Biopolym. Cell. 2018; 34(5):367-373.
Молекулярная и клеточная биотехнологии
Амперометрический глюкозный биосенсор с IrNPs/Ludox модифицированной ферментной матрицей
1Шкотова Л.В., 3Волошина И.Н., 2Ковальчук В.В, 1Жибак Т. М., 1, 2Дзядевич С.В.
  1. Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины
    ул. Академика Заболотного, 150, Киев, Украина, 03143
  2. Институт высоких технологий,
    Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко
    пр. Академика Глушкова 2 кор 5, Киев, Украина, 03022
  3. Киевский национальный университет технологий и дизайна
    ул. Немировича-Данченко, 2, Киев, Украина, 01011

Abstract

Цель. Разработать биосенсор на основе глюкозооксидазы (1.1.3.4) из Aspergillus niger, иммобилизованной в матрице IrNPs/Ludox/GOx, для определения глюкозы в реальных жидкостях. Методы. Для получения высокоселективного и чувствительного определения концентрации глюкозы ферментная мембрана была функционализирована наночастицами Ir (IrNP) и кремниевым композитом Ludox. Ферментный селективный слой был образован на поверхности платинового дискового электрода путем иммобилизации в парах глутарового альдегида. Результаты. Изучены вольамперометрические характеристики преобразователей, модифицированных матрицей IrNPs/Ludox/GOx, исследована их работа. Оптимизирован метод иммобилизации фермента на поверхность амперометрических преобразователей для возможности проведения анализов в реальных образцах. При сравнении работы немодифицированных и модифицированных преобразователей, показано улучшение чувствительности биосенсора. Исслледованы аналитические характеристики амперометрических преобразователей: предел обнаружения - 0,1 мкм (s/n=3), линейный рабочий диапазон – 0,05–3,2 мм, чувствительность –106 мА×М1×см–2. Выводы. Разработанный биосенсор показал высокую чувствительность и может быть использован в дальнейших экспериментах с реальными образцами. Применение матрицы, модифицированной кремниевым композитом и нанометаллами, открывает новые возможности для иммобилизации ферментов при разработке новых электрохимических биосенсоров.
Keywords: амперометнрический биосенсора, Ir наночастицы, кремний, глюкозооксидаза

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.