Ензимний кондуктометричний сенсор для визначення концентрації формальдегіду у модельних зразках

Abstract

Для розробки біосенсора, чутливого до формальдегіду, використано тонкоплівкові планарні електроди і бактерійну формальдегіддегідрогеназу Pseudomonas putida. Запропоновано новий підхід до створення біоселектив ної мембрани сенсора, який дозволяє визначати концентрацію формаль­дегіду без використання екзогенного NAD в аналізованому зразку та проводити виміри на одному й тому ж перетворювачі без регенерації NAD через його високу (100 мМ) локальну концентрацію у мембрані. Час аналізу формальдегіду в розчині не перевищує 2 хв і 10 с у стаціонарному і кінетичному режимах вимірювання сигналів кондуктометричного біосенсора відповідно. Лінійний динамічний діапазон концентрації формальдегіду, яку можна визначити, знаходиться в межах 1–50 мМ. Досліджено залежність величини сигналу біосенсора від pH, концентрації буфера та іонної сили. Вивчено також операційну стабільність, стабільність при зберіганні і селективність створеного кондуктометричного біосенсора.

Для разработки биосенсора, чувствительного к формальдеги­ду, использовали тонкопленочные планарные электроды и бактериальную формальдегиддегидрогеназу Pseudomonas putida ю Предложен новый подход к созданию биоселективной, мембра­ны сенсора, позволяющий определять концентрацию формаль­дегида без использования экзогенного NAD в анализируемом образце и проводить измерения на одном и том же преобразо­вателе без необходимости регенерации NAD из-за его высокой (100 мМ) локальной концентрации в мембране. Время анализа формальдегида не превышает 2 мин и 10 с соответственно в стационарном и кинетическом режимах измерения сигналов кондуктометрического биосенсора. Линейный динамический диапазон определяемой концентрации формальдегида находит­ся в пределах 1—50 мМ. Исследованы зависимость величины сигнала биосенсора от рН, концентрации буфера и ионной силы, а также операционная стабильность, стабильность при хранении и селективность созданного кондуктометрического биосенсора.

Thin-film planar electrodes and formaldehyde dehydrogenase from Pseudomonas putida have been used for the development of formaldehyde-sensitive enzyme conductometric biosensor. A new approach to create a biologically active sensor membrane has been proposed. This approach allows to detect formaldehyde concentration without usage of exogenous NAD in the analyzed sample since the biomembrane contains NAD at high concentration (100 mM). Moreover, because of this the formaldehyde concentration can be measured many times with the same transducer without NAD regeneration. The time of formaldehyde analysis in the solution is no longer than 2 min and 10 s in steady-state and kinetic modes of the biosensor signal measuring, respectively. The linear dynamic range of the sensor output signals corresponds to 1–50 mM formaldehyde concentration. The optimal values of pH, buffer capacity and ionic strength have been determined. Operational stability, storage stability and selectivity of the developed conductometric biosensor have also been analyzed.