티라민 검출용 타이로시나아제-SWCNT 바이오센서

티라민(TYM)은 미생물 부패의 주요 지표이자 고농도에서 건강 위험을 초래할 수 있습니다. 본 연구는 TYM을 선택적으로 검출하는 고성능 전기화학 바이오센서 개발을 위해 실험 및 전산 접근법을 통합했습니다. 카르복실화된 단일벽 탄소나노튜브(COOH-SWCNT) 변형 스크린 인쇄 탄소 전극(SPCE)에 타이로시나아제(Tyro)를 고정하여 나노구조 바이오전극을 제작했습니다. 개발된 바이오센서는 1.15 × 10–6 M의 검출 한계와 9.98 × 10–6 ~ 1.08 × 10–4 M의 선형 범위를 나타냈습니다. 또한, 히스타민, 푸트레신 등 일반적인 생체 아민에 대한 간섭이 10% 미만으로 TYM에 대한 높은 선택성을 보였습니다. 실제 적용 가능성은 TYM이 첨가된 닭고기 샘플을 통해 검증되었으며, 89.10–108.59%의 만족스러운 회수율을 달성했습니다. TYM과 Tyro 간의 분자 수준 인식을 해석하기 위해 분자 동역학 시뮬레이션 및 MMPBSA 분석을 수행했습니다. Tyro의 원자 수준 시뮬레이션 결과, 구리로 안정화된 결합 포켓이 주로 소수성 상호작용을 통해 TYM을 수용함을 확인했습니다. MMPBSA 분석은 유리한 결합 자유 에너지(ΔG = -22.46 ± 2.26 kcal mol-1)를 나타냈으며, 이핵 구리 중심 근처의 주요 히스티딘 및 발린 잔기가 결합에 크게 기여함을 밝혔습니다. 본 연구는 실험적 전기화학 성능과 효소-기질 인식에 대한 원자 수준 통찰력을 통합하여 Tyro 기반 바이오센싱 이해를 위한 메커니즘 기반 프레임워크를 제공합니다. 이는 식품 부패의 신속하고 선택적인 현장 모니터링에 대한 잠재력을 보여줍니다.