Perfiles cinéticos y de afinidad de metales de tierras raras utilizando un Aptamer de ADN

Área de la Ciencia:

• Química analítica
• Biotecnología
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los elementos de tierras raras son componentes críticos en numerosas industrias de alta tecnología.
• El desarrollo de ligandos de afinidad selectiva para la detección y diferenciación de REE es un desafío importante en la química analítica.
• La comprensión de las capacidades de las biomoléculas naturales en el reconocimiento de REE es un área de interés.

Objetivo del estudio:

• Para aislar aptameros de ADN con afinidad para elementos específicos de tierras raras.
• Caracterizar las propiedades de unión y la selectividad de los aptameros aislados.
• Explorar el potencial de los aptámeres de ADN para discriminar entre diferentes REE.

Principales métodos:

• Aislamiento de aptameros de ADN dirigidos al escandio (Sc3+) mediante SELEX.
• Caracterización de la especificidad de unión del aptamer utilizando ensayos de fluorescencia de tioflavina T (ThT).
• Análisis de la cinética de unión, la resistencia a la disociación (EDTA) y las capacidades de discriminación en 17 REE.
• Confirmación de los cambios conformacionales del aptamero mediante espectroscopia de RMN.
• Cuantificación de la afinidad de unión (Kd) mediante ensayos de desplazamiento de hebras de fluorescencia.

Principales resultados:

• Se aisló con éxito un aptamer de ADN, Sc-1, que exhibe una unión específica a los REE pero no a otros iones metálicos.
• Sc-1 demostró una cinética de unión lenta con Sc3+ y resistencia a la disociación de EDTA.
• El aptamer diferenció 17 iones lantánidos trivalentes en tres grupos distintos basados en la cinética de unión.
• La RMN confirmó alteraciones estructurales inducidas por la unión en el aptamer.
• Las verdaderas constantes de disociación (Kd) oscilaron entre 0,6 y 258,5 nM para los iones REE, con detección efectiva de Sc3+ en muestras reales.

Conclusiones:

• Se pueden desarrollar aptámeres de ADN para reconocer y diferenciar selectivamente los elementos de tierras raras.
• El aptamer Sc-1 proporciona una herramienta novedosa para el análisis y la discriminación de las REE, en particular Sc3+.
• Este estudio pone de relieve el potencial de los aptameros en el avance de la química analítica para la detección de elementos críticos.