ВИКОРИСТАННЯ НАНОЧАСТИНОК ЗОЛОТА ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ АНАЛІТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНДУКТОМЕТРИЧНИХ ФЕРМЕНТНИХ БІОСЕНСОРІВ

Автор(и)

  • О. О. Солдаткін Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
  • О. В. Солдаткіна Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України
  • В. М. Архипова Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
  • І. І. Пилипонський Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
  • Л. С. Рєзніченко Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України
  • Т. Г. Грузіна Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України
  • С. М. Дибкова Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України
  • С. В. Дзядевич Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська
  • О. П. Солдаткін Інститут молекулярної біології і генетики НАН України

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2021.1.227408

Анотація

В роботі перевірено можливість використання наночастинок золота (НЧЗ) для модернізації біоселективних елементів біосенсорів з метою покращення їхніх аналітичних характеристик. В якості дослідної моделі було використано біоселективні елементи біосенсорів на основі ацетилхолінестерази, бутирилхолінестерази та глюкозооксидази. Іммобілізацію ферментів на поверхнях електрохімічних перетворювачів проводили за рахунок поперечної зшивки молекул відповідних ферментів та бичачого сироваткового альбуміну глутаровим альдегідом. В роботі оптимізували умови іммобілізації ацетилхолінестерази з наночастинка ми золота. Для цього, підбирали оптимальну концентрацію зшиваючого агенту (глутарового альдегіду), тривалість іммобілізації, співвідношення ферменту та НЧЗ, концентрацію та розмір НЧЗ. Досліджено робочі характеристики біосенсорів на основі ферментів і НЧЗ та порівняно їх з характеристиками біосенсорів на основі лише ферментів. Також досліджувався вплив на стабільність біосенсорів при додаванні НЧЗ до біоселективного елементу біосенсорів, а саме відтворюваність безперервної роботи біосенсорів, відтворюваність приготування біосенсорів та їхня стабільність при зберіганні. Показано, що використання НЧЗ в складі біоселективних елементів може покращити деякі характеристики біосенсорів, що може бути перспективним для їхнього подальшого застосування в біосенсориці. Ключові слова: біосенсор, фермент, наночастинки золота, ацетилхолінестераза, бутерил-холінестераза, глюкозооксидаза, кондуктометрія, біоселективні елементи.

Посилання

K. Kerman, M. Saito, E. Tamiya, S. Yamamura and Y. Takamura, Nanomaterial-based electrochemical biosensors for medical applications. TrAC - Trends Anal. Chem., 2008, 27, 585–592.

J. A. Hondred, J. C. Breger, N. T. Garland, E. Oh, K. Susumu, S. A. Walper, I. L. Medintz and J. C. Claussen, Enhanced enzymatic activity from phosphotriesterase trimer gold nanoparticle bioconjugates for pesticide detection. Analyst, 2017, 142, 3261–3271.

X. Yang, M. Feng, J.Xia, F.Zhang, Z.Wang An electrochemical biosensor based on AuNPs/ Ti3C2 MXene three-dimensional nanocomposite for microRNA-155 detection by exonuclease IIIaided cascade target recycling, Journal of Electroanalytical Chemistry, 2020, 878, 114669

L. Jia, Y. Zhou, K. Wu, Q. Feng, Ch. Wang, P. He, Acetylcholinesterase modified AuNPs-MoS2-rGO/PI flexible film biosensor: Towards efficient fabrication and application in paraoxon detection, Bioelectrochemistry, 2019, 131, 107392

Y. Zhang, X. Li, D. Li, Q.Wei, A laccase based biosensor on AuNPs-MoS2 modified glassy carbon electrode for catechol detection Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2020, 186, 110683

F. W. P. Ribeiro, M. F. Barroso, S. Morais, S. Viswanathan, P. de Lima-Neto, A. N. Correia, M. B. P. P. Oliveira and C. Delerue-Matos, Simple laccase-based biosensor for formetanate hydrochloride quantification in fruits. Bioelectrochemistry, 2014, 95, 7–14.

G. A. Valencia, L. C. de Oliveira Vercik and A. Vercik, A new conductometric biosensor based on horseradish peroxidase immobilized on chitosan and chitosan/gold nanoparticle films. J. Polym. Eng., 2014, 34(7), 633–638.

C. Vaghela, M. Kulkarni, S. Haram, R. Aiyer and M. Karve, A novel inhibition based biosensor using urease nanoconjugate entrapped biocomposite membrane for potentiometric glyphosate detection. Int. J. Biol. Macromol., 2018, 108, 32–40.

Y. Zhou, M. Wang, H. Yin and S. Ai, Amperometric determination of the activity of protein kinase a using a glassy carbon electrode modified with IgG functionalized gold nanoparticles conjugated to horseradish peroxidase. Microchim. Acta, 2017, 184, 3301–3308.

V. Pavlov, Y. Xiao and I. Willner, Inhibition of the Acetycholine esterase-stimulated growth of au nanoparticles: nanotechnologybased sensing of nerve gases. Nano Lett., 2005, 5, 649–653.

Frens G, Controlled nucleation for the regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions, Nature Physical Science, 1973, 241, 20–22.

Turkevich, J., Hillier, J., Stevenson, P. C., A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold. Disc. Farad. Soc., 1951, 11, 55.

Dzyadevych S. V., Konduktometrychni fermentni biosensory: teoriia, tekhnolohiia, zastosuvannia. Biopolimery i klityna. 2005, 21, 91- 106 (in Ukrainian).

Jaffrezic-Renault N., Dzyadevych S.V., Conductometric microbiosensors for environmental monitoring, Sensors 2008, 8, 2569-2588.

Soldatkin O. O., Sosovska O. F., Benilova I. V. ta in., Enzymnyi konduktometrychnyi sensor dlia vyznachennia kontsentratsii formaldehidu u modelnykh zrazkakh Biopolimery i klityna 2005, 21, 425–432 (in Ukrainian).

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-03-31

Номер

Розділ

Біосенсори