РОЗРОБКА АМПЕРОМЕТРИЧНОГО БІОСЕНСОРА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ГЛУТАМАТУ

Д. Ю. Кучеренко, І. С. Кучеренко, О. О. Солдаткін, Т. О. Борисова, С. В. Дзядевич, О. П. Солдаткін

Анотація


В даній роботі розроблено амперометричний біосенсор, що призначений для визначення концентрацій глутамату (глутамінової кислоти). Для створення біоселективного елементу біосенсора використовували фермент глутаматоксидазу, який був іммобілізований ковалентною зшивкою глутаровим альдегідом з бичачим сироватковим альбуміном. Як амперометричні перетворювачі використовувались дискові платинові електроди. Отримані біосенсори демонстрували високу чутливість до глутамату. Лінійний діапазон біосенсорного визначення субстрату знаходився в межах від 2 мкМ до 600 мкМ. Досліджено вплив параметрів розчину (іонна сила, рН, буферна ємність) на роботу розробленого біосенсора. Показано, що розроблений біосенсор характеризуються доброю відтворюваністю відгуків впродовж декількох годин безперервної роботи та операційною стабільністю протягом декількох днів. Біосенсор в подальшому може бути використаний для визначення концентрації глутамату у біологічних або харчових зразках.

Ключові слова


амперометричний електрод; біосенсор; іммобілізовані ферменти; глутаматоксидаза; глутамат, м-фенілендіамін

Посилання


R.L. Villarta, D.D. Cunnigham, G.G. Guilbault. Amperometric enzyme electrodes for the determination of L-glutamate // Talanta, 38, pp. 49-55 (1991).

B.A.A. Dremel, R.D. Schmid. Comparison of two fibre-optic L-glutamate biosensors based on the detection of oxygen or carbon dioxide

and their application in combination with flow-injection analysis to the determination of glutamate // Anal. Chim. Acta, 248, pp. 351-359

(1991).

W. Vahien, J. Bradley, U. Bilitewski, R.D. Schmid. Mediated enzyme electrode for the determination of L-glutamate // Anal. Lett., 24,

pp.1445-1452 (1991).

S. Ghobadi, E. Csoregi, G. Marko-Varga, L. Gorton. Bienzyme carbon paste electrodes for L-glutamate determination // Curr. Sepr., 14, pp.

-102 (1996).

N.F. Almeida, A.K. Mulchandani. A mediated amperometric enzyme electrode using tetrathiafulvalene and L-glutamate oxidase for the determination of L-glutamic acid // Anal. Chim. Acta, 282, pp. 353-361 (1993).

S.V. Vercelotti, M.A. Clarke. Comparison of modern and traditional methods of sugar analysis // Int Int. Sugar J., 96, pp. 437-445 (1994).

Т. Murachi, M. Tabata. Use of a bioreactor consisting of a sequentially aligned L-glutamate dehydrogenase and L-glutamate oxidase for the

determination of ammonia by chemiluminescence // Biotechnol. Appl. Biochem., 9, pp. 303-309 (1987).

GOST Р 51198-98 (ISO 4134-78) Meat and meat products. Method of determination of L-(+)-glutamic acid.

S.V. Dzyadevych, O.P. Soldatkin. Naukovi ta tehnologichni zasady stvorennya miniat`urnih electrohimichnih biosensoriv. Naukova dumka,

K. 256 s. (2006).

U. Wollenberger, F.W. Scheller, R. Hintsche, K. Bohm. Verfahren zur

amperometrischen bestimmung von L-glutamat. Pat. DD 272 478 А1 (1989).

E. Walker, J. Wang, N. Hamdi, H. Monbouquette, N. Maidment. Selective detection of extracellular glutamate in brain tissue using

microelectrode arrays coated with over-oxidizedpolypyrrole // Analyst, 132, pp. 1107-1111 (2007).

C.D. Stalikas, M.I. Karayanis, S.M. Tzouwara-Karayanni. Immobilization of glutamate oxidase on non-porous glass beads. Automated flow injection system for the assay of glutamic acid in food samples and pharmaceuticals // Analyst, 118, pp. 723-726 (1993).

T.D. Gibson, J.R. Woodward. Enzyme stabilization. World Intellectual Property Organization, Geneva (1991).

T.D. Gibson, J.N. Hulbert, S.M. Parker, J.R. Woodward, I.J. Higgins. Extended shelf life of enzyme-based biosensors using a novel

stabilization system // Biosens. Bioelectron., 7, pp. 701-708 (1992).

H.Y. Kusakabe, T.F. Midorikawa, A. Kuninaka, H. Yoshino. Purification and properties of a new enzyme, L-glutamate oxidase, from

Streptomyces sp. X-119-6, grown on wheat brain // Agric. Biol. Chem., 47, pp. 1323-1328 (1983).

H.Y. Kusakabe, T.F. Midorikawa, T. Fujishima. Methods for determining L-glutamate in soy sauce with L-glutamate oxidase // Agric. Biol. Chem., 48, pp. 181-184 (1984).

U. Wollenberger, F.W. Scheller, R. Renneberg, A. Boehmer, U. Wollenberger, H.-G. Mueller. Biosensor zur bestimmung von glutamat

und substanzen die in glutamat umgewan-delt werden // Pat. DD 257272 A1 (1988).

B.C. Ye, Q.-Sh. Li, Y.-R. Li, X.-B. Li, J.-T. Yu. L-Glutamate biosensor using a novel L-glutamate oxidase and its application to flow

injection analysis system // J. Biotechnol., 42, pp. 45-52 (1995).

C.Y. Chen, Y.С. Su. Amperometric L-glutamate sensor using a novel L-glutamate oxidase from Streptomyces platensis NTU 304 // Anal. Chim. Acta, 243, pp. 9-15 (1991).

J.M. Cooper, D.J. Pritchard. Biomolecular sensors for neurotrans-mitter

determination: electrochemical immobilization of glutamate oxidase at microelectrodes in a poly (O-phenylendiamine) film // J. Mater. Sci. Mat.

Electron., 5, pp. 111-116 (1994).

Y. Hu, K.M. Mitchell, F.N. Albahadily, E.K. Michaelis, G.S. Wilson. Direct measurement of glutamate release in the brain using a dual

enzyme-based electrochemical sensor // Brain Res., 659, pp. 117-125 (1994).

S.C. Kelly, P.J. O’Connell, C.K. O’Sullivan, G.G. Guilbault. Development of an interferent free amperometric biosensor for determination of L-lysine in food // Anal. Chim. Acta, 412, pp. 111-119 (2000).

S.J. Killoran, R.D. O’Neill. Characterization of permselective coatings

electrosynthesized on Pt–Ir from the three phenylenediamine isomers for biosensor applications // Electrochim. Acta, 53, pp. 7303–7312 (2008).

I.S. Kucherenko, D.Yu. Didukh, O.O. Soldatkin, A.P. Soldatkin. Amperometric biosensor system for simultaneous determination of

adenosine-5’-triphosphate and glucose // Anal. Chem., 86, pp. 5455-5462 (2014).




DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2015.1.104933

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2015 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)