Высокое содержание мышьяка в грунтовой воде приводит к большому случаю отравления мышьяком в Индии и Бангладеше. Для возможности оценки качества воды исследователи из Китая разработали сенсор, способный к быстрому и точному обнаружению мышьяка в воде.

Сенсор, разработанный в группе Пей Жу (Pei Zhou), работает за счет использования связывающегося с мышьяком аптамера, наночастиц золота и катионного поверхностно-активного вещества.

Рис. 1. Новый сенсор позволит организовать производство
чистой питьевой воды. (Рисунок из Analyst, 2012,
DOI: 10.1039/c2an35711a).

Аптамеры представляют собой синтетические одноцепочечные олигонуклеотиды РНК или ДНК, способные связываться с определенными молекулами-мишенями. Они применяются для определения в режиме реального времени таких тяжелых металлов, как свинец, ртуть и уран. Наночастицы золота обеспечивают колориметрический отклик в присутствии молекул-мишеней за счет перехода от диспергированного состояния к агрегированному. Катионные поверхностно-активные вещества приводят к агрегации частиц золота и могут осуществлять конкурентное связывание с аптамерами.

В отсутствии мышьяка специфичные к мышьяку аптамеры связываются с ПАВ, что препятствует агрегации наночастиц. Однако, при появлении в системе мышьяка комплексы аптамер-ПАВ разрушаются, происходит образование комплексов аптамер-As(III), происходит агрегация наночастиц золота, которую можно наблюдать по изменению цвета. Изменение цвета, вызванное этой агрегацией, зависит от концентрации мышьяка.

Невооруженным глазом с помощью разработанного биосенсора можно детектировать концентрации мышьяка до 40 миллиардных частей, автоматизированный анализ еще эффективнее – он может заметить мышьяк, даже если его концентрация 0,6 миллиардных долей. Жу уверен, что такие преимущества нового устройства как отсутствие необходимости в дорогом и сложном оборудования, экспрессность обнаружения (время определения мышьяка не превышает две минуты), а также высокая селективность к мышьяку позволяют говорить о том, что

новая система сможет найти применение на большом количестве территорий, включая развивающиеся страны и сельскую местность.

Тодд Хэрроп (Todd Harrop) из Университета Джорджии, специалист по биохимии металлов и определению ионов тяжелых металлов, отмечает, что работа Жу кажется очень привлекательной из-за того, что

в литературе по аналитической химии практически не описаны методы определения токсичного мышьяка на уровне миллиардных долей.

Жу с соавторами планирует использовать разработанную методику для обнаружения других токсичных тяжелых металлов – ртути, кадмия и серебра. В перспективе исследователи хотят интегрировать несколько биосенсоров в одну систему для одновременного обнаружения сразу нескольких мишеней.