Search

In this work, an amperometric biosensor for determination of choline concentration in biological liquids was optimized. The enzyme choline oxidase was used as a bioselective material and was immobilized by crosslinking with bovine serum albumin via glutaraldehyde on the surface of amperometric platinum disc electrode. Influence of working buffer parameters (buffer capacity, ionic strength and pH) and functional characteristics of the biosensor were investigated. Dependence of activity of the immobilized enzyme on solution pH was showed. Furthermore, biosensor storage stability during long period at different conditions was investigated. The storage at −18 °C showed better results. It was showed, that application of semipermeable membrane – poly-m-phenylenediamine, remarkably decreased of the biosensor response to the interfering substances. The main analytical characteristics of developed biosensor such as sensitivity, linear range, detection limit, noise, drift and reproducibility of responses were investigated. The results show that developed biosensor can be used for choline determination in real biological liquids.

Biosensor technology is a powerful alternative to conventional techniques. Biosensors are analytical devices that respond selectively to analytes in an appropriate sample and convert their concentration into an electrical signal via a combination of a biological recognition system and an electrochemical, optical or other transducer. Different types of biosensors are described in this article. The main features of them are compared. Also mentioned the main areas of its application.

The method of sulfanilamide synthesis described in the article. The historical facts of discovery and application of sulfanilamide drugs are considered. Modern and more perspective derivatives of sulfanilamide are reviewed.

Розроблено глутаматний біосенсор та адаптовано його для аналізу швидкості на- копичення глутамату ізольованими нервовими терміналями головного мозку щурів. Для створення біомембрани біосенсора використовували глутаматоксидазу, коіммобілізовану з бичачим сироватковим альбуміном за допомогою глутарового альдегіду на поверхню амперометричного дискового платинового електроду. Для покращення селективності біосенсора на поверхню електроду наносилась додаткова напівпроникна мембрана на основі поліфенілендіаміну. Проведено оптимізацію умов іммобілізації ферменту на поверхню робочого електроду (перевірено залежність роботи біосенсора від концентрації ферменту, глутарового альдегіду та часу іммобілізації). Досліджено вплив параметрів розчину (іонна сила, буферна ємність, рН ) на роботу біосенсора. Лінійний діапазон роботи біосенсора був 2-600 мкМ глутамату, мінімальна межа визначення становила 0,5-2 мкМ, чутливість - 250-300 нА/мМ. Біосенсор характеризувався доброю відтворюваністю відгуків та операційною стабільністю. З використанням біосенсора виявлено наявність ендогенного глутамату у препаратах ізольо- ваних нервових терміналей головного мозку. Показано, що початкова швидкість Na-залежного накопичення глутамату та його акумуляція нервовими терміналями суттєво не відрізнялись від результатів, отриманих з використанням радіоактивно-міченого L-[14C]глутамату. Проведена робота дозволить широко використовувати розроблений біосенсор у медицині, а також у біохімічних та біотехнологічних дослідженнях, An amperometric glutamate biosensor was developed and adapted for analysis of velocity of glutamate uptake by isolated nerve terminals of rat’s brain. Glutamate oxidase was used for creation of biomembrane of the biosensor; the enzyme was co-immobilized with bovine serum albumin via glutaraldehyde on the surface of platinum disc electrode. Additional semi-permeable membrane based on phenylenediamine was placed onto the surface of the electrode for improvement of selectivity of the biosensor. Conditions for the enzyme immobilization onto the surface of working electrode were optimized (dependence of the biosensor work on concentrations of the enzyme and glutaraldehyde, as well as immobilization time were studied). The influence of parameters of working buffer (ionic strength, buffer capacity, pH) on the biosensor work was investigated. Linear range of the biosensor was 2-600 µM of glutamate, limit of glutamate detection was 0.5-2 µM, sensitivity was 250-300 nA/ mM. The biosensor was characterized by good reproducibility of responses and operational stability. The presence of endogenous glutamate in preparations of isolated nerve terminals of brain was shown by using the biosensor. It was demonstrated that the initial rate of Na-dependent glutamate uptake and accumulation by the nerve terminals measured by the biosensor were not significantly different from the results obtained by using radioactive-labeled L-[14C] glutamate. The described work will allow wide usage of the developed biosensor in medicine, as well as in biotechnological and biochemical studies., Разработан глутаматный биосенсор и адаптирован для анализа скорости накопления глутамата изолированными нервными терминалями головного мозга крыс. Для создания биомембраны биосенсора использовали глутаматоксидазу, которая была коиммобилизирована с бычьим сывороточным альбумином с помощью глутарового альдегида на поверхность амперометрического дискового платинового электрода. Для улучшения селективности биосенсора на поверхность рабочего электрода наносилась дополнительная полупроницаемая мембрана на основе полифенилендиамина. Проведена оптимизация условий иммобилизации фермента на поверхность рабочего электрода (проверено зависимость работы биосенсора от концентрации фермента, глутарового альдегида и времени иммобилизации). Исследовано влияние параметров раствора (ионная сила, буферная емкость, рН) на работу биосенсора. Линейный диапазон работы биосенсора был 2-600 мкМ глутамата, минимальный предел определения составлял 0,5-2 мкМ, чувствительность – 250-300 нА/мМ. Биосенсор характеризовался хорошей воспроизводимостью откликов и операционной стабильностью. С использованием биосенсора выявлено наличие эндогенного глутамата в препаратах изолированных нервных терминалей головного мозга. Показано, что начальная скорость Na-зависимого накопления глутамата и его аккумуляция нервными терминалями существенно не отличались от результатов, полученных с использованием радиоактивно-меченого L- [14C] глутамата. Проведенная работа позволит широко использовать этот биосенсор в медицине, а также в биохимических и биотехнологических исследованиях.

Aim. Development of an amperometric biosensor for measuring choline concentration in water samples. Methods. A bioselective element of the biosensor was created using choline oxidase which was covalently immobilized by glutaraldehyde crosslinking with bovine serum albumin on the surface of an amperometric platinum disk electrode. Results. The conditions of the bioselective element formation (the enzyme and glutaraldehyde concentrations, time of procedure) were optimized. The biosensor developed was characterized by good response reproducibility over hours of continuous operation. The linear range of substrate determination ranged from 10 µM to 1000 µM, a limit of choline detection – 1–3 µM, the biosensor sensitivity was 25–30 nA/mM. An effect of interfering substances was significantly reduced by the application of an additional semipermeable poly-m-phenylenediamine (PPD) membrane. Conclusions. The developed biosensor is well-suited for choline determination in water samples. Мета. Розробка амперометричного біосенсора для визначення концентрацій холіну у водних зразках. Методи. Для створення біоселективного елементу біосенсора використовували холін оксидазу, що була іммобілізована ковалентною зшивкою глутаровим альдегідом з бичачим сироватковим альбуміном на поверхню амперометричного дискового платинового електроду. Результати. Було проведено оптимізацію умов формування біоселективного елементу на поверхню перетворювача (концентрація ферменту і глутарового альдегіду та час іммобілізації). Біосенсор характеризується доброю відтворюваністю відгуків впродовж декількох годин безперервної роботи. Лінійний діапазон визначення субстрату знаходився в межах від 10 мкМ до 1000 мкМ, мінімальна межа визначення холіну – 1–3 мкМ, чутливість біосенсора 25–30 нА/мМ. Завдяки використанню додаткової напівпроникної мембрани з полі-m-фенілендіаміну (ПФД) було значно зменшено вплив інтерферентів на роботу біосенсора. Висновки. Показано, що розроблений біосенсор добре підходить для визначення холіну у водних зразках. Цель. Разработка амперометрического биосенсора для определения концентраций холина в водных образцах. Методы. Для создания биоселективного элемента использовали холин оксидазу, иммобилизованную ковалентной сшивкой глутаровым альдегидом с бычьим сывороточным альбумином на поверхность амперометрического дискового платинового электрода. Результаты. Была проведена оптимизация условий формирования биоселективного елемента на поверхность преобразователя (концентрация фермента и глутарового альдегида та время иммобилизации). Биосенсор характеризируется хорошей воспроизводимостью откликов на протяжении нескольких часов непрерывной работы. Линейный диапазон определения субстрата находился в пределах от 10 мкМ до 1000 мкМ, минимальная граница определения холина – 1–3 мкМ, чувствительность биосенсора 25–30 нА/мМ. Благодаря использованию дополнительной полупроницаемой мембраны с поли-м-фенилендиамина (ПФД) было значительно уменьшено влияние интерферентов на работу биосенсора. Выводы. Показано, что разработанный биосенсор хорошо применим для определения холина в водных образцах.