Biopolym. Cell. 2008; 24(1):41-50.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.00078F
Молекулярна та клітинна біотехнології
Оптимізація роботи ферментних біоселективних елементів як складових потенціометричного мультибіосенсора
1Солдаткін О. О., 1Назаренко О. А., 2Павлюченко О. С., 2Кукла О. Л., 1Архипова В. М., 1Дзядевич С. В., 1Солдаткін О. П., 1Єльська Г. В.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України
    просп. Науки, 41, Київ, Україна, 03028

Abstract

Розроблено високочутливий та селективний мультибіосенсор на основі низки іммобілізованих ферментів як біоселективних елементів та матриці іоноселективних польових транзисторів – перетворювачів біохімічного сигналу в електричний. Для створення біоселективних елементів мультибіосенсора використано ферменти ацетилхолінестеразу, бутирилхолінестеразу, уреазу, глюкозооксидазу та триферментну систему (інвертаза, мутаротаза, глюкозооксидаза). Отримані біоселективні елементи в прямому ферментному аналізі демонструють високу чутливість до відповідних субстратів. Час проведення аналізу складає 10 хв. Динамічний діапазон визначення субстратів значною мірою залежить від застосованих ферментних систем і знаходиться в межах від 0,1 мМ до 1,5–10 мМ. Досліджено також залежності відгуків мультибіосенсора від рН, іонної сили та буферної ємності розчину. Підібрано оптимальні умови для одночасної роботи всіх біоселективних елементів мультибіосенсора, наведено дані з перехресного впливу субстратів усіх використаних ферментів. Розробленому мультианалізатору притаманна задовільна відтворюваність сигналів.
Keywords: мультибіосенсор, іммобілізовані ферменти, іоноселективні польові транзистори, глюкозооксидаза, прямий аналіз субстратів, інгібіторний аналіз
Повний текст: (PDF, українською) (PDF, англійською)

References

[1] Yatsenko V. Determining the characteristics of water pollutants by neural sensors and pattern recognition methods. J Chromatogr A. 1996;722(1-2):233-43.
[2] Castillo J., Gaspar S., Leth S., Niculescu M., Mortari A., Bontiden I., Soukharev V., Dorneanu S. A., Ryabov A. D., Csoregi E. Biosensors for life quality design, development and applications. Sensors and Actuators B: Chemical. 2004. 102(2):179–194.
[3] Gorobets P. YU., Il'chenko I. N., Lyapunov S. M., Shugayeva Ye. N. Prevalence environmentally dependent disorders of mental development in children aged 4-7 years, with chronic exposure to heavy metals in small doses. Profilaktika zabolevaniy i ukrepleniye zdorov'ya. 2005; 1:14—20.
[4] Schuman S. H., Simpson W. M. A clinical historical overview of pesticide health issues. Occup Med. 1997;12(2):203-7.
[5] Johnson B. L. A review of health-based comparative risk assessments in the United States. Rev Environ Health. 2000;15(3):273-87.
[6] Arkhipova V. N., Dzyadevych S. V., Soldatkin A. P., El'skaya A. V., Jaffrezic-Renault N., Jaffresic H., Martlet C. Multibiosensor based on enzyme inhibition analysis for determination of different toxic substances. Talanta. 2001;55(5):919-27.
[7] Verscheuren K. Handbook of environmental data on organic chemicals. New York: Van Norstrand Reinhold, 1983. 673 p.
[8] Dzantiev B. B., Yazynina E. V., Zherdev A. V., Plekhanova Yu. V., Reshetilov A. N., Chang S. C., McNeil C. J. Determination of the herbicide chlorsulfuron by amperometric sensor based on separation-free bienzyme immunoassay. Sensors and Actuators–2004. 98(2-3):254–261.
[9] Sherma J., Zweig G. Pesticides. Anal Chem. 1983;55(5):57R-70R.
[10] Tran-Minh C., Pandey P. C., Kumaran S. Studies on acetylcholine sensor and its analytical application based on the inhibition of cholinesterase. Biosensors & Bioelectronics. 1990; 5(6):461–471.
[11] Soldatkin O. O., Sosovskaya O. F., Benilova I. V., Gonchar M. V., Korpan Y. I. Enzymatic conductometric sensor for formaldehyde detection in model samples. Biopolym. Cell. 2005; 21(5):425-432
[12] Zhylyak G. A., Dzyadevich S. V., Korpan Y. I., Soldatkin A. P., El'skaya A. V. Application of urease conductometric biosensor for heavy-metal ion determination. Sensors and Actuators B: Chemical. 1995. 24(1-3):145–148.
[13] Kukla A.L., Kanjuk N.I., Starodub N. F., Shirshov Yu. M. Multienzyme electrochemical sensor array for determination of heavy metal ions. Sensors and Actuators B: Chemical. 1999; 57(1-3):213–218.
[14] Moreno L., Merlos A., Abramova N., Jimrenez C., Bratov A. Multi-sensor array used as an «electronic tongue» for mineral water analysis. Sensors and Actuators B: Chemical. 2006. 116(1-2):130–134.
[15] Lurie Yu Yu Handbook of Analytical Chemistry. Moscow: Khimiya, 1967. Vol 3. 230.
[16] Soldatkin A. P., El'skaya A. V., Shul'ga A. A., Netchiporouk L. I., Nyamsi Hendji A. M., Jaffrezic-Renault N., Martelet C. Glucose-sensitive field-effect transistor with additional Nafion membrane. Anal. Chim. Acta. 1993. 283(2):695– 701.
[17] Dzyadevich S. V., Arhipova V. A., Soldatkin A. P., El'skaya A. V., Shul'ga A. A. Glucose conductometric biosensor with Potassium hexacyanoferrate(III) as an oxidizing agent. Anal. Chim. Acta. 1998. 374(1):11–18.
[18] Arkhipova VN, Dziadevich SV, Soldatkin AP, El'skaia AV. Enzyme biosensors for penicillin determination based on conductometric planar electrodes and pH-sensitive field effect transistor. Ukr Biokhim Zh. 1996;68(1):26-31.