Biopolym. Cell. 2014; 30(6):462-468.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008C1
Молекулярна та клітинна біотехнології
Використання силікаліту для покращення адсорбції ферменту на поверхні перетворювачів з нержавіючої сталі
1, 2Пєшкова В. М., 2Дудченко О. Є., 1, 2Солдаткін О. О., 1, 3Кучеренко І. С., 4Озансой Касап Б., 4Аката Курдж Б., 1, 2Дзядевич С. В.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. Інститут високих технологій,
    Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    пр. Академіка Глушкова 2, кор. 5, Київ, Україна, 03022
  3. Навчально-науковий центр «Інститут біології»
    Київського національного університету імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська, 64/13, Київ, Україна, 01601
  4. Відділ Мікро і Нанотехнології, Близькосхідний технічний університет
    Анкара, Туреччина, 06531

Abstract

Мета. Покращення аналітичних характеристик ферментних біосенсорів на основі нових недорогих перспективних електродів з нержавіючої сталі за допомогою наночастинок силікаліту. Методи. Використано кондуктометричний біосенсор з іммобілізованою глюкозооксидазою як біоселективним елементом та сталеві електроди як перетворювачі. Результати. Застосовано і порівняно три методи іммобілізації глюкозооксидази (ГО) на поверхні датчиків: адсорбція ГО на модифікованій частинками силікаліту поверхні електрода; поперечне зшивання ГО з глутаровим альдегідом (ГА) без використання силікаліту; сорбція ГО на модифікованому силікалітом електроді у комбінації з поперечним зшиванням з ГА. Біосенсори з ферментами, іммобілізованими на поверхні сталевого електроду за рахунок сорбції на шарі силікаліту у комбінації з поперечним зшиванням з ГА, мають в 12–25 разів вищу чутливість порівняно з іншими біосенсорами. Ця ж група біосенсорів характеризується високою відтворюваністю сигналів між різними партіями (відносне стандартне відхилення (ВСВ) становить 18 %), а також відтворюваністю в одній партії з ВСВ 7 %. Таким біосенсорам притаманна висока стабільність при зберіганні (втрата лише 29 % від первинного сигналу після 18 днів зберігання). Висновки. Показано, що використання частинок силікаліту поряд з методом поперечного зшивання з ГА значно підвищує сорбцію ферментів на поверхні датчиків з нержавіючої сталі під час іммобілізації, а також покращує аналітичні параметри біосенсорів. Цей метод іммобілізації ферментів може бути застосований для подальшого удосконалення роботи біосенсорів.
Keywords: іммобілізація ферментів, силікаліт, глюкозооксидаза, кондуктометричний перетворювач, біосенсор
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Brady D, Jordaan J. Advances in enzyme immobilisation. Biotechnol Lett. 2009;31(11):1639-50.
[2] Mintova S, Gilson JP, Valtchev V. Advances in nanosized zeolites. Nanoscale. 2013;5(15):6693-703.
[3] Valdes MG, Perez-Cordoves AI, Diaz-Garcia ME. Zeolites and zeolite-based materials in analytical chemistry. Trends Analyt Chem. 2006;25(1):24–30.
[4] Walcarius A, Barbaise T, Bessiere J. Factors affecting the analytical applications of zeolite-modified electrodes preconcentration of electroactive species. Anal Chim Acta. 1997;340(1–3):61–76.
[5] Dai Z, Liu S, Ju H. Direct electron transfer of cytochrome c immobilized on a NaY zeolite matrix and its application in biosensing. Electrochim Acta. 2004;49(13):2139–44.
[6] Dai Z, Ju H. Bioanalysis based on nanoporous materials. Trends Analyt Chem. 2012;39:149–62.
[7] Muresan LM. Zeolite-modified electrodes with analytical applications. Pure Appl Chem. 2010;83(2):325–43.
[8] Soldatkin AP, Dzyadevych SV, Korpan YI, Sergeyeva TA, Arkhypova VN, Biloivan OA, Soldatkin OO, Shkotova LV, Zinchenko OA, Peshkova VM, Saiapina OY, Marchenko SV, El'skaya AV. Biosensors. A quarter of a century of R&D experience. Biopolym Cell. 2013; 29(3):188-206.
[9] Soldatkin OO, Ozansoy Kasap B, Akata Kurc B. Elaboration of new method of enzyme adsorption on silicalite and nano beta zeolite for amperometric biosensor creation. Biopolym Cell. 2014; 30(4):291-8.
[10] Saiapina OY, Pyeshkova VM, Soldatkin OO, Melnik VG, Kur? BA, Walcarius A, et al. Conductometric enzyme biosensors based on natural zeolite clinoptilolite for urea determination. Mater Sci Eng C. 2011;31(7):1490-7.
[11] Soldatkin OO, Soy E, Errachid A, Jaffrezic-Renault N, Akata B, Soldatkin AP, et al. Influence of composition of zeolite/enzyme nanobiocomposites on analytical characteristics of urea biosensor based on ion-selective field-effect transistors. Sen Lett. 2011;9(6):2320-6.
[12] Kirdeciler SK, Soy E, Ozt?rk S, Kucherenko I, Soldatkin O, Dzyadevych S, Akata B. A novel urea conductometric biosensor based on zeolite immobilized urease. Talanta. 2011;85(3):1435-41.
[13] Soy E, Arkhypova V, Soldatkin O, Shelyakina M, Dzyadevych S, Warzywoda J, et al. 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;32(7):1835-42.
[14] Balal K, Mohammad H, Bahareh B, Ali B, Maryamc H. Mozhgan Z Zeolite nanoparticle modified carbon paste electrode as a biosensor for simultaneous determination of dopamine and tryptophan. Journal of the Chinese Chemical Society. 2009; 56(4):789-96.
[15] Azizi SN, Ranjbar S, Raoof JB, Hamidi-Asl E. Preparation of Ag. NaA zeolite modified carbon paste electrode as a DNA biosensor. Sens Actuators B Chem. 2013;181:319-25.
[16] Goriushkina TB, Kurc BA, Sacco A, Dzyadevych SV. Application of zeolites for immobilization of glucose oxidase in amperometric biosensors. Sens Electron and Microsyst Technol. 2010; 1(7)N1:36-42.
[17] Nenkova R, Wu J, Zhang Y, Godjevargova T. Influence of different nanozeolite particles on the sensitivity of a glucose biosensor. Anal Biochem. 2013;439(1):65-72.
[18] Kucherenko IS, Soldatkin CO, Soy E, Kirdeciler K, ?zt?rk S, Akata B, Jaffrezic-Renault N, Soldatkin AP, Dzyadevych SV. Effect of different modifications of BEA-zeolites on operational characteristics of conductometric biosensor. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2012;32(6):1648-53.
[19] Matsishin NJ, Pyeshkova VN, Melnyk VG, Kukla AL, Mamykin AV, Semenycheva LN, Dzyadevych SV, Soldatkin AP. Influence of characteristics of the system thin film transducer - buffer solution on conductometric biosensor functionality. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2013; 10(2):73-83.
[20] Ramachandran CE, Chempath S, Broadbelt LJ, Snurr RQ. Water adsorption in hydrophobic nanopores: Monte Carlo simulations of water in silicalite. Microporous Mesoporous Mater. 2006;90(1-3):293-8.