Формальдегідний кондуктометричний біосенсор на основі рекомбінантної формальдегіддегідрогенази дріжджів Наnsenula polymorpha

Abstract

Для розробки кондуктометричного біосенсора, чутливого до формальдегіду, використано золоті гребінчасті планарні електроди та NAD⁺⁻ і глутатіон-залежну формальдегіддегідрогеназу, виділену з клітин рекомбінантного штаму Tf 11-6 термотолерантних дріжджів Н. polymorpha, здатних до надпродукування цього ферменту. Запропоновано новий підхід до створення біоелемента сенсора, який включає іммобілізацію у біоселективному шарі низькомолекулярних кофакторів (NAD⁺ та глутатіону) і дозволяє проводити багаторазовий аналіз без їхнього внесення в зразок. Крім того, зникає необхідність у регенерації NAD⁺ за рахунок його високої локальної концентрації в мембрані. Досліджено залежність величини сигналу біосенсора від концентрації аналіту, величини рН та концентрації буфера. Вивчено також операційну стабільність, стабільність при зберіганні та селективність створеного біосенсора. Лінійний динамічний діапазон визначення концентрації формальдегіду становить 1–100 мМ .

Gold interdigitated planar electrodes and NAD⁺⁻ and glutathione-dependent formaldehyde dehydrogenase, isolated from the recombinant strain Tf 11-6 of the thermotolerant yeast H. polymorpha, were used for development of formaldehyde-sensitive conductometric biosensor. Novel approach to the preparation of sensor bioelement, including immobilisation of low-molecular cofactors (NAD⁺ and glutathione) in bioselective layer as well as allowing multiple assays without addition of the cofactors to the analyzed sample, was proposed. Dependence of biosensor response on analyte concentration, pH value, and buffer concentration was investigated using model samples. Selectivity, operational and storage stabilities of the developed sensor were studied. A linear detection range for formaldehyde was shown to be 1–100 mM.

Для разработки кондуктометрического биосенсора, чувствительного к формальдегиду, использованы золотые гребенчатые планарные электроды, NAD⁺⁻ и глутатион-зависимую формальдегиддегидрогеназу, полученную из клеток рекомбинантного штамма Tf 11-6 термотолерантных дрожжей Н. polymorpha, способных сверхпродуцировать этот фермент. Предложен новый подход к созданию биоэлемента сенсора, подразумевающий иммобилизацию низкомолекулярных кофакторов (NAD⁺ и глутатиона) в биоселективной матрице, что делает возможным проведение многократного анализа без их внесения в исследуемый образец. Кроме того, исчезает необходимость регенерации NAD⁺ за счет его высокой локальной концентрации в мембране. Изучена зависимость величины сигнала биосенсора от концентрации измеряемого вещества, величины рН и концентрации буфера. Исследована также операционная стабильность, стабильность при хранении и селективность созданного биосенсора. Линейный диапазон измерения концентрации формальдегида составляет 1–100 мМ .