Neue Fluoreszenzsonde ermöglicht die Quantifizierung von Spurenanalyten im Vollblut

Mit Fluoreszenztests ist eine schnelle Beurteilung von Spurenblutbestandteilen in unbehandelten Blutproben möglich, in der Praxis beeinträchtigt jedoch die starke Autofluoreszenz des Blutes die Analyse. Im Tagebuch Angewandte Chemie Internationale Ausgabehat ein Forschungsteam nun eine neuartige Fluoreszenzsonde vorgestellt, die diese Autofluoreszenz löscht und Spuren von Schwefelwasserstoff, einem wichtigen Signalmolekül, präzise quantifiziert.

Einige Blutbestandteile liegen in extrem geringen Konzentrationen vor, sind aber alles andere als unwichtig. Beispielsweise ist das giftige, nach faulen Eiern riechende Gas Schwefelwasserstoff H2S ein wichtiges Botenmolekül im Körper. Es ist unter anderem an der Regulierung des Kreislaufs beteiligt.

Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen weisen meist eine verminderte H2S-Konzentration im Blut auf, wohingegen Patienten mit Darmkrebs häufig erhöhte Werte aufweisen. Die Quantifizierung dieser und anderer Spurenbestandteile ist entsprechend hilfreich für die Diagnosestellung und die Untersuchung physiologischer und pathologischer Zusammenhänge.

Besonders wirkungsvoll sind Fluoreszenztests bei der Analyse von Biomolekülen. Sie sind kostengünstig, unkompliziert, hochempfindlich und für Echtzeitmessungen einsetzbar. Das Problem besteht darin, dass Spurenbestandteile in Vollblutproben nicht nachgewiesen werden können, da das Blut selbst stark fluoresziert und schwächere Signale überdeckt. Daher wird Vollblut zentrifugiert und nur das Plasma analysiert. Allerdings verringert sich dadurch die Konzentration instabiler Komponenten und Gasmoleküle, was zu ungenauen Ergebnissen führt.

Ein Team unter der Leitung von Hongwen Liu und Ronghua Yang an der Hunan Normal University (Changsha, China) hat nun eine neuartige Technik für Fluoreszenztests entwickelt, mit der H2S im Vollblut erfolgreich quantifiziert werden kann. Der Clou: Die Fluoreszenzsonde selbst löscht die störende Autofluoreszenz des Blutes nahezu vollständig. Der Fluoreszenzfarbstoff absorbiert sehr stark das Licht, das durch die Autofluoreszenz von Blutbestandteilen abgegeben wird.

Der verwendete Fluoreszenzfarbstoff basiert auf Borodipyrromethen (BODIPY), das durch die Zugabe von zwei Molekülfragmenten modifiziert wurde, die H2S „erkennen“. Die Anwesenheit von H2S aktiviert die Sonde und sie beginnt zu fluoreszieren. Da die Autofluoreszenz des Bluts gelöscht bleibt, bleibt die Hintergrundfluoreszenz sehr gering und stört nicht.

Fluoreszenztests mit der neuen Sonde an Vollblutproben von Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen bestätigten deren verringerte H2S-Werte. Tests an Mäusen mit Darmkrebs zeigten, ebenfalls wie erwartet, erhöhte H2S-Konzentrationen im Blut.

Darüber hinaus wurden rote Blutkörperchen von Mäusen mit Allicin behandelt. Allicin ist der Duftstoff im Knoblauch, der auch für seine positiven medizinischen Wirkungen verantwortlich ist, beispielsweise für die Senkung des Blutdrucks. Das Team konnte mit seiner neuen Sonde nachweisen, dass Allicin die Bildung von H2S in roten Blutkörperchen auslöst.

Mit dieser Strategie wollen die Forscher weitere Sonden für weitere Spurenanalyten im Vollblut entwickeln.