DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2018.3.142042

ОПТИМІЗАЦІЯ ПРОЦЕДУРИ ВИЗНАЧЕННЯ ЛАКТАТУ ТА ПІРУВАТУ У СИРОВАТЦІ КРОВІ ЗА ДОПОМОГОЮ БІОСЕНСОРНОЇ СИСТЕМИ

І. С. Кучеренко, Я. В. Топольнікова, Д. В. Книжникова, О. О. Солдаткін

Анотація


Метою даної роботи була оптимізація процедури одночасного визначення концентрацій лактату та пірувату в сироватці крові людини з використанням біосенсорної системи. Система складалась з двох амперометричних біосенсорів на основі піруватоксидази та лактатоксидази відповідно, що підключались до однієї вимірювальної схеми та одночасно працювали в єдиній вимірювальній комірці. В роботі було перевірено залежність відгуків біосенсорної системи від ступеня розведення сироватки крові в робочій комірці. Досліджено відтворюваність відгуків і зміну калібрувальних кривих біосенсорної системи при роботи з сироваткою крові. Визначено концентрації лактату, пірувату та їх співвідношення в зразках сироватки крові і показана висока кореляція отриманих результатів з даними контрольного методу. Доведено, що запропонована біосенсорна система придатна для швидкого визначення лактату, пірувату та їх співвідношення і може бути використана при медичній діагностиці відповідних захворювань.

Ключові слова


амперометричний біосенсор; лактат; піруват; співвідношення лактату і пірувату; сироватка крові

Повний текст:

PDF

Посилання


C. S. Pundir, V. Narwal, and B. Batra, “Determination of lactic acid with special emphasis on biosensing methods: A review,” Biosens. Bioelectron., vol. 86, pp. 777–790, Dec. 2016.

O. Kruse, N. Grunnet, and C. Barfod, “Blood lactate as a predictor for in-hospital mortality in patients admitted acutely to hospital: a systematic review,” Scand. J. Trauma. Resusc. Emerg. Med., vol. 19, no. 1, p. 74, 2011.

Z. Zhang and X. Xu, “Lactate Clearance Is a Useful Biomarker for the Prediction of AllCause Mortality in Critically Ill Patients,” Crit. Care Med., vol. 42, no. 9, pp. 2118–2125, Sep. 2014.

B. Suetrong and K. R. Walley, “Lactic Acidosis in Sepsis: It’s Not All Anaerobic,” Chest, vol. 149, no. 1, pp. 252–261, Jan. 2016.

E. Nuzzo, X. Liu, K. Berg, L. Andersen, and M. Doninno, “Pyruvate dehydrogenase levels are low in sepsis,” Crit. Care, vol. 19, no. Suppl 1, p. P33, 2015.

M. Garcia-Alvarez, P. Marik, and R. Bellomo, “Sepsis-associated hyperlactatemia,” Crit. Care, vol. 18, no. 5, p. 503, Oct. 2014.

F.-G. Debray, G. A. Mitchell, P. Allard, B. H. Robinson, J. A. Hanley, and M. Lambert, “Diagnostic Accuracy of Blood Lactate-to-Pyruvate Molar Ratio in the Differential Diagno sis of Congenital Lactic Acidosis,” Clin. Chem., vol. 53, no. 5, pp. 916–921, Mar. 2007.

E. Canbay, A. Habip, G. Kara, Z. Eren, and E. Akyilmaz, “A microbial biosensor based on Lactobacillus delbruecki sp. bacterial cells for simultaneous determination of lactic and pyruvic acid,” Food Chem., vol. 169, pp. 197–202, Feb. 2015.

Q. Xue and E. S. Yeung, “Indirect fluorescence determination of lactate and pyruvate in single erythrocytes by capillary electrophoresis,” J. Chromatogr. A, vol. 661, no. 1–2, pp. 287–295, Feb. 1994.

G. D. Graham et al., “Proton magnetic resonance spectroscopy of cerebral lactate and other metabolites in stroke patients.,” Stroke, vol. 23, no. 3, pp. 333–40, Mar. 1992.

A. Hallström, A. Carlsson, L. Hillered, and U. Ungerstedt, “Simultaneous determination of lactate, pyruvate, and ascorbate in microdialysis samples from rat brain, blood, fat, and muscle using high-performance liquid chromatography.,” J. Pharmacol. Methods, vol. 22, no. 2, pp. 113–24, Sep. 1989.

A. F. Revzin, K. Sirkar, A. Simonian, and M. V. Pishko, “Glucose, lactate, and pyruvate biosensor arrays based on redox polymer/ oxidoreductase nanocomposite thin-films deposited on photolithographically patterned gold microelectrodes,” Sensors Actuators B Chem., vol. 81, no. 2–3, pp. 359–368, Jan. 2002.

T. Borisova et al., “An amperometric glutamate biosensor for monitoring glutamate release from brain nerve terminals and in blood plasma,” Anal. Chim. Acta, Mar. 2018.

I. S. Kucherenko, D. Y. Didukh, O. O. Soldatkin, and A. P. Soldatkin, “Amperometric biosensor system for simultaneous determination of adenosine-5’-triphosphate and glucose,” Anal. Chem., vol. 86, no. 11, 2014.

Y. V. Topolnikova, D. V. Knyzhnykova, I. S. Kucherenko, S. V. Dzyadevych, and O. O. Soldatkin, “Development of amperometric biosensor system for simultaneous determination of pyruvate and lactate,” Sens. Electron. Microsyst. Technol., vol. 14, no. 4, pp. 13–26, Dec. 2017.

G. Rocchitta et al., “Enzyme biosensors for biomedical applications: Strategies for safeguarding analytical performances in biological fluids,” Sensors (Switzerland), vol. 16, no. 6. p. 780, May-2016.

N. Wisniewski and M. Reichert, “Methods for reducing biosensor membrane biofouling,” Colloids Surfaces B Biointerfaces, vol. 18, no. 3–4, pp. 197–219, Oct. 2000.

M. A. Mintun, A. G. Vlassenko, M. M. Rundle, and M. E. Raichle, “Increased lactate/ pyruvate ratio augments blood flow in physiologically activated human brain,” Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 101, no. 2, pp. 659–664, Jan. 2004.

B. Levy, L.-O. Sadoune, A.-M. Gelot, P.- E. Bollaert, P. Nabet, and A. Larcan, “Evolution of lactate/pyruvate and arterial ketone body ratios in the early course of catecholamine-treated septic shock,” Crit. Care Med., vol. 28, no. 1, pp. 114–119, Jan. 2000.

A. G. Feldman, R. J. Sokol, R. M. Hardison, E. M. Alonso, R. H. Squires, and M. R. Narkewicz, “Lactate and Lactate: Pyruvate Ratio in the Diagnosis and Outcomes of Pediatric Acute Liver Failure,” J. Pediatr., vol. 182, p. 217–222.e3, Mar. 2017.




Copyright (c) 2018 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

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