检测稀土金属

更有效和具有成本效益的方式检测镧系元素,稀土金属用于智能手机和其他技术,可能用一个新的蛋白质变化的传感器其荧光结合这些金属。从宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员开发的传感器蛋白质他们最近描述,随后用它来探索细菌的生物学利用镧系元素。描述了传感器研究在线发表于《美国化学学会杂志》上。

“镧系元素被用于各种各样的当前技术,包括屏幕智能手机和电子产品,电动汽车的电池,卫星,和激光,”约瑟夫说Cotruvo, Jr .)和路易Martarano职业发展助理教授宾夕法尼亚州立大学化学教授和这项研究的资深作者。“这些元素被称为稀土,它们包括化学元素周期表上的原子量57 - 71。稀土具有挑战性和昂贵的从环境中提取或从工业样品,像是从矿山废水或煤废物。我们开发了一个以蛋白质为基础的传感器,可以检测样品中微量的镧系元素,让我们知道它是否值得投资资源提取这些重要金属。”

研究小组再造工程荧光传感器用于检测钙,用的传感器,与钙与蛋白质结合他们最近发现在绑定好几百万倍比其他金属镧系元素。蛋白质发生形状变化与镧系元素结合,这是关键传感器的荧光“打开”。

“黄金标准检测每个元素,存在于一个叫做icp的样本是一个质谱技术,“Cotruvo说。“这项技术是非常敏感的,但它需要专门的仪器,大多数实验室没有,也不便宜。蛋白质传感器,我们开发了允许我们检测样品中镧系元素的总量。它不确定每个单独的元素,但它可以迅速而廉价地完成取样的位置。”

该研究小组还利用传感器研究一种细菌,这种细菌的生物学使用lanthanides-the lanthanide-binding蛋白最初发现的细菌。早期的研究发现镧系元素的细菌之间periplasm-a空间膜细胞但是外面附近使用传感器,该小组还发现镧系元素的细菌cytosol-the液体填充细胞。

“我们发现的最轻的lanthanides-lanthanum通过钕周期性表get细胞溶质,但更重的不,”Cotruvo说。“我们仍在努力理解如何以及为什么,但是这告诉我们,有蛋白质的胞质处理镧系元素,我们不知道。理解背后是什么这么高选择性吸收也可能是有用的在发展中一个镧系元素分离新方法从另一个角度来看,目前一个非常困难的问题。”

该小组还确定细菌在镧系元素就像许多细菌在铁;他们分泌小分子紧密地绑定到金属,和整个复杂的细胞。这表明,有小分子可能与镧系元素结合更紧密的高度选择性传感器。

“我们希望进一步研究这些小分子和蛋白质在细胞溶质,最终可能会被绑定到镧系元素比我们使用的传感器的蛋白质,“Cotruvo说。“正在调查这些绑定和怎样与镧系元素可以给我们灵感时如何复制这些过程收集镧系元素用于当前的技术。”

这篇文章被转载材料所提供的宾夕法尼亚州立大学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考
约瑟夫·a·犁,约瑟夫·杰克逊诉Ho Cotruvo。选择性、蛋白质荧光传感器对稀土元素Picomolar亲和力。美国化学学会杂志》,2019;141 (7):2857 DOI: 10.1021 / jacs.8b12155。