Biopolym. Cell. 2014; 30(4):291-298.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008A3
Молекулярна та клітинна біотехнології
Розробка нового методу на основі адсорбції ферменту на силікаліті та нано-бета цеоліті для створення амперометричних біосенсорів
1, 2Солдаткін О. О., 3Озансой Касап Б., 3, 4Аката Курк Б., 1, 2Солдаткін О. П., 1, 2Дзядевич С. В., 1Єльська Г. 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. Центральна лабораторія, Близькосхідний технічний університет
    Анкара, Туреччина, 06531
  4. Відділ Мікро і Нанотехнології, Близькосхідний технічний університет
    Анкара, Туреччина, 06531

Abstract

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.
Keywords: біосенсор, амперометричний перетворювач, адсорбція ферментів, силікаліт, нано-бета цеоліт, глюкозооксидаза
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] 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.
[2] 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.
[3] 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.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 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.
[7] 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.
[8] 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.
[9] 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.
[10] 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.
[11] 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.
[12] 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.
[13] 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.
[14] 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.
[15] 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.
[16] 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.
[17] 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.
[18] 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.
[19] 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.
[20] 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.
[21] Dzyadevych SV. Amperometric biosensors. Key work principles and features of transducers of different generations. Biopolym Cell. 2002; 18(1):13–25.
[22] 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.
[23] 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.
[24] 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.