ЗАСТОСУВАННЯ АМОНІЙ-СЕЛЕКТИВНОГО ЦЕОЛІТУ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ КОНДУКТОМЕТРИЧНОГО ДВОФЕРМЕНТНОГО БІОСЕНСОРА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ L-АРГІНІНУ

Автор(и)

  • О. Я. Саяпіна Інститут молекулярної біології і генетики Національної Академії Наук України; Ліонський університет I імені Клода Бернара, Україна
  • М. Й. Мацишин Інститут молекулярної біології і генетики Національної Академії Наук України; Інститут високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Україна https://orcid.org/0000-0002-0724-5217
  • В. М. Пешкова Інститут молекулярної біології і генетики Національної Академії Наук України, Україна
  • О. П. Солдаткін Інститут молекулярної біології і генетики Національної Академії Наук України; Інститут високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Україна
  • В. Г. Мельник Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Україна
  • А. Валкаріус Національний центр наукових досліджень (НЦНІ) Франції, Інститут імені Анрі Пуанкаре, Франція https://orcid.org/0000-0003-3633-200X
  • Н. Жаффрезик-Рено Ліонський університет I імені Клода Бернара, Франція https://orcid.org/0000-0003-1354-9273
  • С. В. Дзядевич Інститут молекулярної біології і генетики Національної Академії Наук України; Інститут високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Україна https://orcid.org/0000-0003-2915-716X

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2012.4.115126

Ключові слова:

L-аргінін, Клиноптилоліт, Кондуктометричний біосенсор, Аргіназа, Уреаза

Анотація

Розроблено кондуктометричні біосенсори для визначення L-аргініну на основі аргінази та уреази, іммобілізованих в одній біоселективній мембрані методом поперечного зшивання за допомогою глутарового альдегіду та модифікованій клиноптилолітом. Характерні властивості клиноптилоліту, корисні для кондуктометричного визначення L-аргініну, були дослідженні за допомогою трьох підходів для створення цеоліт-вмісних ферментних мембран. Розроблені біосенсори порівнювали з біосенсором для визначення L-аргініну, який не був модифікований клиноптилолітом, за такими показниками, як чутливість, лінійний і динамічний діапазон, нижня межа визначення, час відгуку, операційна стабільність і стабільність при зберіганні. Показано, що включення амоній-селективного цеоліту до складу біоселективної мембрани L-аргінінового біосенсора дозволяє підвищити чутливість біосенсора, застосовуючи всі запропоновані підходи для формування цеоліт-вмісних біомембран. Крім того було отримано чудові значення нижньої межі визначення та лінійного діапазону (1,0×10-5 М та 0,01–6 мМ відповідно) у біосенсора, у якому аргіназа, уреаза та цеоліт були розподілені в єдиному біоселективному шарі. Біосенсори для визначення L-аргініну на основі клиноптилоліту мали короткий час відгуку, високу операційну стабільність (коефіцієнт варіації досягав 0,74%), а їх стабільність при зберіганні була вища за чотири місяці.

Посилання

Michels V. V., Beaudet A. L., Arginase deficiency in multiple tissues in argininemia // Clin. Genet. – 1978. – Vol. 13, No. 1. – P. 61–67.

Brusilov S. W. and Horwich A. L. Urea Cycle Enzymes, In The Metabolic and Molecular Basis of Inherited Disease. – McGraw-Hill Professional, New York: 8th ed., edited by C.R. Scriver, A.L. Beaudet, W.S. Shy and D. Valle, 2001. – 6338 p.

Bernar J., Hanson R. A., Kern R., Phoenix B., Shaw K. N. F., Cederbaum S. D., Arginase deficiency in a 12-year-old boy with mild impairment of intellectual function // J. Pediatr. – 1986. – Vol. 108, No. 3. – P. 432–435.

Qureshi I. A., Letarte J., Ouellet R., Batshaw M. L., Brusilow S., Treatment of hyperargininemia with sodium benzoate and arginine-restricted diet // J. Pediatr. – 1984. – Vol. 104, No. 3. – P. 473–476.

Graboń W., Mielczarek-Puta M., Chrzanowska A., Barańczyk-Kuźma A., L-Arginine as a factor increasing arginase significance in diagnosis of primary and metastatic colorectal cancer // Clin. Biochem. – 2009. – Vol. 42, No. 4–5. – P. 353–357.

Spector E. B., Rice S. C., Cederbaum S. D., Immunologic studies of arginase in tissues of normal human adult and arginase-deficient patients // Pediatr. Res. – 1983. – Vol. 17, No. 12. – P. 941–944.

Rivas G. A., Maestroni B., Iridium-dispersed carbon paste amino acid oxidase electrodes // Anal. Lett. – 1997. – Vol. 30, No. 3. – P. 489–501.

Wilson K. and Walker M. Principles and Techniques of Practical Biochemistry. – University Press, Cambridge: 4th ed., 1994. – 586 p.

Mira de Orduña R., Quantitative determination of L-arginine by enzymatic end-point analysis // J. Agric. Food Chem. – 2001. – Vol. 49, No. 2. – P. 549–552.

Gopalakrishna R., Nagarajan B., A simplified procedure for the estimation of arginine in plasma and urine using arginase // Clin. Chim. Acta. – 1980. – Vol. 106, No. 3. – P. 333–337.

Kaspar H., Dettmer K., Chan Q., Daniels S., Nimkar S., Daviglus M. L., Stamler J., Elliott P., Oefner P. J., Urinary amino acid analysis: A comparison of iTRAQ®–LC–MS/MS, GC–MS, and amino acid analyzer // J. Chromatogr. B. – 2009. – Vol. 877, No. 20–21. – P. 1838–1846.

Hanko V. P., Heckenberg A., Rohrer J. S., Determination of amino acids in cell culture and fermentation broth media using anion-exchange chromatography with integrated pulsed amperometric detection // J. Biomol. Techn. – 2004. – Vol. 15, No. 4. – P. 317–324.

Sarkar P., Tothill I. E., Setford S. J., Turner A. P. F., Screen-printed amperometric biosensors for the rapid measurement of L- and D-amino acids // Analyst. – 1999. – Vol. 124, No. 6. – P. 865–870.

Domínguez R., Serra B., Reviejo A. J., Pingarrón J. M., Chiral analysis of amino acids using electrochemical composite bienzyme biosensors // Anal. Biochem. – 2001. – Vol. 298, No. 2. – P. 275–282.

Suzuki H., Tamiya E., Karube I., Integrated amino acid sensors for detection of L-glutamate, L-lysine, L-arginine, and L-histidine // Electroanalysis – 1994. – Vol. 6, No. 4. – P. 299–304.

Nikolelis D. P., Hadjiioannou T. P., Construction of an arginine enzyme electrode and determination of arginine in biological materials // Anal. Chim. Acta – 1983. – Vol. 147. – P. 33–39.

Karacaoğlu S., Timur S., Telefoncu A., Arginine selective biosensor based on arginase urease immobilized in gelatin // Artif. Cell. Blood Sub. – 2003. – Vol. 31, No. 3. – P. 357–363.

Ivnitskii D. M., Rishpon J., Biosensor based on direct detection of membrane potential induced by immobilized hydrolytic enzymes // Anal. Chim. Acta – 1993. – Vol. 282, No. 3. – P. 517–525.

Koncki R., Wałcerz I., Ruckruh F., Głab S., Bienzymatic potentiometric electrodes for creatine and L-arginine determination // Anal. Chim. Acta – 1996. – Vol. 333, No. 3. – P. 215–222.

Disawal S., Qiu J., Elmore B. B., Lvov Y. M., Two-step sequential reaction catalyzed by layer-by-layer assembled urease and arginase multilayers // Colloids Surf., B. – 2003. – Vol. 32, No. 2. – P. 145–156.

Komaba S., Fujino Y., Matsuda T., Osaka T., Satoh I., Biological determination of Ag(I) ion and arginine by using the composite film of electroinactive polypyrrole and polyion complex // Sens. Actuators, B. – 1998. – Vol. 52, No. 1–2. – P. 78–83.

Liu D., Yin A., Ge K., Chen K., Nie L., Yao S., Enzymatic analysis of arginine with the SAW/conductance sensor system // Enzyme Microb. Technol. – 1995. – Vol. 17, No. 9. – P. 856–863.

Cullen D.C., Sethi R.S., Lowe C.R., Multi-analyte miniature conductance biosensor // Anal. Chim. Acta – 1990. – Vol. 231. – P. 33–40.

Saiapina O.Y., Dzyadevych S.V., Jaffrezic-Renault N., Soldatkin O.P., Development and optimization of a novel conductometric bi-enzyme biosensor for L-arginine determination // Talanta – 2012. – Vol. 92. – P. 58–64.

Ming D.W., Dixon J.B., Quantitative determination of clinoptilolite in soils by a cation-exchange capacity method // Clays Clay Miner. – 1987. – Vol. 35, No. 6. – P. 463–468.

Tavolaro P., Tavolaro A., Martino G., Influence of zeolite PZC and pH on the immobilization of cytochrome c: A preliminary study regarding the preparation of new biomaterials // Colloids Surf., B. – 2009. – Vol. 70, No. 1. – P. 98–107.

Saiapina O.Y., Pyeshkova V.M., Soldatkin O.O., Melnik V.G., Akata Kurç B., Walcarius A., Dzyadevych S.V., Jaffrezic-Renault N., Conductometric enzyme biosensors based on natural zeolite clinoptilolite for urea determination // Mater. Sci. Eng., C. –2011. – Vol. 31, No. 7. – P. 1490–1497.

Barrer R. M., Papadopoulos R., Rees L. V. C., Exchange of sodium in clinoptilolite by organic cations // J. Inorg. Nucl. Chem. – 1967. – Vol. 29, No. 8. – P. 2047–2063.

Jha V.K., Hayashi S., Modification on natural clinoptilolite zeolite for its NH4+ retention capacity // J. Hazard. Mater. – 2009. – Vol. 169, No. 1–3. – P. 29–35.

Saiapina O.Y., Dzyadevych S.V., Walcarius A., Jaffrezic N., A novel highly sensitive zeolite-based conductometric microsensor for ammonium determination // Anal. Lett. – 2012. Vol. 45, No. 11. – P. 1467–1484.

Karadag D., Tok S., Akgul E., Turan M., Ozturk M., Demir A., Ammonium removal from sanitary landfill leachate using natural Gördes clinoptilolite // J. Hazard. Mater. – 2008. – Vol. 153, No. 1–2. – P. 60–66.

Vassileva P., Voikova D., Investigation on natural and pretreated Bulgarian clinoptilolite for ammonium ions removal from aqueous solutions // J. Hazard. Mater. – 2009. – Vol. 170, No. 2–3. – P. 948–953.

##submission.downloads##

Опубліковано

2012-10-14

Номер

Том 9 № 4 (2012)

Розділ

Біосенсори

Ліцензія

Авторське право (c) 2012 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право переходить Видавцю.