Biopolym. Cell. 2017; 33(2):124-134.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.00094A
Молекулярна та клітинна біотехнології
Високоселективний амперометричний біосенсор для визначення сечової кислоти в реальних зразках
1Зінченко О. А., 1Шкотова Л. В., 2Кулинич Т. Ю., 3Зінкіна О. О., 1, 3Солдаткін О. П.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська, 64, Київ, Україна, 01601
  3. Інститут високих технологій,
    Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    пр. Академіка Глушкова 2, кор. 5, Київ, Україна, 03022

Abstract

Мета. Розробити амперометричний біосенсор на основі іммобілізованої урікази (1.7.3.3) з Arthrobacter Globiformis і платинового дискового електрода для визначення сечової кислоти в біологічних рідинах. Методи. Для досягнення високоселективного визначення концентрації сечової кислоти на поверхні платинового дискового електрода сфо-рмована додаткова напівпроникна мембрана шляхом електрополімерізаціі м-фенілендіаміна. Ферментний селективний шар сформований на полі-м-фенілендіаміновій мембрані з використанням урікази, що іммобілізована в матриці БСА, в якості зшиваючого агента використовували нетоксичний поліетиленгліколь дигліцидиловий естер (ПЕГДЕ). Результати. Досліджено вплив інтерферуючих речовин: аскорбінової кислоти, цистеїну, сечовини, глюкози, глутамінової кислоти, молочної кислоти на активність розробленого біосенсору і показана відсутність впливу цих електрохімічно активних речовин на відгук біосенсора, що свідчить про дуже високу селективність розробленого біосенсора. Визначені наступні характеристики біосенсора: мінімальна концентрація, що визначалась 0.001 мM (s/n = 3), робочий лінійний діапазон 0.008–0.218 мM, чутливість 165 мкА∙мМ–1 см–2. Також досліджені і пока-зані операційна стабільність біосенсора і його стабільність при зберіганні. Висновки. Апробація розробленого біо-сенсора при аналізі реальних зразків сечі показала хорошу кореляцію даних із класичним спектрофотометричним методом (коефіцієнт кореляції r = 0.99). Таким чином, даний біосенсор є перспективним методом і може бути застосований в медичній діагностиці для визначення сечової кислоти в реальних зразках.
Keywords: уріказа, амперометричний біосенсор, сечова кислота, м-фенілендіамін, поліетиленгліколь дигліцидиловий естер.
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Lesch M, Nyhan WL. A Familial disorder of uric acid metabolism and central nervous system function. Am J Med. 1964;36:561–70.
[2] Maksudova A, Salikhov I, Habirov R, Halfina T. The gout. Moscow: Medpress-inform, 2012. 96 p.
[3] Heinig M, Johnson RJ. Role of uric acid in hypertension, renal disease, and metabolic syndrome. Cleve Clin J Med. 2006;73(12):1059-64.
[4] Alderman M, Aiyer KJ. Uric acid: role in cardiovascular disease and effects of losartan. Curr Med Res Opin. 2004;20(3):369-79.
[5] Raj C, Ohsaka T. Voltammetric detection of uric acid in the presence of ascorbic acid at a gold electrode modi-fied with a self-assembled monolayer of heteroaromatic thiol. J Electroanal Chem. 2003; 540: 69–77.
[6] Isdale IC, Buchanan MJ, Rose BS. Serum uric acid estimation. A modified chemical method. Ann Rheum Dis. 1966;25(2):184–5.
[7] Lorentz K, Berndt W. Enzymic determination of uric acid by a colorimetric method. Anal Biochem. 1967; 18(1):58–63.
[8] Hong H-C, Huang H-J. Flow injection analysis of uric acid with a uricase-and horseradish peroxidase-coupled Sepharose column based luminol chemiluminescence system. Anal Chim Acta. 2003, 499(1-2):41–6.
[9] He D, Zhang Z, Huang Y, Hu Y, Zhou H, Chen D. Chemiluminescence microflow injection analysis system on a chip for the determination of uric acid without enzyme. Luminescence. 2005;20(4–5):271–5.
[10] Galbán J, Andreu Y, Almenara MJ, de Marcos S, Castillo JR. Direct determination of uric acid in serum by a fluorometric-enzymatic method based on uricase. Talanta. 2001;54(5):847–54.
[11] Abdullin IF, Bakanina YuN, Turova EN, Budnikov GK. Determination of uric acid by voltammetry and coulometric titration. J Anal Chem. 2001; 56(5): 45356.
[12] Rocha DL, Rocha FRP. A flow-based procedure with solenoid micro-pumps for the spectrophotometric determina-tion of uric acid in urine. Microchem J. 2010; 94(1):53–9.
[13] Perelló J, Sanchis P, Grases F. Determination of uric acid in urine, saliva and calcium oxalate renal calculi by high-performance liquid chromatography/mass spectrometry. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2005;824(1–2):175–80.
[14] Dai X, Fang X, Zhang C, Xu R, Xu B. Determination of serum uric acid using high-performance liquid chroma-tography (HPLC)/isotope dilution mass spectrometry (ID-MS) as a candidate reference method. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2007;857(2):287–95.
[15] Xu DK, Hua L, Li ZM, Chen HY. Identification and quantitative determination of uric acid in human urine and plasma by capillary electrophoresis with amperometric detection. J Chromatogr B Biomed Sci Appl. 1997;694(2):461–6.
[16] Soldatkin AP, Dzyadevych SV, Korpan YI, Sergeyeva TA, Arkhypova VN, Biloivan OA, Soldatkin OA, 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.
[17] Vasylieva N, Marinesco S, Enzyme Immobilization on Microelectrode Biosensors, in: Microelectrode Biosensors. Eds. Marinesco S, Dale N, Neuromethods, 2013: 95-114.
[18] Vasylieva N, Maucler C, Meiller A, Viscogliosi H, Lieutaud T, Barbier D, Marinesco S. Immobilization method to preserve enzyme specificity in biosensors: consequences for brain glutamate detection. Anal Chem. 2013;85(4):2507–15.
[19] 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.
[20] Schuvailo OM, Soldatkin OO, Lefebre A, Cespuglio R, Soldatkin AP. Highly selective microbiosensors for in vivo measurement of glucose, lactate and glutamate. Anal Chim Acta. 2006; 573–574:110–6.
[21] Goriushkina TB, Shkotova LV, Gayda GZ, Klepach HM, Gonchar MV, Soldatkin AP, Dzyadevych SV. Amperometric biosensor based on glycerol oxidase for glycerol determination. Sens Actuators B. 2010, 144(2):361–7.
[22] Lurie Yu. Handbook of analytical chemistry. Moscow: Chemistry, 1967.
[23] Trevan M. Immobilized enzymes: An introduction and applications in biotechnology. John Wiley & Sons, Chichester. 1980.
[24] Zhao Y, Yang X, Lu W, Liao H, Liao F. Uricase based methods for determination of uric acid in serum. Micro-chim Acta. 2009; 164(1-2):1–6.