Zein-templated synthesis of Au@Pt bimetallic nanozymes: a multi-mode lateral flow immunoassay platform for ultrasensitive colorimetric and fluorometric detection of tetracycline in food.

چکیده اصلی

The systematic development of a multifunctional zein-stabilized Au@Pt bimetallic nanozyme (zein-Au@Pt) for highly efficient multimodal detection of tetracycline (TC) is described. We created a core-shell nanostructure using zein protein as a biomimetic template, combining the Au@Pt bimetallic interface's high peroxidase-mimicking activity with the prolamine shell's fluorescence. Zein-Au@Pt exhibited low Michaelis constants (𝐾𝑚 for H₂O₂: 0.813 mM; TMB: 0.211 mM) in steady-state kinetics, indicating high substrate affinity. A multimodal lateral flow immunoassay (LFIA) platform allows traditional colorimetric screening, catalytically amplified detection, and fluorescence measurement. These three approaches had detection limits of 0.9, 0.09, and 0.014 ng/mL, respectively, demonstrating 10-fold (catalytic amplification) and 64-fold (fluorescence sensitization) increases in sensitivity over traditional colorimetric LFIA. High recoveries (89.8-109.3%) across various complex animal-derived matrices demonstrated its adaptability as a multimodal LFIA platform for on-site screening after minimal sample preprocessing for antibiotic residue surveillance. Despite these benefits, challenges remain, including potential cross-reactivity with TC analogs in complex matrices, the need to miniaturize the fluorescence readout device for true point-of-care use, and the long-term stability of the zein protein coating under different storage conditions. Engineering highly specialized recognition elements (aptamers) to overcome cross-reactivity, integrating smartphone-based detecting systems for mobility, and scaling up zein-templated nanozymes for commercial use are future priorities.

ترجمه فارسی چکیده

توسعه سیستماتیک نانوآنزیم باینمتری Au@Pt پایدارشده با زئین برای تشخیص چندحالته و کارآمد تتراسایکلین (TC) توصیف شده است. ساختار هسته-پوسته با استفاده از پروتئین زئین به عنوان قالب بیومیمتیک، ترکیب فعالیت آنزیم‌مانند پراکسیداز با فلورسانس پوسته پرولامین ایجاد کرد. زئین-Au@Pt در دینامیک شبه‌تعادل ثابت، ثابت‌های مایکالیس کم (Km برای H2O2: 0.813 mM؛ TMB: 0.211 mM) را نشان داد که نشان‌دهنده اتصال بالا به زیرساخت‌هاست. پلتفرم تست آنتی‌بادی فلش جانبی چندحالته (LFIA) امکان غربالگری رنگی سنتی، تشخیص تقویت‌شونده کاتالیتیک و اندازه‌گیری فلورسنت را فراهم می‌کند. این سه رویکرد، حداقل‌های تشخیصی 0.9، 0.09 و 0.014 نانوگرم/میلی‌لیتر را داشتند که افزایش حساسیت ۱۰ برابری (تقویت کاتالیتیک) و ۶۴ برابری (حساسیت‌زایی فلورسنت) نسبت به تست رنگی سنتی را نشان می‌دهد. بازدهی بالا (۸۹.۸-۱۰۹.۳٪) در ماتریس‌های مختلف حیوانی، سازگاری این پلتفرم را برای غربالگری میدانی پس از پیش‌پردازش حداقلی نشان داد. با وجود این مزایا، چالش‌هایی مانند واکنش متقاطع احتمالی با آنالوگ‌های TC در ماتریس‌های پیچیده، نیاز به کوچک‌سازی دستگاه خوانش فلورسنت برای استفاده واقعی در مراقبت‌های اولیه و پایداری بلندمدت پوشش پروتئین زئین با شرایط مختلف ذخیره‌سازی باقی مانده است.

متن کامل اصلی