Розробка нового методу на основі адсорбції ферменту на силікаліті та нано-бета цеоліті для створення амперометричних біосенсорів

Автор(и)

  • О. О. Солдаткін Інститут молекулярної біології і генетики НАН України вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680; Інститут високих технологій, Київський національний університет імені Тараса Шевченка пр. Академіка Глушкова 2, кор. 5, Київ, Україна, 03022 Автор
  • Б. Озансой Касап Центральна лабораторія, Близькосхідний технічний університет Анкара, Туреччина, 06531 Автор
  • Б. Аката Курк Центральна лабораторія, Близькосхідний технічний університет Анкара, Туреччина, 06531; Відділ Мікро і Нанотехнології, Близькосхідний технічний університет Анкара, Туреччина, 06531 Автор
  • О. П. Солдаткін Інститут молекулярної біології і генетики НАН України вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680; Інститут високих технологій, Київський національний університет імені Тараса Шевченка пр. Академіка Глушкова 2, кор. 5, Київ, Україна, 03022 Автор
  • С. В. Дзядевич Інститут молекулярної біології і генетики НАН України вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680; Інститут високих технологій, Київський національний університет імені Тараса Шевченка пр. Академіка Глушкова 2, кор. 5, Київ, Україна, 03022 Автор
  • Г. В. Єльська Інститут молекулярної біології і генетики НАН України вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680 Автор

DOI:

https://doi.org/10.7124/bc.0008A3

Ключові слова:

біосенсор, амперометричний перетворювач, адсорбція ферментів, силікаліт, нано-бета цеоліт, глюкозооксидаза

Анотація

Мета. Оптимізація нового методу іммобілізації ферментів для розробки амперометричних біосенсорів. Методи. Використано іммобілізовану глюкозооксидазу на цеоліті як біоселективний елемент біосенсора та платиновий дисковий електрод – як амперометричний перетворювач біохімічного сигналу в електричний. Результати. Біосенсор на основі глюкозооксидази, адсорбованої на цеолітах, вирізняється високою чутливістю до глюкози та покращеною інтер-відновлюваністю виготовлення біосенсорів. Найкращі аналітичні характеристики притаманні біосенсору на основі нано-бета цеоліту. Встановлено, що при зміні кількості цеолітів на поверхні амперметричного перетворювача можна варіювати параметри біосенсора, такі як чутливість до субстрату та час аналізу. Висновки. Показано, що запропонований метод іммобілізації, а саме – адсорбція ферментів на цеолітах є дуже перспективним при розробці амперометричних біосенсорів.

Посилання

Vidinha P, Augusto V, Nunes J, Lima JC, Cabral JM, Barreiros S. Probing the microenvironment of sol-gel entrapped cutinase: the role of added zeolite NaY. J Biotechnol. 2008;135(2):181-9.

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;55(1):67-76.

Stryczek S, Gonet A, Wisniowski R, Brylicki W. The Influence of clinoptilolite on technological properties of fresh and set slag-alkaline slurries. Acta Montanistica Slovaca. 2006; 11(1): 198–203.

Goriushkina TB, Akata Kurc B, Sacco Jr A, Dzyadevych SV. Application of zeolites for immobilization of glucose oxidase in amperometric biosensors. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2010; 1(7),(1):36–43.

Mazloum Ardakani M, Akrami Z, Kazemian H, Zare HR. Electrocatalytic characteristics of uric acid oxidation at graphite–zeolite-modified electrode doped with iron (III). J Electroanal Chem. 2006; 586(1):31–8.

Granda Valdes M, Perez-Cordoves AI, Diaz-Garcia ME. Zeolites and zeolite-based materials in analytical chemistry. Trends Analyt Chem. 2006; 25(1):24–30.

Xie Y, Liu H, Hu N. Layer-by-layer films of hemoglobin or myoglobin assembled with zeolite particles: electrochemistry and electrocatalysis. Bioelectrochemistry. 2007;70(2):311-9.

Zhou J, Li P, Zhang S, Long Y, Zhou F, Huang Y, et al. Zeolite-modified microcantilever gas sensor for indoor air quality control. Sens Actuators B Chem. 2003;94(3):337–42.

Serban S, El Murr N. Synergetic effect for NADH oxidation of ferrocene and zeolite in modified carbon paste electrodes. New approach for dehydrogenase based biosensors. Biosens Bioelectron. 2004;20(2):161-6.

Soy E, Pyeshkova V, Arkhypova V, Khadro B, Jaffrezic-Renault N, Sacco Jr. A, Dzyadevych SV, Akata Kurc B. Potentialities of zeolites for immobilization of enzymes in conductometric biosensors. Sensor Electronics And Microsystem Technologies. 2010; 1(7),(1):28–35.

Kirdeciler SK, Soy E, Oztürk 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.

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. Sens Lett. 2011;9(6):2320–6.

Soldatkin OO, Kucherenko IS, Shelyakina MK, Soy E, Kirdeciler K, Öztürk S, et al. Application of different zeolites for improvement of the characteristics of a ph-fet biosensor based on immobilized urease. electroanalysis. 2013;25(2):468–74.

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.

Saiapina OY, Dzyadevych SV, Walcarius A, Jaffrezic-Renault N. A novel highly sensitive zeolite-based conductometric microsensor for ammonium determination. Anal Lett. 2012; 45(11): 1467–84.

Shelyakina M, Soldatkin O, Arkhypova V, Akata B, Jaffrezic-Renault N, Dzyadevych S. Application of clinoptiolite for modernization of urease biosensor based on pH-sensitive field-effect transistors. Sensor Electronics And Microsystem Technologies. 2011; 2(8)(2):61–9.

Saiapina OY, Pyeshkova VM, Soldatkin OO, Melnik VG, Kurç 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.

Saiapina OY, Matsishin M, Pyeshkova VM, Soldatkin OP, Melnik VG, Walcarius A, Jaffrezic-Renault N, Dzyadevych SV. Application of ammonium-selective zeolite for enhancement of conductometric bienzyme biosensor for L-arginine detection. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2012; 3(9), (4):49–66.

Kucherenko IS, Soldatkin OO, Kasap BO, Öztürk S, Akata B, Soldatkin AP, et al. Elaboration of Urease Adsorption on Silicalite for Biosensor Creation. Electroanalysis. 2012;24(6):1380–5.

Prokesova P, Mintova S, Cejka J, Bein T. Preparation of nanosized micro/mesoporous composites via simultaneous synthesis of Beta/MCM-48 phases. Microporous Mesoporous Mater. 2003; 64(1–3):165–74.

Dzyadevych SV. Amperometric biosensors. Key work principles and features of transducers of different generations. Biopolym Cell. 2002; 18(1):13–25.

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.

Goriushkina TB, Orlova AP, Smutok OV, Gonchar MV, Soldatkin AP, Dzyadevych SV. Application of L-lactate-cytochrome coxidoreductase for development of amperometric biosensor for Llactate determination. Biopolym Cell. 2009; 25(3):194–203.

Dzyadevych SV, Arkhypova VN, Soldatkin AP, El’skaya AV, Martelet C, Jaffrezic-Renault N. Amperometric enzyme biosensors: past, present and future. IRBM. 2008; 29(2–3):171–80.

biopolym.cell-2014-30-4-cover.png

Завантаження

Опубліковано

2014-07-20

Номер

Том 30 № 4 (2014)

Розділ

Молекулярна та клітинна біотехнології