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【Publications】Nat. Commun报道本课题组工作: 纳米孔快速中草药分析

发布时间:2024-03-06 

自古以来,草药便在人类对抗疾病的斗争中扮演了重要角色,其治疗范围涵盖了瘟疫、心脑血管疾病等多种病症。随着时间的推移,草药的价值逐渐在全球范围内得到重视和深入研究,人们对于其安全性、疗效及作用机制的科学认知也在不断深化。草药之所以能够发挥治疗作用,关键在于其所含有的生物活性天然产物,例如青蒿中的抗疟成分青蒿素,以及罂粟中的镇痛成分吗啡。这些天然产物的发现和应用,不仅彰显了草药的巨大潜力,也为现代医学提供了宝贵的启示和资源。传统的色谱和光谱技术虽然在分析草药成分方面具有重要价值,但它们往往要求繁琐的样品预处理过程,并且在同时鉴定和定量多种天然产物时面临挑战。因此,草药研究中迫切需要一种无需复杂的样品分离或纯化、简单快速且准确的分析检测方法。

此前,我们课题组原创开发了单个苯硼酸修饰的异质耻垢分枝杆菌膜蛋白A(MspA)孔道(MspA-90PBA),并实现了单糖、核糖核苷酸和糖醇分子的直接区分。鉴于天然草药中丰富的顺式二醇类物质,如酚酸、糖类等成分,受先前工作的启发,我们利用MspA-90PBA首次实现了复杂草药中天然产物丹酚酸的纳米孔分析,且无需复杂的样品预处理。我们首先以具有治疗心脑血管效用的天然产物——丹酚酸B(SalB)为例,进行了纳米孔的直接传感,并展示了丹酚酸B与PBA适配器之间的不同结合模式(图1)。


1: 基于MspA-90PBA的丹酚酸B传感


随后,我们利用该传感器又实现了八种常见丹酚酸的完全区分与同时检测,包括咖啡酸(CA),原儿茶酸(PCA),原儿茶醛(PA),丹参素(SAA),迷迭香酸(RA),紫草酸(LSA),丹酚酸A(SalA)和丹酚酸B(SalB),机器学习识别准确率达99.0%。最后,我们开发了基于简单水提法的天然草药中丹酚酸的检测方法,即通过超纯水溶解草药中的丹酚酸,并借助机器学习算法辅助纳米孔对八种模型丹酚酸进行鉴定和定量分析,以此准确测定了丹参、迷迭香和夏枯草中丹酚酸的含量(图2)。上述结果充分证实了利用工程化MspA纳米孔进行丹酚酸检测的巨大潜力,为草药成分分析及天然产物鉴定等领域带来新的动力。


2: 天然草药中丹酚酸的快速分析


该工作以“Nanopore analysis of salvianolic acids in herbal medicines”为题,于202435日发表在《Nature Communications》(文章链接: https://www.nature.com/articles/s41467-024-45543-1DOIhttps://doi.org/10.1038/s41467-024-45543-1)本课题组博士生樊萍萍为该论文的第一作者,博士生张善雨为等同第一作者,黄硕教授为论文通讯作者。此项研究得到了生命分析化学国家重点实验室以及南京大学化学和生物医药创新研究院(ChemBIC)的重要支持,国家自然科学基金(项目编号:2222540531972917)、科技部国家重点研发计划课题(项目编号:2022YFA1304602)中央高校基本科研业务费资助项目(项目编号:020514380257)、江苏省高层次创业创新人才引进计划(个人、团体计划)、江苏省自然科学基金(项目编号:BK20200009)、南京大学卓越计划(项目编号:ZYJH004)等经费支持。



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Email: shuo.huang@nju.edu.cn

TEL: 025-89681920(Lab)/89681921(Office)

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