The synthesis of asymmetric species of ferrocene is challenging using solution techniques. This report focuses on the methods carried out to produce a ferrocene-biotin bioconjugate using facile and clean reactions accomplished via solid-phase synthesis. Incorporation of a thiolate moiety is shown to impart the ability for immobilization on gold surfaces.
Раннее обнаружение является ключом к успешному лечению большинства заболеваний, а особенно важно для диагностики и лечения многих видов рака. Наиболее распространенные методы, используемые являются визуализации формы, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), и компьютерной топографии (КТ) и являются оптимальными для понимания физической структуры болезни, но может быть выполнена только один раз в четыре- шесть недель в связи с использованием визуализирующих агентов и общую стоимость. Имея это в виду, развитие "точки ухода" методов, таких как биосенсоры, которые оценивают стадию заболевания и / или эффективности лечения в кабинете клинициста и сделать это своевременно, будет революционизировать протоколов лечения. 1, в качестве средство для изучения ферроцена на основе биосенсоров для обнаружения биологически соответствующих молекул 2, были разработаны методы для получения ферроцена-биотин био-конъюгаты, описанные в данном документе, Этот доклад будет посвящен биотин-ферроцена-цистеин системы, которая может быть иммобилизованным на поверхности золота.
Биосенсоры небольшие устройства, которые используют технологию биомолекулярной признание в качестве платформы для селективного анализа и используются для их специфичности, скорости и низкой стоимости. Электрохимические биосенсоры для выявления биомолекул находятся на переднем крае этой области из-за своей простоты, эффективности затрат и высокой чувствительностью. 1,3 общая анатомия этих датчиков является электрод оснащен молекулы распознавания специфичными для биологического маркера интерес , Связывание биомаркера молекулой распознавания приводит к локальному изменению потенциала или тока, который может быть обнаружен простым измерением. На сегодняшний день фрагмент распознавания может варьироваться от ферментов, 4-8 антитела, 9-12 целых клеток, 13-16 рецепторы, 17-20 пептиды 21-23 и ДНК 24 и сосредоточена, в основном на больших, биологических молекул. 25-28 Исследования усилия в этой области были сосредоточены в основном на иммуносенсоров WHERe иммуноглобулина иммобилизуют с окислительно-восстановительным активной зоны (например, ферроцен) и используется для обнаружения антитела интереса. Эти исследования были исключены из клинических приложений из-за низкой точности, так и времени, вытекающих из осложнений, связанных с использованием антигена / антител. 1,3 Растущее внимание было сосредоточено на выявлении небольших молекул (менее 1 кг / моль) биомедицинских , продовольственной и экологической интерес в дополнение к национальной безопасности. 29 Наиболее известные примеры биосенсоров устройств самопроверки мониторы глюкозы, которые имеют трафаретной печати ферментов электроды, соединенные с карманного размера амперометрического метр. Эти системы, как правило, используют метод кулонометрического где общее количество заряда генерируется за счет реакции окислени глюкозы, измеренный в течение определенного периода времени. Рыночные устройства должны быть портативными, надежный и ручной использовать легкое для населения в целом.
Окислительно-восстановительные теги, например ферроцена являются necessaры, чтобы обеспечить электрохимическую обнаружения биомаркеров или небольших молекул в растворе, как большинство биомаркеры по своей сути не электрохимически активным. 30-38 Ферроцен является Металлоорганический молекула, которая золотым стандартом для электрохимии, что делает его отличным выбором для интеграции в электрохимических биосенсоров. Ферроцен на основе окислительно-восстановительные активные частицы уже получила значительное внимание в связи с их небольшого размера, хорошей стабильностью, удобное синтетического доступа, легко химической модификации, относительной липофильности и простоты настройки окислительно-восстановительной. 3,30-42 малых молекул на основе ферроцена керна широко используется в качестве детекторов ионов металлов и малых молекул. 32-38,43 ориентации систем крупных видов, таких как биомолекул использовали вложение больших антител или иммуноглобулинов в производные ферроцена, которые были встраиваемых на электрохимической поверхности. 1,3,39 44 В каждом случае, потенциал и ток Intensiти окислительно-восстановительной пары Fe III / II Fe была изменена на молекулярной связью, таким образом, создавая новый спектроскопический дескриптор, указывающий присутствие молекулы аналита. Это изменение возникает из-за экстенсивного перекрытия, которое происходит между пи-систему циклопентадиенильных кольца и железа й-орбиталей. Если пи-система будет изменена, то есть, дериватизированы или отреагировали, то орбитальное взаимодействие, в свою очередь, изменение. Это будет влиять на ядро Fe и может наблюдаться как сдвиг в потенциале пары Fe III / Fe II. 40,45,46 Эти свойства делают такую систему привлекательной для использования в качестве количественного агентом в электрохимического иммуноанализа или биосенсора.
Для получения ферроцена, содержащих системы, специфичные для биосенсора мощностей оптимально, чтобы изменить один Cp кольцо с био-рецептора, специфического для молекулы-мишени и использовать другую Cp кольцо в качестве молекулярного троса к электрохимической считывания или Elecрастоптал (Рисунок 1). Синтез этих асимметричных производных ферроцена оспаривается побочных реакций и формирования димерных и полимерных частиц, образующихся при межмолекулярного сшивания. 47 Тем не менее, связь химия производства амидной связи является наиболее прямой путь, чтобы обеспечить простые производные ферроцена с использованием биологических компонентов, таких как пептиды и их метаболитов. Таким образом, методы твердой фазы впервые разработаны в 1950-х годах Merrifield для пептидного синтеза могут быть применены к металлоорганических соединений, содержащих ферроцена. Благодаря использованию в ортогонально замещенного молекулы 1'-Fmoc-амино-ферроцен-1-карбоновой кислоты, системы ферроцен, который может содержать фрагмент рецептора (биотин), электрохимический считывание (ферроцен) и иммобилизации-линкер компонент (цистеин) имеет были построены и подробно описано. Синтез этого био-конъюгата обсуждены также в качестве доказательства иммобилизации на поверхности золота. Эта работа представиTS первой презентации системы, состоящей из биотин, ферроцена и аминокислоты для иммобилизации на поверхности золота.
Синтез асимметричных производных ферроцена является сложной задачей в растворе. Например, попытки произвести 1 в раствор в результате низких выходов целевого продукта (менее 20%). Кроме того, реакции, использующие 1'-амино-ферроцена карбоновой кислоты (без Fmoc) и смолой био…
The authors have nothing to disclose.
KG была поддержана Уэлч фонда РА гранта P-1760, TCU Эндрюс Институт математики и естественно-научного образования (в кг), ГТС исследований и творчества активность Грант (в кг) и TCU SERC Грант (для JHS).
Biotin Novatag Resin | NovaBiochem | 8550510001 | |
TORVIQ 10ML LUER LOCK FRITTED SYRINGE | Fisher | NC9299151 | |
piperdine | Acros | P/3520/PB05 | |
ninhydrin test | Sigma-Aldrich | 60017-1ea | |
1’-Fmoc-amino-ferrocene-1-carboxylic acid | Omm Scientific | Special Order | |
1-Hydroxybenzotriazole hydrate | Sigma-Aldrich | 157260-25G | |
N,N′-Diisopropylcarbodiimide | Sigma-Aldrich | D125407-5G | |
N,N-Diisopropylethylamine | Sigma-Aldrich | 496219-100ML | |
Fmoc-Cys(Trt)-OH | Novabiochem | 8520080025 | |
trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich | T5408 | |
1,2-ethanedithiol | Sigma-Aldrich | 2930 | |
triisopropyl silane | Sigma-Aldrich | 233781 | |
Eppendorf tubes (20 mL) | any source | ||
methanol | any source | dry with molecular sieves prior to use & store in 100 mL media bottle for easy usage. | |
dichloromethane | any source | dry with molecular sieves prior to use & store in 100 mL media bottle for easy usage. | |
dimethylformamide | any source | dry with molecular sieves prior to use & store in 100 mL media bottle for easy usage. | |
centrifuge | any source |