DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2018.2.136886

РОЗРОБКА АМПЕРОМЕТРИЧНОГО БІОСЕНСОРА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ АЦЕТИЛХОЛІНУ В БІОЛОГІЧНИХ ЗРАЗКАХ

Д. В. Книжникова, І. С. Кучеренко, О. О. Солдаткін, С. В. Дзядевич, О. П. Солдаткін

Анотація


Робота присвячена розробці амперометричного біосенсора для визначення аце­тилхоліну в біологічних розчинах. В роботі було порівняно різні варіанти коіммобілізації холі­ноксидази та ацетилхолінестерази, та обрано двошаровий метод іммобілізації (першим шаром наносили мембрану з ацетилхолінестеразою, а другим шаром мембрану з холіноксидазою). Далі було досліджено вплив параметрів розчину (буферна ємність, іонна сила, рН) на аналітич­ні характеристики біосенсора. Показано, що біосенсор характеризується гарною відтворюва­ністю сигналу та операційною стабільністю. Також в роботі було перевірено селективність біо­сенсора на речовини, які можуть бути присутніми в біологічних зразках, та досліджено основні аналітичні характеристики біосенсора: чутливість, лінійний діапазон роботи, мінімальну межу визначення, шум, дрейф та ін. Доведено, що розроблений біосенсор можна використовувати для визначення концентрацій ацетилхоліну в біологічних зразках.

Ключові слова


амперометричний біосенсор; холін; ацетилхолін; холіноксидаза; ацетилхо¬лінестераза

Повний текст:

PDF

Посилання


K. M. Sitnik, V. O. Topachevsky. Biologich¬niy slovnyk. Golovna Redaktsiya Ukraiins`koi Raianskoi Entsiklopedii, K. 680 s. (1986).

J. R. Cooper, F. E. Bloom, R. H. Roth. The Biochemical Basis of Neuropharmacology. Oxford University Press, USA (2003).

I. Torshin, A. Gromova. Ekspertnyy anal¬iz dannykh v molekulyarnoy farmakologii. MC¬NMO, M. 688 s. (2015).

D. D. Wise, T. V. Barkhimer, P. -A. Brault, J. R. Kirchhoff, W. S. Messer, R. A. Hudson. In¬ternal standard method for the measurement of choline and acetylcholine by capillary elec¬trophoresis with electrochemical detection // J. Chromatogr. B., 775(1), pp. 49-56 (2002).

S. Upadhyay, G. R. Rao, M. K. Sharma, B. K. Bhattacharya, V. K. Rao, R. Vijayaraghavan. Immobilization of acetylcholineesterase–choline oxidase on a gold–platinum bimetallic nanoparti¬cles modified glassy carbon electrode for the sen¬sitive detection of organophosphate pesticides, carbamates and nerve agents // Biosens. Bioelec¬tron., 25(4), pp. 832-838 (2009).

P. G. Guyenet, A. F. Javory, J. C. Beauj¬ouan, B. J. Rossier, J. Glowinski. Effects of do¬paminergic receptor agonists and antagonists on the activity of the neo-striatal cholinergic system // Brain Res., 84, pp. 227-244 (1975).

D. R. Haubrich, N. Gerber, A. B. Pflueger, M. Zweig. Tissue Choline Studied Using a Sim¬ple Chemical Assay // J. Neurochem., 36, pp. 1409-1417 (1981).

R. Bullock, S. P. Butcher, M. H. Chen, L. Kendall, J. McCulloch. Correlation of the extra¬cellular glutamate concentration with extent of blood flowreduction after subdural haematoma intherat // J. Neurosurg., 74, pp. 794-802 (1991).

S. Murai, H. Saito, Y. Masuda, O. Itsu¬kaichi, T. Itoh. Basal levels of noradrenaline, do¬pamine, 5-hydroxytryptamine, and acetycholine in the submandibular, parotid, and sublingual glands of mice and rats // Arch. Oral Biol., 40, pp. 663- 668 (1995).

Y. Izaki, K. Hori, M. Nomura. Dopamine and acetylcholine elevation on lever-press acquisition in rat prefrontal cortex // Neuro¬sci. Lett., 258, pp. 33-36 (1998).

P. Wester, S. Eriksson, A. Forsell, G. Puu, R. Adolfsson. Monoamine metabolite concentrations and cholinesterase activities in cerebrospinal fluid of progressive dementia pa¬tients: relation to clinical parameters // Acta Neu¬rol. Scand., 77, pp. 12-21 (1988).

I. Hanin. Choline and acetylcho¬line: handbook of chemical assay methods. Ra¬ven, New York (1974).

G. Guerrieri, V. Lattanzio, F. Palmisano, P. G. Zambonin. Electrosynthe¬sized poly(pyrrole)/poly(2-naphthol) bilayer membrane as an effective anti-interference layer for simultaneous determination of acethylcho¬line and choline by a dual electrode ampero¬metric biosensor // Biosens. Bioelectron., 21, pp. 1710–1718 (2006).

K. M. Mitchell. Acetylcholine and choline amperometric enzyme sensors character¬ized in vitro and in vivo // Anal. Chem., 76, pp. 1098-1106 (2004).

O. N. Schuvailo, S. V. Dzy¬adevych, A. V. El’skaya, S. Gautier-Sauvigne, E. Csoregi, R. Cespuglio, A. P. Soldatkin. Carbon-fibre-based microbiosensors for in vivo measure¬ments of acetylcholine and choline // Biosens. Bioelectron., 21, pp. 87-94 (2005).

G.-R. Han, C. -H. Jang. Liquid crystal sensor for the detection of acetylcho¬line using acetylcholinesterase immobilized on a nanostructured polymeric surface // Colloid Polym. Sci., 293(10), pp. 2771-2779 (2015).

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).




Copyright (c) 2018 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

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