ОПТИМІЗАЦІЯ ХОЛІН-ЧУТЛИВОГО БІОСЕНСОРА ДЛЯ РОБОТИ В БІОЛОГІЧНИХ РІДИНАХ

Автор(и)

  • D. Yu. Kucherenko Інститут молекулярної біології та генетики НАН України Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine
  • D. V. Siediuko Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine
  • D. V. Knyzhnykova Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine
  • I. S. Kucherenko Інститут молекулярної біології та генетики НАН України Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine
  • О. О. Soldatkin Інститут молекулярної біології та генетики НАН України Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine
  • O. P. Soldatkin Інститут молекулярної біології та генетики НАН України Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2016.4.86648

Ключові слова:

холін, холін оксидаза, амперометричний біосенсор, полі-m-фенілендіамін

Анотація

В роботі проведено оптимізацію роботи амперометричного біосенсора для визначення концентрацій холіну в біологічних рідинах. Для створення біоселективного елементу використовували холін оксидазу, іммобілізовану на поверхні амперометричного перетворювача. Досліджено вплив параметрів робочого буферного розчину (буферна ємність, іонна сила, рН) на характеристики біосенсора. Показано залежність активності іммобілізованого ферменту від рН розчину та визначено pH оптимум роботи біосенсора. Біосенсор характеризується гарною відтворюваністю сигналу та операційною стабільністю. В роботі перевірено можливість зберігання біосенсора за різних умов. Найкращі результати спостерігалися при зберіганні за температури -18 °С. Завдяки використанню мембрани з полі-m-фенілендіаміну було значно зменшено вплив інтерферуючих речовин на роботу біосенсора. Досліджено основні аналітичні характеристики біосенсора: чутливість, лінійний діапазон роботи, мінімальну межу визначення, шум, дрейф, відтворюваність відгуків біосенсора. Розроблений біосенсор можна використовувати для визначення концентрацій холіну в біологічних зразках.

Посилання

Y.-H Bai, Y. Du, J-J. Xu, H.-Y. Chen. Choline biosensors based on a bi- electrocatalytic property of Mn2O 2 nanoparticles modified electrodes to H2O2 // Electrochemistry Communications, 9(10), pp. 2611-2616 (2007).

J. A. Dani, D. Ji, F.-M. Zhou. Synaptic plasticity and nicotine addiction // Neuron, 31(3), pp. 349-352 (2001).

R. Wurtman, M. Cansev, I. Ulus. Choline and its products acetylcholine and phosphatidylcholine. In Handbook of neurochemistry and molecular neurobiology, Ed. A. Lajtha, pp. 443-501, Springer (2009).

S. Zeisel. Vitamin-like molecules. In Modern Nutrition and Health and Disease, Eds. A.C. Ross, B. Caballero, R.J. Cousins, K.L. Tucker, T.R. Ziegler, pp. 440-452, Wolters Kluwer Health/ Lippincott Williams & Wilkins (1998).

S.H. Zeisel,K. Da Costa, P.D. Franklin, E.A. Alexander, J.T. Lamont, N. Sheard, A. Beiser. Choline, an essential nutrient for humans // The FASEB journal, 5(7), pp. 2093-2098 (1991).

Y.O. Ilcol, R. Ozbek, E. Hamurtekin, I.H. Ulus. Choline status in newborns, infants, children, breast-feeding women, breast-fed infants and human breast milk // The Journal of nutritional biochemistry, 16(8), pp. 489-499 (2005).

Y.O. Ilcol, G. Uncu, I. Ulus. Free and phospholipid-bound choline concentrations in serum during pregnancy, after delivery and in newborns // Archives of physiology and biochemistry,110(5), pp. 393-399 (2002).

X. Xu, M.D. Gammon, S.H. Zeisel, Y.L.Lee, J.G. Wetmur, S.L. Teitelbaum, P.T. Bradshaw, A.I. Neugut, R.M. Santella, J. Chen. Choline metabolism and risk of breast cancer in a population-based study // The FASEB Journal, 22(6), pp. 2045-2052 (2008).

D.D. Wise, T.V. Barkhimer, P.A. Brault, J.R. Kirchhoff, W.S. Messer, R.A. Hudson. Internal standard method for the measurement of choline and acetylcholine by capillary electrophoresis with electrochemical detection // Journal of Chromatography B, 775(1), pp. 49-56 (2002).

S.Upadhyay, G. Rao, M.K. Sharma, B.K.Bhattacharya, V.K. Rao, R. Vijayaraghavan. Immobilization of acetylcholineesterase–choline oxidase on a gold–platinum bimetallic nanoparticles modified glassy carbon electrode for the sensitive detection of organophosphate pesticides, carbamates and nerve agents // Biosensors and Bioelectronics, 25( 4), pp. 832-838 (2009).

M. Sánchez‐Paniagua López, J. Hervás Pérez, E. López‐Cabarcos, B. López‐Ruiz. Amperometric biosensors based on choline oxidase entrapped in polyacrylamide microgels // Electroanalysis, 19(2‐3), pp. 370-378 (2007).

K. Oates, L. Chen, B. De Borba, J. Rohrer. Determination of Choline in Infant Formula and Other Food Samples by Ion Chromatography. Thermo Fisher Scientific, 450 p. (2012).

S.H. Zeisel. Choline: determination using gas chromatography/mass spectrometry // The Journal of nutritional biochemistry, 1(1), pp. 55-59 (1990).

P. J. Bolan, S. Meisamy, E. H. Baker, J. Lin, T. Emory, M. Nelson, L.I. Everson, D. Yee, M. Garwood. In vivo quantification of choline compounds in the breast with 1H MR spectroscopy // Magnetic resonance in medicine, 50(6), pp. 1134-1143 (2003).

M. M. Phillips. Analytical approaches to determination of total choline in foods and dietary supplements // Analytical and bioanalytical chemistry, 403(8), pp. 2103-2112 (2012).

O. Wiss. Microbiological estimation of vitamins and amino-acids. Recommendations of the Eidg. Lebensmittelbuch-Kommission // Mitteilungen aus dem Gebiet der Lebensmitteluntersuchung und-Hygiene., 41, pp. 225-258 (1950).

M. Yang, Y. Yang, G. Shen, R. Yu. Bienzymatic amperometric biosensor for choline based on mediator thionine in situ electropolymerized within a carbon paste electrode // Analytical biochemistry, 334(1), pp. 127-134 (2004).

Z. Song, J.-D. Huang, B.-Y. Wu, H.-B. Shi, J.-I. Anzai, Q. Chen. Amperometric aqueous sol–gel biosensor for low-potential stable choline detection at multi-wall carbon nanotube modified platinum electrode // Sensors and Actuators B: Chemical., 115(2), pp. 626-633 (2006).

H. Dai, Y. Chi, X. Wu, Y. Wang, M. Wei, G. Chen. Biocompatible electrochemiluminescent biosensor for choline based on enzyme/titanate nanotubes/chitosan composite modified electrode // Biosensors and Bioelectronics, 25(6), pp. 1414- 1419 (2010).

A. M. Garcia-Campana. Chemiluminescence in analytical chemistry. CRC Press, NewYork, 622p. (2001).

D. Yu. Kucherenko, D. V. Siediuko, D. V. Knyzhnykova, O. O. Soldatkin, A. P. Soldatkin. Development of amperometric biosensor for choline determination // Biopolymers and Cell, 32(3), pp. 229–234 (2016).

I.S. Kucherenko, O.O. Soldatkin, D.Yu. Diduch, A.P. Soldatkin. Characteristics and optimal working conditions of amperometric biosensor for adenosine triphosphate // Biotechnologia acta.,7(1), pp. 66-74 (2014).

A.Nazarova, N. Krisanova, A. Borysov.,I. Kucherenko, O. Soldatkin., N. Pozdnyakova, A. Soldatkin, T. Borisova. Monitoring of the velocity of high-affinity glutamate uptake by isolated brain nerve terminals using amperometric glutamate biosensor // Talanta., 135, pp. 67-74 (2015).

I.S. Kucherenko, D.Yu. Didukh, O.O. Soldatkin, A.P. Soldatkin. Amperometric biosensor systemfor simultaneous determination of adenosine-5’-triphosphate and glucose // Analytical Chemistry., 86, pp. 5455 – 5462 (2014).

V.M. Pyeshkova, I.S. Kucherenko, O.O. Soldatkin, S.V. Dzyadevych. Method of testing and optimization of amperometric transducers // Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies , 10(3) , pp.88-98 (2013).

##submission.downloads##

Опубліковано

2016-12-19

Номер

Том 13 № 4 (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.