РОЗРОБКА АМПЕРОМЕТРИЧНОГО БІОСЕНСОРА НА ОСНОВІ ЛАКТАТОКСИДАЗИ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ЛАКТАТУ

Автор(и)

  • Ya. V. Topolnikova Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Україна
  • I. S. Kucherenko Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна
  • L. V. Shkotova Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0003-2594-0413
  • I. I. Khomenko Інститут молекулярної біології та генетики НАН України; Центр інтелектуальної власності та передачі технологій НАН України, Україна
  • S. V. Dzyadevych Інститут молекулярної біології та генетики НАН України; Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна https://orcid.org/0000-0003-2915-716X
  • O. O. Soldatkin Інститут молекулярної біології та генетики НАН України; Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2016.1.70334

Ключові слова:

лактат, амперометричний електрод, біосенсор, іммобілізовані ферменти, лактатоксидаза

Анотація

Було розроблено амперометричний біосенсор для визначення концентрації лактату. Як біоселективний елемент біосенсора виступав фермент лактатоксидаза, коіммобілізована з бичачим сироватковим альбуміном за допомогою ковалентної зшивки глутаральдегідом на поверхні амперометричного перетворювача. Як перетворювачі виступали платинові дискові електроди (d = 500 мкм ). Розроблений біосенсор демонстрував високу чутливість до лактату, з мінімальною межею визначення - 3 мкМ. Лінійний діапазон роботи біосенсора становив від 5 мкМ до 300-350 мкМ лактату. Показано, що запропонований біосенсор характеризувався високою відтворюваністю відгуків протягом кількох годин безперервного вимірювання, з похибкою вимірювання RSD = 3.4%, та доброю операційною стабільністю протягом кількох днів. Проаналізовано та підібрано оптимальні умови зберігання лактатного біосенсора. Так, при зберіганні в буферному розчині при +4°С протягом місяця біосенсор втрачав менше 50% активності. Перевірено вплив характеристик буферного розчину (буферна ємність та іонна сила) на роботу розробленого біосенсора. Показано, що розроблений біосенсор на основі лактатоксидази можна з успіхом використовувати для аналізу лактату в реальних біологічних рідинах.

Посилання

Scott E. Buchalter, Michael R. Crainand Robert Kreisberg, Regulation of lactate metabolism in vivo//Diabetes/Metabolism Reviews Volume 5, Issue 4, pages 379–391, June(1989)

Jean-Sebastien Rachoin, Lawrence S. Weisberg, Christopher B. McFadden, Treatment of Lactic Acidosis: Appropriate Confusion//Journal of Hospital MedicineVol 5 №4 April(2010)

Barfod C., Lundstrøm L. H., Lauritzen M. M., Danker J. K. , Sölétormos G., Forberg J. L., Berlac P. A., Lippert F. K., Antonsen K., Lange K. H., Peripheral venous lactate at admission is associated with in-hospital mortality, a prospective cohort study//ActaAnaesthesiol Scand. Apr, 59(4) Р:514-23. (2015)

Kruse O., Grunnet N., Barfod C., Blood lactate as a predictor for in-hospital mortality in patients admitted acutely to hospital: a systematic review.// Scand J Trauma ResuscEmerg Med. Dec 28;19:74(2011)

Zhang Z., Xu X/ Lactate clearance is a useful biomarker for the prediction of all-cause mortality in critically ill patients: a systematic review and meta-analysis/ Crit Care Med. Sep;42(9): Р. 2118 - 2125(2014)

Gardner A.J1, Griffiths J.// A case of type B lactic acidosis as a complication of chronic myelomonocyticleukaemia: a case report and review of the literature. J Med Case Rep. Jan 14; P. 9-16(2015)

Nadia Nikolaus, Beate Strehlitz, Amperometric lactate biosensors and their application in (sports) medicine, for lifequality and wellbeing//MicrochimActa 160: 15-55 Chemistry.- 1993.-Vol.65, №15.- P.2072-2077. (2008)

Rassaei, L.; Olthuis, W.; Tsujimura, S.; Sudholter, E. J. R.; van den Berg, A. Lactate biosensors: current status and outlook//Anal. Bioanal. Chem., 406, рр123– 137(2014)

Smutok O., Dmytruk K., Gonchar M., Sibirny A., SchuhmannW. Permeabilized cells of flavocytochromeb2over-producing recombinant yeast Hansenula polymorpha as biological recognition element in amperometric lactate biosensors// Biosens.Bioelectron. 23(5):599–605 (2007)

Lin C. L., Shih C. L., Chau L. K. Amperometric L-lactate sensor based on sol–gel processing of an enzyme-linked silicon alkoxide//Anal Chem 79(10):3757–3763 (2007)

Goran J. M., Lyon J. L., Stevenson K. J. Amperometric detection of L-lactate using nitrogen-doped carbon nanotubes modified with lactate oxidase. Anal Chem 83(21):8123–8129(2011)

Gamero M., Pariente F., Lorenzo E., Alonso C. Nanostructured rough gold electrodes for the development of lactate oxidase-basedbiosensors. BiosensBioelectron 25(9):2038–2044 (2010)

He X. R., Yu J. H., Ge S. G., Zhang X. M., Lin Q., Zhu H., Feng S., Yuan L.,Huang J. D. Amperometric L-lactate biosensor based on sol–gel film and multi-walled carbon nanotubes/platinum nanoparticles enhancement. Chin J Anal Chem 38(1):57–61(2010)

Thomas N., Lahdesmaki I., Parviz B. A. A contact lens with anintegrated lactate sensor. Sensor Actuators B. Chem. 162(1):128-134 (2012)

Yeo W. H., Kim Y. S., Lee J., Ameen A., Shi L., Li M., Wang S., Ma R., Jin S. H., Kang Z. Multifunctional epidermal electronics printed directly onto the skin. Adv Mater 25(20):2773- 2778(2013)

##submission.downloads##

Опубліковано

2016-01-02

Номер

Том 13 № 1 (2016)

Розділ

Біосенсори

Ліцензія

Авторське право (c) 2016 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.