Высокоэффективные лактатные биосенсоры на основе инженерии иммобилизованной лактатоксидазы

• Автор: Прибиль, Медея Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Лактат

1.1. Актуальность определения лактата

1.2. Методы определения лактата

1.3. Неинвазивный мониторинг лактата

Глава 2. Электрохимические биосенсоры

2.1. Принцип действия и классификация биосенсоров

2.2. Амперометрические биосенсоры для определения лактата
Глава 3. Электрокатализаторы окисления и восстановления пероксида водорода
3.1. Физико-химические характеристики электрокатализаторов окисления и восстановления пероксида водорода
3.2. Берлинская лазурь
3.3. Использование берлинской лазури для создания биосенсоров первого поколения
Глава 4. Иммобилизация ферментов при конструировании биосенсоров
4.1. Методы иммобилизации ферментов
4.2. Иммобилизация лактатоксидазы
4.3. Мембраны на основе силоксанов
4.4. Мембраны на основе нафиопа
Глава 5. Сканирующая электрохимическая микроскопия
5.1. Общие сведения
5.2. Принцип работы сканирующего электрохимического микроскопа
5.3. Гибкие тшнарпые микроэлектроды в качестве зондов для сканирующей электрохимической микроскопии
Глава 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
6.1. Материалы
6.2. Оборудование
6.3. Методы
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 7. Высокочувствительный биосенсор для определения лактата на основе лактатоксидазы и мембран с использованием силоксана
7.1. Получение электродов, модифицированных берлинской лазурью
7.2. Использование силоксана для иммобилизации фермента па поверхность планарных электродов, модифицированных берлинской лазурью
7.3. Использование сканирующей электрохимической микроскопии для скрининга ферментсодержащих мембран различного состава

7.3.1. Изготовление гибких планарных микроэлектродов и модификация их берлинской лазурью
7.3.2. Аналитические характеристики микросенсоров для определения пероксида водорода
в качестве зондов для сканирующей электрохимической микроскопии
7.3.3. Получение изображения ферментсодержащей мембраны с использованием сканирующего электрохимического микроскопа
7.3.4. Получение трехмерного изображения ферментсодержащих мембран с использованием сканирующего электрохимического микроскопа
7.4. Лактатные биосенсоры на основе фермешпсодержащих силоксаиовых мембран различной плотности
7.5. Использование методов сканирующей электронной и лазерной микроскопии и профилометра для исследования ферментсодержащих мембран
7.6. Аналитические характеристики высокочувствительного биосенсора для определения лактата
Глава 8. Биосенсор для определения высоких (миллимолярных) концентраций лактата
8.1. Методы сдвига диапазона определяемых концентраций в область высоких значений
8.2. Использование перфторсульфонироваиного полимера для иммобилизации лактатоксидазы при создании биосенсоров для определения лактата
8.3. Скрининг различных составов ферментсодержащих мембран с использованием сканирующей электрохимической микроскопии
8.4. Линейные сканирования двух ферментсодержащих мембран в растворах лактата
8.5. Сканирование четырех проб лактатоксидазы в смешанных мембранах методом
сканирующей электрохимической микроскопии
8.6. Использование смешанных мембран для иммобилизации лактатоксидазы при создании пактатных биосенсоров
8.7. Аналитические характеристики биосенсора для определения высоких содержаний лактата
Глава 9. Создание неинвазивного монитора состояния гипоксии
9.1. Модельная проточная тонкослойная ячейка со встроенным биосенсором для определениеі лактата
9.2. Создание неинвазивного монитора состояния гипоксии
9.3. Непрерывный мониторинг лактата в поте в состоянии покоя и в процессе физической
нагрузки
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
БЛ берлинская лазурь
лод лактатоксидаза
год глюкозооксидаза
лдг лактатдегидрогеназа
силоксан у-аминопропилтриэтоксисилан
ПФС перфторсульфонированный полимер (аналог нафиона)
НАД никотинамидадениндинуклеотид
ПАНО порог анаэробного обмена
КВВ конденсат выдыхаемого воздуха
пэ планарный электрод
ПЭТФ полиэтилентерефталат
ПИА проточно-инжекционный анализ
ДВА циклическая вольтамперометрия/вольтамперограмма
СЭМ сканирующая электронная микроскопия
сэхм сканирующая электрохимическая микроскопия
слм сканирующая лазерная микроскопия
фоновый электролит 0.1 МКС1,0.1 МНС
буферный раствор 0.05 М КН2Р04, 0.1 М КС1, pH 6.
км кажущаяся константа Михаэлиса

Химический синтез БЛ может быть проведен путем смешивания ионов железа и гексацианоферрата с различной степенью окисления атомов железа, то есть, возможны оба варианта: Бе3+ + [Рем(С14)6]4" или Бе2+ + [Реш(С1ф)6]3 Осаждение БЛ на электродах проводится из водных растворов, содержащих смесь ионов железа Ре3+ и феррацианида [РеИ1(СН)6] 3", либо самопроизвольно, либо при протекании катодного тока. Первое электрохимическое осаждение БЛ было осуществлено японскими учеными в 1982 году из водных растворов, содержащих ионы Ре3+ и |Теш(СМ)б]3’ в гальваностатическом режиме, при этом наблюдали за изменением потенциала рабочего электрода с течением времени [112]. Полученные кристаллы проанализированы методом циклической вольтамперометрии.
Хронопотенциометрические исследования эквимолярных растворов феррицианида и трехвалентного железа демонстрируют наличие двух плато: при 0/70 В и при 0/40 В [113]. Эти плато соответствуют восстановлению открытого ранее комплекса Реш[Реш(С1М)6] [114] и ионов трехвалентного железа. Циклическая вольтамперограмма (ЦВА) электрода, модифицированного БЛ, представлена на рис. 6.

Рис. 6. Циклическая вольтамперограмма электрода, модифицированного берлинской лазурью, в растворе 0.1 М НС1 / 0.1 М КС1 [107].
На ЦВА пленок БЛ в растворах электролитов, представленной на рис. 6, можно выделить две пары пиков редокс-активности: положение первой пары соответствует формальному потенциалу 0.15 В и характеризует переход берлинской лазури в восстановленную бесцветную форму, именуемую берлинский