Biopolym. Cell. 2018; 34(5):367-373.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000984
Молекулярна та клітинна біотехнології
Амперометричний глюкозний біосенсор з IrNPs/Ludox модифікованою ферментною матрицею
1Шкотова Л.В., 3Волошина І.М., 2Ковальчук В.В, 1Жибак Т. М., 1, 2Дзядевич С.В.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. Інститут високих технологій,
    Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    пр. Академіка Глушкова 2, кор. 5, Київ, Україна, 03022
  3. Київський національний університет технологій та дизайну
    вул. Немировича-Данченка, 2, Київ, Україна, 01011

Abstract

Мета. Розробити амперометричний біосенсор на основі іммобілізованої глюкозооксидази (1.1.3.4) з Aspergillus niger, іммобілізованій в матриці IrNPs/Ludox/GOx, для виявлення глюкози в реальних рідинах. Методи. Для отримання високоселективного та чутливого визначення концентрації глюкози ферментна мембрана була функціоналізована наночастинками Ir (IrNP) та кремнієвим композитом Ludox. Ферментний селективний шар був утворений на поверхні платинового дискового електроду шляхом іммобілізації в парах глутарового альдегіду. Результати. Вивчено вольтамперометричні характеристики перетворювачів, модифікованих матрицею IrNPs/Ludox/GOx, досліджено їх роботу. Оптимізовано метод іммобілізації ферменту на поверхню амперометричних перетворювачів для можливості проведення аналізів в реальних зразках. При порівнянні роботи немодифікованих та модифікованих перетворювачів, показано поліпшення чутливості біосенсора. Досліджено аналітичні характеристики амперометричних перетворювачів: межа виявлення – 0,1 мкМ (s/n = 3), лінійний робочий діапазон – 0,05–3,2 мМ, чутливість – 106 мА×М–1×см–2. Висновки. Розроблений біосенсор продемонстрував високу чутливість та може бути використаний у подальших експериментах з реальними зразками. Застосування матриці, модифікованої кремнієвим композитом та нанометалами, відкриває нові можливості для іммобілізації ферментів при розробці нових електрохімічних біосенсорів
Keywords: амперометричний біосенсор, Ir наночастинки, кремній, глюкозооксидаза
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Wang J. Electrochemical glucose biosensors. Chem Rev. 2008;108(2):814-25.
[2] Kong T, Chen Y, Ye Y, Zhang K, Wang Z, Wang X. An amperometric glucose biosensor based on the immobilization of glucose oxidase on the ZnO nanotubes. Sens Actuators B Chem. 2009;138(1):344−50.
[3] Park S, Boo H, Chung TD. Electrochemical non-enzymatic glucose sensors. Anal Chim Acta. 2006;556(1):46-57.
[4] Bai L, Yuan R, Chai Y, Zhuo Y, Yuan Y, Wang Y. Simultaneous electrochemical detection of multiple analytes based on dual signal amplification of single-walled carbon nanotubes and multi-labeled graphene sheets. Biomaterials. 2012;33(4):1090-6.
[5] Zhai D, Liu B, Shi Y, Pan L, Wang Y, Li W, Zhang R, Yu G. Highly sensitive glucose sensor based on pt nanoparticle/polyaniline hydrogel heterostructures. ACS Nano. 2013;7(4):3540-6.
[6] Yang Z, Zong X, Ye Z, Zhao B, Wang Q, Wang P. The application of complex multiple forklike ZnO nanostructures to rapid and ultrahigh sensitive hydrogen peroxide biosensors. Biomaterials. 2010;31(29):7534-41.
[7] El-Refaei SM, Saleh MM, Awad MI. Enhanced glucosee at a binary catalyst of manganese and nickel oxides modified glassy carbon electrode. J Power Sources. 2013;223:125−8.
[8] Dai Z, Liu S, Ju H, Chen H. Direct electron transfer and enzymatic activity of hemoglobin in a hexagonal mesoporous silica matrix. Biosens Bioelectron. 2004;19(8):861-7.
[9] Bharathi S, Nogami M. A glucose biosensor based on electrodeposited biocomposites of gold nanoparticles and glucose oxidase enzyme. Analyst. 2001;126(11):1919-22.
[10] Rao Chepuri RK, Trivedi DC. Chemical and electrochemical depositions of platinum group metals and their applications. Coord Chem Rev. 2005;249(5-6):613–31.
[11] Shkotova LV, Slast'ia EA, Zhyliakova TA, Soldatkin OP, Schuhmann W, Dziadevych SV. [Amperometric biosensor for ethanol analysis in wines and grape must during wine fermentation]. Ukr Biokhim Zh (1999). 2005;77(1):96-103.
[12] Manca P, Scanu R, Zucca A, Sanna G, Spano N, Pilo M. Electropolymerization of a Ru(II)–terpyridine complex ethynyl–terthiophene functionalized originating different metallopolymers. Polymer. 2013;54(14):3504–9.