PL212346B1 - Biosensor warstwowy do wykrywania związków fenolowych - Google Patents
Biosensor warstwowy do wykrywania związków fenolowychInfo
- Publication number
- PL212346B1 PL212346B1 PL389041A PL38904109A PL212346B1 PL 212346 B1 PL212346 B1 PL 212346B1 PL 389041 A PL389041 A PL 389041A PL 38904109 A PL38904109 A PL 38904109A PL 212346 B1 PL212346 B1 PL 212346B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- biosensor
- benzothiadiazole
- diyl
- alt
- nonylphenoxazine
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 6
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 title claims description 6
- FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-benzothiadiazole Chemical compound C1=CC=C2SN=NC2=C1 FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- SZEMGTQCPRNXEG-UHFFFAOYSA-M trimethyl(octadecyl)azanium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C SZEMGTQCPRNXEG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- OYHQOLUKZRVURQ-NTGFUMLPSA-N (9Z,12Z)-9,10,12,13-tetratritiooctadeca-9,12-dienoic acid Chemical compound C(CCCCCCC\C(=C(/C\C(=C(/CCCCC)\[3H])\[3H])\[3H])\[3H])(=O)O OYHQOLUKZRVURQ-NTGFUMLPSA-N 0.000 claims description 3
- OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N Linoleic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N 0.000 claims description 2
- OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N linoleic acid Natural products CCCCC\C=C/C\C=C\CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N 0.000 claims description 2
- 235000020778 linoleic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 108010058683 Immobilized Proteins Proteins 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 description 2
- LGDAGYXJBDILKZ-UHFFFAOYSA-N [2-methyl-1,1-dioxo-3-(pyridin-2-ylcarbamoyl)-1$l^{6},2-benzothiazin-4-yl] 2,2-dimethylpropanoate Chemical compound CC(C)(C)C(=O)OC=1C2=CC=CC=C2S(=O)(=O)N(C)C=1C(=O)NC1=CC=CC=N1 LGDAGYXJBDILKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- OHDRQQURAXLVGJ-HLVWOLMTSA-N azane;(2e)-3-ethyl-2-[(e)-(3-ethyl-6-sulfo-1,3-benzothiazol-2-ylidene)hydrazinylidene]-1,3-benzothiazole-6-sulfonic acid Chemical compound [NH4+].[NH4+].S/1C2=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C2N(CC)C\1=N/N=C1/SC2=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C2N1CC OHDRQQURAXLVGJ-HLVWOLMTSA-N 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241000897241 Acinetobacter sp. ADP1 Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical group ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- YARKTHNUMGKMGS-LQGKIZFRSA-N chembl3193980 Chemical compound COC1=C(O)C(OC)=CC(\C=N\N=C\C=2C=C(OC)C(O)=C(OC)C=2)=C1 YARKTHNUMGKMGS-LQGKIZFRSA-N 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical group 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M monosodium L-glutamate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M 0.000 description 1
- 235000013923 monosodium glutamate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004223 monosodium glutamate Substances 0.000 description 1
- CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N ortho-hydroxyaniline Natural products NC1=CC=CC=C1O CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007981 phosphate-citrate buffer Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Chemical group 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Chemical group 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest biosensor warstwowy, przeznaczony do wykrywania fenolu i jego pochodnych w przemyśle spożywczym oraz w środowisku wodnym.
Bioczujniki składają się z dwóch zasadniczych elementów: warstwy receptorowej w postaci materiału biologicznego i zespolonego z nim przetwornika elektrycznego lub optycznego, w którym efekt oddziaływania elementu biologicznego na substancję oznaczaną, jest przekształcany na sygnał elektryczny. Biosensory coraz częściej wykorzystywane są w badaniach środowiska, analityce medycznej w przemyśle spożywczym oraz do kontroli procesów technologicznych w wielu gałęziach przemysłu.
W selektywnych biosensorach, stosowanych do diagnozowania substancji toksycznych w środowisku, materiałem biologicznym bywa enzym, przeciwciała, żywe mikroorganizmy, tkanki roślinne lub zwierzęce.
Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP2083015 znane są biosensory, których część biologicznie aktywna wiązana jest kowalencyjnie w porowatych polipeptydach tworząc charakterystyczne układy poro-sensorowe. Z innego europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 1630234, znany jest jednoelektrodowy biosensor zbudowany z użyciem membrany do dializ. Bioczujnik tego typu posiada elektrodę pokrytą filmem otrzymanym z mieszaniny hydrofilowego polimeru przewodzącego oraz enzymu.
Ze zgłoszenia nr EP 2082038 znany jest sensor biologiczny do wykrywania toluenu i ksylenu zbudowanego z transformowanych szczepów ACINETOBACTER BAYLYI ADP1. Innym bioczujnikiem znanym ze zgłoszenia nr EP 1672353 jest biosensor do wykrywania toksyn w żywych tkankach, którego działanie opiera się na detekcji różnicy stężeń soli, zmian pH i polaryzacji między błonami zbudowanymi z ciekłych kryształów. Urządzenie to ma charakter fluorescencyjny.
Europejskie zgłoszenie patentowe nr EP 2008098 dotyczy metod wytwarzania i aplikacji sensora biologicznego do wykrywania obecności glutaminianu sodu w artykułach spożywczych.
W zgłoszeniu patentowym EP 1790984 ujawniony jest bioczujnik, stabilny w warunkach utleniania. Urządzenie to zbudowane jest z białek kowalencyjnie immobilizowanych do grup karboksylowych w hydrożelu modyfikowanym epichlorohydryną lub polisacharydami. Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US 20050705216 znany jest warstwowy biosensor, w którym chemoczułą warstwę stanowi metal. Tego typu biosensor jest trwały, charakteryzuje go silniejszy sygnał pomiarowy.
Kolejne europejskie zgłoszenie nr EP 1826564 dotyczy polimerowych matryc służących do pułapkowania białek enzymatycznych. Hydrofilowy charakter stosowanych polimerów i związana z tym obecność wielu grup funkcyjnych umożliwia kowalencyjną immobilizację białek.
W wynalazku według zgłoszenia patentowego nr EP 1828759, mediacyjny charakter rutynowych kompleksów został wykorzystany w konstrukcji warstwowych biosensorów w których białka enzymatyczne były unieruchamiane w przewodnikowych względnie półprzewodnikowych warstwach węglowych.
Istotę wynalazku stanowi biosensor warstwowy, zawierający lakazę unieruchomioną adsorpcyjnie w filmie Langmuira-Blodgett osadzonym na podłożu stałym. Przy czym Iakaza zimmobilizowana jest adsorpcyjnie na powierzchni filmu Langmuira-Blodgett, otrzymanego z mieszaniny poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], kwasu linolowego i bromku oktadecylotrimetyloamonowego
Korzystnie biosensor warstwowy utworzony jest z równomolowej mieszaniny poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], kwasu Iinowowego, bromku oktadecylotrimetyloamonowego oraz Iakazy zaadsorbowanej do filmu Langmuira-Blodgett.
Wysoce selektywny biosensor według wynalazku wytworzony jest z ultracienkich filmów i nadaje się do wykrywania toksycznego fenolu i jego pochodnych w środowiskach wodnych. Zaletą biosensora jest jego bardzo duża czułość i fakt, że nadaje się do wykrywania różnych stężeń, a także jego szeroka aktywność substratowa. Nie bez znaczenia jest również dość długa żywotność zimmobilizowanego białka, które zachowują swoją katalityczną aktywność w ciągu 4 miesięcy.
Warstwa Langmuira-Blodgett z immobilizowaną lakazą według wynalazku i powtarzalność otrzymanych wyników oraz różne odpowiedzi czujnika zbudowanego z poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], kwasu linolowego, bromku oktadecylotrimetyloamonowego oraz Iakazy na różne stężenia związków fenolowych, typują ten materiał do budowy czujników stosowanych w diagnostyce środowiska.
PL 212 346 B1
Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony w przykładzie realizacji i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat pracy biosensora, fig. 2 - wykres zależności relatywnej aktywności Iakazy unieruchomionej w filmie LB od kolejnego cyklu reakcyjnego, fig. 3 - ilustruje aktywność Iakazy zimmobilizowanej w filmie zbudowanym z i bez dodatku poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], fig. 4 - aktywność Iakazy w filmie zbudowanym z dodatkiem poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)] w obecności różnych związków fenolowych jako substratów.
P r z y k ł a d
Biosensor warstwowy zawierający lakazę unieruchomioną adsorpcyjnie w filmach Langmuira-Blodgett, otrzymano z równomolowej mieszaniny poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], kwasu linolowego, bromku oktadecylotrimetyloamonowego oraz Iakazy.
W celu sprawdzenia działania biosensora białkowego B według wynalazku wprowadzono go do reaktora mieszalnikowego, o pojemności 25 ml zawierającego 0,228 mM pochodnej związku fenolowego w postaci ABTS - soli sodowej kwasu 2,2'-azyno-bis-3-etylobenzenotiazolo-6-sulfonowego S jako substratu, a następnie prowadzono rekcję do momentu zmiany koloru próbki i otrzymania produktu P. Proces i pomiar aktywności zimmobilizowanego białka prowadzono w temperaturze 30°C, w 0,1 molowym buforze fosforanowo-cytrynianowym o pH 5,2. Zmianę absorbancji notowano przy użyciu spektrofotometru PR typu UNICAM HELIOS-α. Spektrofotometr UNICAM HELIOS-α w trakcie prowadzonego procesu zmieniał sygnał chemiczny na mierzalny sygnał optyczny SY. W trakcie prowadzonego procesu, pomiary absorpcyjne rejestrowano przy długości fali równej 420 nm.
Aktywność Iakazy zimmobilizowanej, przedstawiono na fig. 2 jako funkcję liczby jednostek ak2 tywności U na 1/cm2 otrzymanego filmu LB w czasie kolejnych reakcji. Za 1 U przyjęto taką ilość białka, która w warunkach testu powoduje zmianę absorbancji o 0,0001 w ciągu jednej minuty.
Aktywność Iakazy mierzono wobec następujących związków fenolowych: ABTS (oznaczonego słupkiem nr 1 na fig. 4), α-aminofenolu (oznaczonego słupkiem nr 2 na fig. 4), katecholu (oznaczonego słupkiem nr 3 na fig. 4), syringaldazyny (oznaczonej słupkiem nr 4 na fig. 4) i fenolu (oznaczonego słupkiem nr 5 na fig. 4) jako substratów S.
Ponadto dla porównania wykonano badania aktywności dla biosensora zawierającego poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)] w warstwie Langmuira-Blodgett i biosensora bez udziału poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)]. Zaobserwowano duże różnice w aktywności Iakazy pułapkowanej w filmie LB otrzymanym z dodatkiem lub bez poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], na wykresie (fig. 3) uwidoczniono wyniki badania.
Z porównania aktywności jednoznacznie wynika, że wprowadzenie do filmu Langmuira-Blodgett poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)] powoduje wzrost aktywności zimmobilizowanego białka o około 40%. Efekt ten związany jest z rolą poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)] jako elektronowego mediatora procesu. Z przeprowadzonych badań wynika, że obecność poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)] w filmach LB ze względu na mediacyjny charakter elektroprzewodzącego układu, usprawnia transport elektronów, przez co znacznie poprawia aktywność katalityczną unieruchomionego białka.
Długość życia zimmobilizowanego białka według wynalazku wynosi co najmniej 4 miesiące. Stała, wysoka zdolność utleniania substratu zachowana jest przez kolejne kilkanaście (25) cykli reakcyjnych.
Aktywność Iakazy zimmobilizowanej w filmie LB stanowi około 70% aktywności użytego do immobilizacji białka natywnego.
Claims (2)
1. Biosensor warstwowy, do wykrywania związków fenolowych, zawierający warstwę aktywną zimmobilizowaną w filmach Langmuira-Blodgetta osadzoną na podłożu stałym, znamienny tym, że warstwę aktywną stanowi Iakaza unieruchomiona adsorpcyjnie na powierzchni filmu Langmuira-Blodgett, otrzymanego z mieszaniny poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], kwasu linolowego i bromku oktadecylotrimetyloamonowego.
2. Biosensor według zastrz. 1, znamienny tym, że utworzony jest z równomolowej mieszaniny poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diylo-alt-(1,2,3-benzotiadiazolu)], kwasu linolowego, bromku oktadecylotrimetyIoamonowego oraz Iakazy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389041A PL212346B1 (pl) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Biosensor warstwowy do wykrywania związków fenolowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389041A PL212346B1 (pl) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Biosensor warstwowy do wykrywania związków fenolowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL389041A1 PL389041A1 (pl) | 2011-03-28 |
| PL212346B1 true PL212346B1 (pl) | 2012-09-28 |
Family
ID=43981260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL389041A PL212346B1 (pl) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Biosensor warstwowy do wykrywania związków fenolowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL212346B1 (pl) |
-
2009
- 2009-09-14 PL PL389041A patent/PL212346B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL389041A1 (pl) | 2011-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dhawan et al. | Recent developments in urea biosensors | |
| Zheng et al. | Highly selective and stable glucose biosensor based on incorporation of platinum nanoparticles into polyaniline-montmorillonite hybrid composites | |
| Adhikari et al. | Polymers in sensor applications | |
| Botewad et al. | Urea biosensors: A comprehensive review | |
| Andreescu et al. | Twenty years research in cholinesterase biosensors: from basic research to practical applications | |
| Singh et al. | Urea biosensors | |
| Gupta et al. | Advances in sensors based on conducting polymers | |
| Singhal et al. | Immobilization of urease on poly (N-vinyl carbazole)/stearic acid Langmuir–Blodgett films for application to urea biosensor | |
| Soylemez et al. | Electrochemical and optical properties of a conducting polymer and its use in a novel biosensor for the detection of cholesterol | |
| Dong et al. | Some new aspects in biosensors | |
| Dou et al. | A disposable electrochemical immunosensor arrays using 4-channel screen-printed carbon electrode for simultaneous detection of Escherichia coli O157: H7 and Enterobacter sakazakii | |
| Tyagi et al. | Glad assisted synthesis of NiO nanorods for realization of enzymatic reagentless urea biosensor | |
| Chauhan et al. | Chitosan-based biosensors-A comprehensive Review | |
| Chauhan et al. | Immobilization of lysine oxidase on a gold–platinum nanoparticles modified Au electrode for detection of lysine | |
| Wang et al. | Hydroxyapatite nanoarray-based cyanide biosensor | |
| Pisoschi | Biosensors as bio-based materials in chemical analysis: a review | |
| Lakard et al. | Optimization of the structural parameters of new potentiometric pH and urea sensors based on polyaniline and a polysaccharide coupling layer | |
| JP5007905B2 (ja) | 分子鋳型を有するポリマーを備えたセンサー | |
| Chauhan et al. | Development of amperometric lysine biosensors based on Au nanoparticles/multiwalled carbon nanotubes/polymers modified Au electrodes | |
| Wu et al. | Renewable urea sensor based on a self-assembled polyelectrolyte layer | |
| Singh et al. | Polyaniline based catalase biosensor for the detection of hydrogen peroxide and azide | |
| Arya et al. | Fundamentals and applications of biosensors | |
| Apetrei et al. | Biosensors in food PDO authentication | |
| Khalid et al. | A mini review on sensor and biosensor for food freshness detection | |
| PL212346B1 (pl) | Biosensor warstwowy do wykrywania związków fenolowych |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20120914 |