生細胞における内因性硫化水素産生のリアルタイム追跡と定量化のための電気化学的潜在レドックスレチオメトリックプローブ

硫化水素（H2S）は、生物系の3番目のガソリントランスミッターとして発見され、近年、その生理学的および病理学的機能を理解することに関心が高まっています。ただし、1つの主要な制限要因は、リアルタイムで生産を定量的に追跡するための堅牢なセンサーがないことです。生細胞で非常に特異的で敏感な定量化のための潜在的な酸化還元プローブアプローチに基づいた容易な電気化学アッセイについて説明しました。アジドトリガー群で構成されるアジドベンジルフェロセンカルバメート（ABFC）とN-アルキルアジドベンジルフェロセンカルバメート（NABFC）の2つの化学プローブが設計されました。H2S分子は、プローブからの記者の放出を特異的にトリガーし、トランスデューサーとしてのグラフェン酸化物膜修飾電極を使用して現在の応答を監視しました。検出限界は0.32µm（ABFC）と0.076µm（NABFC）で、現在の機密法に匹敵します。プローブは、人間の血液、胎児のウシ血清、および大腸菌でスパイクされたH2Sの測定に成功しています。大腸菌における内因性H2S産生の継続的な監視と定量化は成功裏に達成されました。この作業は、生細胞における内因性H2のリアルタイム電気化学的定量化に向けて最初のステップストーンを置いているため、H2Sの分析的側面に大きな可能性があります。

Hydrogen sulfide (H2S) was discovered as a third gasotransmitter in biological systems and recent years have seen a growing interest to understand its physiological and pathological functions. However, one major limiting factor is the lack of robust sensors to quantitatively track its production in real-time. We described a facile electrochemical assay based on latent redox probe approach for highly specific and sensitive quantification in living cells. Two chemical probes, Azido Benzyl ferrocene carbamate (ABFC) and N-alkyl Azido Benzyl ferrocene carbamate (NABFC) composed of azide trigger group were designed. H2S molecules specifically triggered the release of reporters from probes and the current response was monitored using graphene oxide film modified electrode as transducer. The detection limits are 0.32µM (ABFC) and 0.076µM (NABFC) which are comparable to those of current sensitive methods. The probes are successful in the determination of H2S spiked in whole human blood, fetal bovine serum, and E. coli. The continuous monitoring and quantification of endogenous H2S production in E. coli were successfully accomplished. This work lays first step stone towards real-time electrochemical quantification of endogenous H2S in living cells, thus hold great promise in the analytical aspects of H2S.