Кондуктометрический биосенсор на основе уреазы и аргиназы для количественного определения аргинина в биологических жидкостях

Введение. L-аргинин (2-амино-5-гуанидинвалерианова кислота) - частично-заменимая аминокислота, которая является активным регулятором многочисленных жизненно важных функций организма.

L-аргинин является субстратом для фермента оксид азота синтазы, который отвечает за производство окиси азота (NO) [1], который играет критически важную роль в различных физиологических процессах в организме человека [2]. Определение концентрации L-аргинина в сыворотке крови позволяет диагностировать и изучать особенности течения таких сложных заболеваний, как гепатокарцинома [3], меланома кожи и колоректальный рак [4]. Измерение и контроль концентрации L-аргинина в моче позволяет диагностировать гомозиготную цистинурию [5].

На сегодня определение концентрации L-аргинина в растворах проводят следующими методами: ионообменной хроматографии, флуориметрии, спектрофотометрии, капиллярного, зонного электрофореза, полярографии, проточно-инжекционного анализа, высокоэффективной жидкостной хроматографии [4]. Предложенные методы являются достаточно сложными, дорогостоящими и требуют сложной предварительной подготовки проб. На данный момент, актуальна разработка биосенсоров для определения концентрации аргинина в лекарственных препаратах, для проверки их качества и соответствия требованиям производства.

Цель исследования. Разработка кондуктометрического биосенсора на основе уреазы и аргиназы для количественного определения аргинина в биологических жидкостях.

Материалы и методы. В работе использовали кондуктометрический метод анализа. Для разработки аргининовых биосенсоров были использованы кондуктометрические преобразователи на основе двух пар золотых или платиновых электродов. Иммобилизация ферментов и бычьего сывороточного альбумина на поверхности кондуктометрического преобразователя осуществлялась методом сшивания глутаровым альдегидом (ГА). Измерения проводились в дифференциальном режиме, сигналы с ферментной мембраны сравнивались с сигналами полученными из мембраны сравнения, которая содержит только БСА.

Результаты и обсуждение. Для создания аргининовых биосенсоров было проверено несколько типов иммобилизации ферментов: в парах глутарового альдегида, в капли ГА, адсорбция на нитроцеллюлозе, адсорбция на силикалите и фотополимеризация в PVA-SbQ. Оптимальным оказался метод иммобилизации ферментов в капли ГА. Далее была проведена оптимизация выбранного метода, а именно подобраны оптимальные концентрации уреазы, аргиназы, ГА и определена эффективная продолжительность иммобилизации. Для работы со сложными биологическими жидкостями было исследовано влияние параметров раствора (pH буфера, буферная емкость и ионная сила) на работу биосенсора. Кроме того, было показано, что разработанный биосенсор характеризовался хорошей воспроизводимостью сигналов и операционной стабильностью в течение 5 дней. Биосенсорным методом была проведена проверка концентрации аргинина, в лекарственных препаратах, содержащих аргинин в качестве действующего вещества.

Вывод. Разработанный биосенсор для определения концентрации аргинина в лекарственных препаратах. Подобраны оптимальные условия иммобилизации ферментов во время приготовления биосенсоров. Доказана возможность стабильной и воспроизводимой работы предложенного биосенсора со сложными многокомпонентными растворами. Осуществлена проверка лекарственных средств, содержащих аргинин на концентрацию этой аминокислоты. Полученные результаты хорошо коррелируют с заявленными производителями концентрациями аргинина. Соответственно разработан биосенсор для определения аргинина может с успехом использоваться для контроля качества лекарственных средств.

 

Список літератури

  1. Marc P. McRae. Therapeutic Benefits of L-Arginine: An Umbrella Review of Meta-analyses. J Chiropr Med. 2016; 15(3):184-9.
  2. GadMZ. Anti-aging effects of l-arginine. JARE. 2010; 1 : 169-177
  3. Lam T. L., Wong G. K., Chong H. C. Recombinant human arginase inhibits proliferation of human hepatocellular carcinoma by inducing cell cycle arrest. Cancer Lett. 2009, 277(1)
  4. Г. З. Гайда , Н. €. Стасюк , М. В. Гончар. Методи аналізу l-аргініну. Biotechnologia Acta. - 2014. - Т. 7, № 1.
  5. Morales S. M. Cystinuria: diagnosis and therapeutic approach. An Sist. Sanit. Navar. 2011, 34(3)
Год: 2016
Город: Шымкент
Категория: Медицина