НОВИЙ КРЕАТИНІН-ЧУТЛИВИЙ БІОСЕНСОР НА ОСНОВІ АДСОРБОВАНОЇ НА СИЛІКАЛІТІ КРЕАТИНІНДЕІМІНАЗИ
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2025.3.339803Ключові слова:
креатинін, ниркова недостатність, медична діагностика, потенціометрія, біосенсор, силікаліт, цеолітиАнотація
В роботі описано розробку та адаптацію нового креатинін-чутливого біосенсора на основі рН-чутливих польових транзисторів та іммобілізованої креатиніндеімінази, адсорбованої на електродах, модифікованих силікалітом. З метою аналізу перспективності нового біосенсора, більшість аналітичних характеристик аналізувались у порівнянні з біосенсором на основі традиційного методу іммобілізації ензиму. Як метод порівняння було використано ковалентну зшивку креатиніндеімінази в насичених парах глутарового альдегіду.
Показано, що адсорбція на силікаліті значно покращує основні аналітичні параметри біосенсора порівняно з методом контролю. Також в роботі досліджено відтворюваність сигналів запропонованого біосенсора та стабільність його при зберіганні з використанням оптимізованого складу буферу з додаванням стабілізаторів та консервантів. Перевірено вплив різних концентрацій хлориду натрію та білку (як найбільш впливових складових сироватки крові) на роботу нового креатинін-чутливого біосенсора.
Розроблений та адаптований в роботі біосенсор на основі креатиніндеімінази, адсорбованої на силікаліті, є ефективним для кількісної детекції креатиніну в реальних біологічних зразках хворих на ниркову недостатність, таких як сироватка крові та діалізна рідина.
Посилання
Sirisha V. L., Jain A, Amita Jain A. Chapter Nine – Enzyme immobilization: an overview on methods, support material, and applications of immobilized enzymes. Advances in Food and Nutrition Research. 2016. Vol. 79. P. 179–211. https://doi.org/10.1016/bs.afnr.2016.07.004
Swamy N. K., Sandeep S., Santhosh A. S. Enzyme immobilization methods and role of conductive polymers in fabrication of enzymatic biosensors. Indian J. Adv. Chem. Sci. 2017. Vol. S2. P. 1–5. https://doi.org/10.22607IJACS.2017.S02001
Imam H. T., Marr P. C., Marr A. C. Enzyme entrapment, biocatalyst immobilization without covalent attachment. Green Chem.. 2021. Vol. 23. P. 4980–5005. https://doi.org/10.1039/D1GC01852C
Bernard A., Cordonnier M., LeBeault J. M. Ddc fermentation process control. Annual Meeting of the American Institute of Chemical Engineers (AIChE) (Los Angeles, 14–19 November 1982). Los Angeles, 1982. P. 103–125.
Jesionowski T., Zdarta J., Krajewska B. Enzyme immobilization by adsorption: a review. Adsorption. 2014. Vol. 20, iss. 5–6. P. 801–821. https://doi.org/10.1007/s10450-014-9623-y
Valdes M. G., Perez-Cordoves A. I., Diaz-Garcia M. E. Zeolites and zeolite-based materials in analytical chemistry. Trends Anal. Chem. 2006. Vol. 25, iss. 1. P. 24–30. https://doi.org/10.1016/j.trac.2005.04.016
Tavolaro A., Tavolaro P., Drioli E. Zeolite inorganic supports for BSA immobilization: comparative study of several zeolite crystals and composite membranes. Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2007. Vol. 55, iss. 1. P. 67–76. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2006.11.010
Wu J., Li X., Yan Y., Hu Y., Zhang Y., Tang Y. Protein adsorption onto nanozeolite: Effect of micropore openings. J. Coll. Interface Sci. 2013. Vol. 406. P. 130–138. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.05.073
Kaur B., Srivastava R. Synthesis of ionic liquids coated nanocrystalline zeolite materials and their application in the simultaneous determination of adenine, cytosine, guanine, and thymine. Electrochim. Acta. 2014. Vol. 133. P. 428–439. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.04.019
Shelyakina M. K., Soldatkin O. O., Arkhypova V. M., Kasap B. O., Akata B., Dzyadevych S. V. Study of zeolite influence on analytical characteristics of urea biosensor based on ion-selective field-effect transistors. Nanoscale Res Lett. 2014. Vol. 9, iss. 1. P. 124–132. https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-124
Soldatkin O. O., Kucherenko I. S., Marchenko S. V., Kasap B. O., Akata B., Soldatkin A. P., Dzyadevych S. V. Application of enzyme / zeolite sensor for urea analysis in serum. Mater. Sci. Eng. C. 2014. Vol. 42. P. 155–160. https://doi.org/10.1016/j.msec.2014.05.028
Kucherenko I. S., Soldatkin O. O., Kasap B., Ozturk S., Akata B., Soldatkin A. P., Dzyadevych S. V. Elaboration of urease adsorption on silicalite for biosensor creation. Electroanalysis. 2012. Vol. 24, iss. 6. P. 1380–1385. https://doi.org/10.1002/elan.201200056
Soldatkin O. O., Soy E., Errachid A., Jaffrezic-Renault N., Akata B., Soldatkin A. P., Dzyadevych S. V. Influence of composition of zeolite/enzyme nanobiocomposites on analytical characteristics of urea biosensor based on ion-selective field-effect transistors. Sens. Lett. 2011. Vol. 9, no. 6. P. 2320–2326. https://doi.org/10.1166/sl.2011.1809
Soldatkin O. O., Kucherenko I. S., Shelyakina M. K., Soy E., Kirdeciler K., Ozturk S., Jaffrezic-Renault N., Akata B., Dzyadevych S. V., Soldatkin A. P. Application of different zeolites for improvement of the characteristics of a pH-FET biosensor based on immobilized urease. Electroanalysis. 2013. Vol. 25, iss. 2. P. 468–474. https://doi.org/10.1002/elan.201200475
Hamlaoui M. L., Reybier K., Marrakchi M., Jaffrezic-Renault N., Martelet C., Kherrat R., Walcarius A. Development of a urea biosensor based on a polymeric membrane including zeolite. Anal. Chim. Acta. 2002. Vol. 466, iss. 1. P. 39–45. https://doi.org/10.1016/S0003-2670(02)00548-2
Pyeshkova V. N., Dudchenko O. Y., Soldatkin O. O., Kucherenko I. S., Kasap B. O., Akata B., Dzyadevych S. V. Application of silicalite for improvement of enzyme adsorption on the stainless steel electrodes. Biopolym. Cell. 2014. Vol. 30, iss. 6. P. 462–468. https://doi.org/10.7124/bc.0008C1
Nenkova R., Wu J., Zhang Y., Godjevargova T. Influence of different nanozeolite particles on the sensitivity of a glucose biosensor. Anal Biochem. 2013. Vol. 439, iss. 1. P. 65–72. https://doi.org/10.1016/j.ab.2013.04.004
Soldatkin O. O., Ozansoy Kasap B., Akata Kurc B., Soldatkin A. P., Dzyadevych S. V., El’skaya A. V. Elaboration of new method of enzyme adsorption on silicalite and nano beta zeolite for amperometric biosensor creation. Biopolymers and Cell. 2014. Vol. 30, iss. 4. P. 291–298. https://doi.org/10.7124/bc.0008A3
Kucherenko I., Soldatkin O., Kasap B. O., Kirdeciler S. K., Akata B., Jaffrezic-Renault N., Soldatkin A., Lagarde F., Dzyadevych S. Nanosized zeolites as a perspective material for conductometric biosensor creation. Nanoscale Res. Lett. 2015. Vol. 10, iss. 1. P. 209–217. https://doi.org/10.1186/s11671-015-0911-6
Soy E., Arkhypova V., Soldatkin O., Shelyakina M., Dzyadevych S., Warzywoda J., Sacco A., Akata B. Investigation of characteristics of urea and butyrylcholine chloride biosensors based on ion-selective field-effect transistors modified by the incorporation of heat-treated zeolite Beta crystals. Mater. Sci. Eng. C. 2012. Vol. 32, iss. 7. P. 1835–1842. https://doi.org/10.1016/j.msec.2012.04.071
Soy E., Galioglu S., Soldatkin O. O., Dzyadevych S. V., Warzywoda J., Sacco A., Akata B. Direct evidence of advantage of using nanosized zeolite Beta for ISFET-based biosensor construction. J. Nanopart Res. 2013. Vol. 15, iss. 5. Article 1645. https://doi.org/10.1007/s11051-013-1645-y
Soldatkin O. O., Peshkova V. M., Saiapina O. Y., Kucherenko I. S., Dudchenko O. Y., Melnyk V. G., Vasylenko O. D., Semenycheva L. M., Soldatkin A. P., Dzyadevych S. V. Development of conductometric biosensor array for simultaneous determination of maltose, lactose, sucrose and glucose. Talanta. 2013. Vol. 115. P. 200–207. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.04.065
Sant W., Pourciel-Gouzy M. L., Launay J., Conto T., Colin R., Martinez A., Temple-Boyer P. Development of a creatinine-sensitive sensor for medical analysis. Sens. Actuators B: Chemical. 2004. Vol. 103, iss. 1–2. P. 260–264. https://doi.org/10.1016/j.snb.2004.04.104
Jurkiewicz M., Alegret S., Almirall J., García M., Fàbregas E. Development of a biparametric bioanalyser for creatinine and urea. Validation of the determination of biochemical parameters associated with hemodialysis. Analyst. 1998. Vol. 123. P. 1321–1327. https://doi.org/10.1039/A801672K
Koncki R. Recent developments in potentiometric biosensors for biomedical analysis. Anal. Chim. Acta. 2007. Vol. 599, iss. 1. P. 7–15. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.08.003
Kukla A. L., Pavluchenko A. S., Goltvjanskyi Yu. V., Soldatkin A. A., Arkhypova V. M., Dzyadevych S. V., Soldatkin A. P. Sensor arrays based on the differential ISFET elements for monitoring of toxic substances of natural and artificial origin. Sens. elektron. mìkrosist. tehnol. 2008. Vol. 5, no. 2. P. 69–73. https://doi.org/10.18524/1815-7459.2008.2.114446
Kukla O. L., Marchenko S. V., Zinchenko O. A., Pavluchenko O. S., Kukla O. M., Dzyadevych S. V., Soldatkin O. P. Biosensor measurement of urea concentration in human blood serum. World Academy of Science, Engineering and Technology. 2012. Vol. 68. P. 147–151.
Marchenko S. V., Kucherenko I. S., Soldatkin O. O., Soldatkin A. P. Potentiometric biosensor system based on recombinant urease and creatinine deiminase for urea and creatinine determination in blood dialysate and serum. Electroanalysis. 2015. Vol. 27, iss. 7. P. 1699–1706. https://doi.org/10.1002/elan.201400664
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право на публікації переходить Видавцю.
