top期刊Microchemical Journal上。该研究得到国家重点研发计划（2021YFD2000800）、国家自然科学基金项目（31527803）、中国博士后科学基金（2022T150075，2022M720541）、现代农业产业技术体系建设专项（CARS-35）等项目的支持。

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　　图1 添加L-色氨酸(1 mM)前(A)后(B) PEP-Au的透射电镜图像，裸Au NPs、PEP-Au和添加L-色氨酸的PEP-Au的Zeta电位曲线(C)，以及PEP-Au的FTIR光谱(D)。

　　图2 基于适配体的比色生物传感器检测L-色氨酸的机理图。

图3 （A）加入不同浓度的L-色氨酸（上图）和随后加入1.0 M KCl（下图）后PEP-Au的溶液图像。(B) L-色氨酸浓度与618纳米波长吸光度之间的相关性。(C) 加入不同浓度的L-Trp溶液后，再加入1.0 M KCl，PEP-Au的紫外可见光吸收光谱