RU2546245C1 - Enzymatic agent based on immobilised butyrylcholin esterase and method for its preparation - Google Patents
Enzymatic agent based on immobilised butyrylcholin esterase and method for its preparation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546245C1 RU2546245C1 RU2013145921/10A RU2013145921A RU2546245C1 RU 2546245 C1 RU2546245 C1 RU 2546245C1 RU 2013145921/10 A RU2013145921/10 A RU 2013145921/10A RU 2013145921 A RU2013145921 A RU 2013145921A RU 2546245 C1 RU2546245 C1 RU 2546245C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- preparation
- gel
- activity
- enzyme
- nitrobenzoic acid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии, биохимии и инженерной энзимологии, в частности к способам получения иммобилизованных ферментов, и может быть использовано в химии, биохимии, медицине, микробиологии, экологии и сельском хозяйстве для аналитического определения токсичности отдельных веществ и интегральной токсичности смесей различных веществ, в том числе обладающих антихолинэстеразным действием.The invention relates to biotechnology, biochemistry and engineering enzymology, in particular to methods for producing immobilized enzymes, and can be used in chemistry, biochemistry, medicine, microbiology, ecology and agriculture for the analytical determination of the toxicity of individual substances and the integral toxicity of mixtures of various substances, including including those with anticholinesterase action.
Данное изобретение предназначено для получения высокоактивных препаратов иммобилизованной холинэстеразы, которые могут использоваться в качестве биологического модуля в устройствах типа «биосенсор» для контроля степени загрязнения объектов окружающей среды ингибиторами холинэстераз, в том числе применяемыми в сельском хозяйстве пестицидами, представляющими собой производные карбаминовой кислоты, а также фосфорорганические соединения.This invention is intended for the production of highly active preparations of immobilized cholinesterase, which can be used as a biological module in devices of the "biosensor" type to control the degree of environmental pollution by cholinesterase inhibitors, including pesticides used in agriculture, which are derivatives of carbamic acid, as well as organophosphorus compounds.
Холинэстераза обладает высокой чувствительностью к карбаматам и фосфорорганическим соединениям: применяемым в быту фосфорорганическим инсектицидам (хлорофос, дихлофос), пестицидам, использующимся в сельском хозяйстве для защиты растений, лекарственным препаратам. Органофосфаты фосфорилируют, а карбаматы ацетилируют остаток серина в активном центре фермента, в результате такого необратимого ингибирования фермента длительное время сохраняется низкая активность холинэстеразы.Cholinesterase is highly sensitive to carbamates and organophosphorus compounds: organophosphate insecticides (chlorophos, dichlorvos) used in households, pesticides used in agriculture to protect plants, and drugs. Organophosphates phosphorylate, and carbamates acetylate the serine residue in the active center of the enzyme; as a result of such irreversible inhibition of the enzyme, cholinesterase activity remains low for a long time.
В настоящее время для анализа ингибиторов холинэстераз применяют препараты фермента, представляющие собой холинэстеразу, иммобилизованную на различных носителях физическими и химическими способами.Currently, for the analysis of cholinesterase inhibitors, enzyme preparations are used, which are cholinesterase immobilized on various carriers by physical and chemical methods.
Известен способ получения иммобилизованной холинэстеразы [авторское свидетельство SU 1409656, МПК C12N 11/14, опубл. 15.07.1988 г.], заключающийся в ковалентном связывании фермента с хлорангидридным производным силохрома C-80, который в свою очередь получают из карбоксильного производного силохрома C-80 путем его нагревания с хлористым тионилом в смеси с диметилфорамидом и абсолютированным хлороформом. Иммобилизацию проводят в фосфатном буфере в течение 1 часа, путем смешивания препарата холинэстеразы с носителем при охлаждении, затем препарат промывают охлажденным раствором NaCl и водой. Полученный иммобилизованный препарат сохраняет активность в течение 80 дней при комнатной температуре.A known method of obtaining immobilized cholinesterase [copyright certificate SU 1409656, IPC C12N 11/14, publ. 07/15/1988], which consists in covalently linking the enzyme to the acid chloride derivative of silochrome C-80, which in turn is obtained from the carboxyl derivative of silochrome C-80 by heating it with thionyl chloride in a mixture with dimethyl foramide and absolute chloroform. Immobilization is carried out in phosphate buffer for 1 hour, by mixing the cholinesterase preparation with the carrier while cooling, then the preparation is washed with a cooled NaCl solution and water. The obtained immobilized preparation remains active for 80 days at room temperature.
Недостатками известного препарата и способа его приготовления являются сложность процедуры получения носителя, использование для этой цели токсичного хлороформа, а также относительно короткое время сохранения активности фермента.The disadvantages of the known drug and the method of its preparation are the complexity of the procedure for obtaining a carrier, the use of toxic chloroform for this purpose, as well as the relatively short time of maintaining the activity of the enzyme.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является препарат, включающий холинэстеразу из сыворотки лошадей, краситель FDC Blue No. 1 и одну из специализированных добавок (глицерин, карбоксиметилцеллюлозу, Carbowax-400 (полиэтиленгликоль 400), Kraystay K (CAS No. 8038-11-7), хлорид натрия, сорбитол, сахарозу, Тритон X-100, диметилсульфоксид), иммобилизованные в крахмальный гель, и способ его приготовления [Batjman E.K., Goodson L.H., Thomson J.R. Stabilization of serum cholinesterase in dried starch gel. // Analytical Biochemistry, 1967. V.19, N 3. P.587-492.]. Специализированную добавку вносят в препарат для обеспечения высушивания крахмала и удержания крахмальных пленок прикрепленными к подложке. В качестве подложки используют пенополиуретан. Способ иммобилизации состоит в проведении следующей последовательности процедур. Листы пенополиуретана нарезают на части размером 4×6 дюймов (10,6×15,24 см). Готовят смесь, содержащую теплый 8% крахмальный гель (47°C), холинэстеразу и какую-либо из добавок. Набирают 10 мл смеси в шприц (без использования иглы) и помещают содержимое шприца в центр подготовленной полиуретановой подложки, которую затем располагают на теплой стеклянной пластине. Затем с помощью бытовой скалки очень быстро распределяют крахмальную смесь тонким слоем по всей поверхности полиуретановой подложки таким образом, чтобы голубой цвет смеси был равномерным, а на скалке и стеклянной пластине крахмальной смеси осталось как можно меньше. Подготовленные стеклянные пластины помещают в холодильник для застывания геля, а затем высушивают в вакуумном испарителе при пониженном давлении в течение ночи. Полученный высушенный ферментный слой имеет круглую форму, его нарезают на более мелкие части диаметром 0,95 см, складывают во флакон с закручивающейся крышкой, содержащий слой перхлората магния в качестве влагопоглотителя. Для определения ингибиторов холинэстераз в воздухе или воде оценивают активность иммобилизованной таким способом холинэстеразы по методу Эллмана. Для этого первоначально полученный ферментный препарат помещают в 5 мл 0,1 М трис буфера pH 7,4, содержащего 10 единиц активности α-амилазы, и инкубируют в течение 30-60 минут при комнатной температуре. Затем аликвоту полученного супернатанта добавляют в кювету, содержащую 2,5 мл следующей смеси: 2 мл раствора 5,5′ дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) концентрации 396 мг/100 мл; 0,4 мл свежеприготовленного раствора йодистого бутирилхолина (21,6 мг/мл) и 47,5 мл 0,1 М буфера трис pH 7,4. По скорости изменения оптической плотности при длине волны 412 нм, измеренной с помощью спектрофотометра, определяют активность холинэстеразы.The closest technical solution, selected as a prototype, is a drug that includes cholinesterase from horse serum, dye FDC Blue No. 1 and one of the specialized additives (glycerin, carboxymethyl cellulose, Carbowax-400 (polyethylene glycol 400), Kraystay K (CAS No. 8038-11-7), sodium chloride, sorbitol, sucrose, Triton X-100, dimethyl sulfoxide), immobilized in starch gel, and method for its preparation [Batjman EK, Goodson LH, Thomson JR Stabilization of serum cholinesterase in dried starch gel. // Analytical Biochemistry, 1967. V.19,
Недостатками препарата и способа его приготовления являются сложность и многостадийность процедуры его получения, длительное время анализа, так как необходима предварительная инкубация препарата в течение 30-60 минут, внесение дополнительного реагента α-амилазы, а также необходимость включения в препарат дополнительного компонента - красителя FDC Blue No.1, с помощью которого авторы пытаются обеспечить более равномерное распределение крахмальной смеси по поверхности подложки. Однако использование подобной технологии распределения вязкого раствора приводит к увеличению различий между партиями ферментных препаратов, поскольку степень равномерности определяется «на глаз».The disadvantages of the drug and its preparation method are the complexity and multi-stage procedure for its preparation, a long analysis time, since it is necessary to pre-incubate the drug for 30-60 minutes, add an additional α-amylase reagent, and the need to include an additional component, the FDC Blue dye, in the preparation No.1, with the help of which the authors try to provide a more uniform distribution of starch mixture on the surface of the substrate. However, the use of such a technology for the distribution of a viscous solution leads to an increase in the differences between batches of enzyme preparations, since the degree of uniformity is determined “by eye”.
Технический результат изобретения заключается в упрощении процедуры иммобилизации фермента, увеличении времени хранения ферментного препарата без потери активности более одного года, повышении точности измерений активности холинэстеразы, в частности при проведении длительных анализов, а также существенном упрощении анализа, сокращении времени его проведения и уменьшении его стоимости.The technical result of the invention is to simplify the procedure for immobilizing the enzyme, increasing the storage time of the enzyme preparation without losing activity for more than one year, increasing the accuracy of measuring cholinesterase activity, in particular during lengthy analyzes, as well as significantly simplifying the analysis, reducing its time and reducing its cost.
Технический результат достигается тем, что в ферментном препарате на основе иммобилизованной бутирилхолинэстеразы, содержащем бутирилхолинэстеразу, иммобилизованную в гель, новым является то, что содержит индикатор тиоловых групп 5,5′ дитио-бис (2-нитробензойную кислоту).The technical result is achieved in that in an enzyme preparation based on immobilized butyrylcholinesterase containing butyrylcholinesterase immobilized in a gel, the novelty is that it contains an indicator of thiol groups 5.5 ′ dithiobis (2-nitrobenzoic acid).
Технический результат достигается также и способом приготовления ферментного препарата на основе иммобилизованной бутирилхолинэстеразы, включающем приготовление геля в фосфатном буфере pH 7,9-8,0, охлаждение геля до 31-35°C, смешивание буферного раствора бутирилхолинэстеразы и раствора индикатора тиоловых групп 5,5′ дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) с гелем, дозирование на гидрофобную подложку, высушивание при температуре 8°C.The technical result is also achieved by the method of preparation of an enzyme preparation based on immobilized butyrylcholinesterase, including preparing the gel in a phosphate buffer pH 7.9-8.0, cooling the gel to 31-35 ° C, mixing a buffer solution of butyrylcholinesterase and a solution of the indicator of thiol groups 5.5 Dithio-bis (2-nitrobenzoic acid) with gel, dosing on a hydrophobic substrate, drying at 8 ° C.
Сравнение заявляемых технических решений с прототипом и другими техническими решениями из данной области техники позволило установить их соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».Comparison of the claimed technical solutions with the prototype and other technical solutions from this technical field made it possible to establish their compliance with the criteria of "novelty" and "inventive step".
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлено сравнение активностей препаратов растворимой и иммобилизованной в крахмальный гель холинэстеразы, а также холинэстеразы, иммобилизованной в крахмальный гель совместно с индикатором тиоловых групп, определяемых по скорости гидролиза бутирилтиохолина йодистого холинэстеразой. На фиг.2 представлена зависимость скорости гидролиза бутирилтиохолина йодистого от количества бутирилхолинэстеразы в иммобилизованном препарате на основе крахмального геля. На фиг.3 представлено сравнение активностей препаратов растворимой холинэстеразы и холинэстеразы, иммобилизованной совместно с индикатором в желатиновый гель, определяемых по скорости гидролиза бутирилтиохолина йодистого холинэстеразой. На фиг.4 представлена зависимость скорости гидролиза бутирилтиохолина йодистого от количества бутирилхолинэстеразы в иммобилизованном препарате на основе желатинового геля. На фиг.5 представлена активность бутирилхолинэстеразы, иммобилизованной совместно с индикатором тиоловых групп в крахмальный гель, в зависимости от времени хранения препарата. На фиг.6 представлена активность бутирилхолинэстеразы, иммобилизованной совместно с индикатором тиоловых групп в желатиновый гель, в зависимости от времени хранения препарата. На фиг.7 представлена зависимость скорости ферментативного гидролиза S-BuCh-I препаратом, на основе крахмального геля, от концентрации пиримифосметила.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents a comparison of the activities of the preparations of soluble cholinesterase and immobilized in starch gel, as well as cholinesterase immobilized in starch gel together with an indicator of thiol groups, determined by the rate of hydrolysis of butyrylthiocholine iodide cholinesterase. Figure 2 shows the dependence of the rate of hydrolysis of butyrylthiocholine iodide on the amount of butyrylcholinesterase in an immobilized starch gel-based preparation. Figure 3 presents a comparison of the activities of the preparations of soluble cholinesterase and cholinesterase, immobilized together with the indicator in a gelatin gel, determined by the rate of hydrolysis of butyrylthiocholine iodide cholinesterase. Figure 4 shows the dependence of the rate of hydrolysis of butyrylthiocholine iodide on the amount of butyrylcholinesterase in an immobilized gelatin gel preparation. Figure 5 presents the activity of butyrylcholinesterase, immobilized together with an indicator of thiol groups in starch gel, depending on the storage time of the drug. Figure 6 shows the activity of butyrylcholinesterase immobilized together with an indicator of thiol groups in a gelatin gel, depending on the storage time of the preparation. Figure 7 shows the dependence of the enzymatic hydrolysis rate of S-BuCh-I with a starch gel-based preparation on the concentration of pyrimiphosmethyl.
Ферментный препарат на основе иммобилизованной бутирилхолинэстеразы представляет собой ферментативно-активную субстанцию, состоящую из бутирилхолинэстеразы, индикатора тиоловых групп 5,5′ дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) и буфера, совместно иммобилизованных в гель.An enzyme preparation based on immobilized butyrylcholinesterase is an enzymatically active substance consisting of butyrylcholinesterase, an indicator of the thiol groups 5,5 ′ dithiobis (2-nitrobenzoic acid) and a buffer co-immobilized into a gel.
Полученный препарат обладает высокой чувствительностью к действию фосфорорганических соединений. Например, концентрация пиримифосметила, при которой наблюдается снижение скорости ферментативного гидролиза на 50%, составляет 50 мкМ.The resulting preparation is highly sensitive to the action of organophosphorus compounds. For example, the concentration of pyrimiphosmethyl, at which a 50% decrease in the rate of enzymatic hydrolysis is observed, is 50 μM.
В процессе приготовления осуществляют автоматическое дозирование крахмальной смеси, что позволяет получить препараты, не различающиеся по активности фермента от партии к партии. Кроме того, дозирование проводят на подложку, обладающую гидрофобными свойствами. В результате после высушивания ферментный препарат отделяют от подложки и, таким образом, получают препараты, свободные от подложки и предназначенные для проведения одного измерения. Высушивание иммобилизованного препарата проводят без использования вакуумного испарителя.In the process of preparation, automatic dosing of the starch mixture is carried out, which allows to obtain preparations that do not differ in enzyme activity from batch to batch. In addition, dosing is carried out on a substrate having hydrophobic properties. As a result, after drying, the enzyme preparation is separated from the substrate, and thus, preparations are obtained that are free of the substrate and intended for one measurement. Drying the immobilized preparation is carried out without the use of a vacuum evaporator.
Пример 1.Example 1
Иммобилизацию бутирилхолинэстеразы в крахмальный гель проводят следующим образом: раствор бутирилхолинэстеразы (BuChE) готовят на 0,05 М калий-фосфатном буфере pH 7,9-8,0. Раствор серосодержащего бутирилтиохолина йодистого (S-BuC-I) готовят на дистиллированной воде. Раствор 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) готовят на 0,05 М калий-фосфатном буфере pH 7,9-8,0. Навеску 0,312 г крахмала помещают в 12 мл 0,05 М калий-фосфатного буфера pH 7,9-8,0, интенсивно перемешивают и кипятят в течение 2 мин. Полученную смесь охлаждают до 31-35°C, затем вносят 100 мкл раствора BuChE, содержащего 12,25 ед. активности фермента, и 300 мкл 0,56 М раствора 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты). Дозируют полученную смесь по 25 мкл на гидрофобную подложку с помощью автоматической станции epMotion 5075 («Eppendorf», Германия), высушивают при температуре 8°C в течение 24 часов. Полученный препарат активируют добавлением 100 мкл 0,12 мМ раствора S-BuCh-I. Изменение оптической плотности регистрируют при 412 нм в течение 5 минут на спектрофотометре UVIKON 943 A (Contron Instruments, Италия). Предварительно препарат инкубируют в течение 5 минут в фосфатном буфере.The immobilization of butyrylcholinesterase in starch gel is carried out as follows: a solution of butyrylcholinesterase (BuChE) is prepared on 0.05 M potassium phosphate buffer pH 7.9-8.0. A solution of sulfur-containing butyrylthiocholine iodide (S-BuC-I) is prepared in distilled water. A solution of 5.5′-dithio-bis (2-nitrobenzoic acid) is prepared in 0.05 M potassium phosphate buffer, pH 7.9-8.0. A sample of 0.312 g of starch is placed in 12 ml of 0.05 M potassium phosphate buffer, pH 7.9-8.0, mixed vigorously and boiled for 2 minutes. The resulting mixture was cooled to 31-35 ° C, then 100 μl of a BuChE solution containing 12.25 units was added. enzyme activity, and 300 μl of a 0.56 M solution of 5.5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid). Dose the resulting mixture of 25 μl onto a hydrophobic substrate using an automatic station epMotion 5075 (Eppendorf, Germany), dried at a temperature of 8 ° C for 24 hours. The resulting preparation is activated by adding 100 μl of 0.12 mm solution of S-BuCh-I. The change in optical density is recorded at 412 nm for 5 minutes on a UVIKON 943 A spectrophotometer (Contron Instruments, Italy). The drug is preincubated for 5 minutes in phosphate buffer.
Концентрация 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) в одном препарате составляет 0,16 М, BuChE - 0,03 U.The concentration of 5.5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) in one preparation is 0.16 M, BuChE - 0.03 U.
Активность препарата прямо пропорциональна скорости ферментативного гидролиза S-BuCh-I. Скорость ферментативного гидролиза S-BuCh-I определяют по методу Эллмана.The activity of the drug is directly proportional to the rate of enzymatic hydrolysis of S-BuCh-I. The enzymatic hydrolysis rate of S-BuCh-I is determined by the Ellman method.
Внесение в состав препарата 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) не изменяет активности иммобилизованной BuChE (фиг.1). Активность препарата, содержащего совместно иммобилизованные в крахмальный гель бутирилхолинэстеразу и 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойную кислоту), соответствует активности растворимого фермента. Таким образом, в процессе иммобилизации с индикатором в крахмальный гель фермент сохраняет 100% активности.The introduction of the preparation of 5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) does not change the activity of immobilized BuChE (figure 1). The activity of a preparation containing butyrylcholinesterase and 5.5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) co-immobilized in a starch gel corresponds to the activity of a soluble enzyme. Thus, in the process of immobilization with an indicator in starch gel, the enzyme retains 100% activity.
Пример 2.Example 2
Иммобилизацию BuChE и индикатора на тиоловую группу в крахмальный гель проводят способом, аналогичным примеру 1. К 10 мл охлажденного до 31-35°C геля вносят растворы с различным содержанием BuChE и 0,56 M раствор 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты). Дозируют полученную смесь по 25 мкл на гидрофобную поверхность с помощью автоматической станции epMotion 5075, высушивают при температуре 8°C в течение 24 часов.The immobilization of BuChE and the indicator on the thiol group in the starch gel is carried out in a manner analogous to example 1. To 10 ml of gel cooled to 31-35 ° C, solutions with different contents of BuChE and 0.56 M solution of 5.5′-dithiobis are added (2 nitrobenzoic acid). Dose the resulting mixture of 25 μl onto a hydrophobic surface using an automatic station epMotion 5075, dried at a temperature of 8 ° C for 24 hours.
Получают препараты, содержащие 0,003 U, 0,006 U, 0,015 U, 0,03 U, 0,05 U, 0,06 U активности BuChE, и препараты, содержащие помимо BuChE также индикатор на тиоловую группу. Концентрация 5,5'-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) в одном препарате составляет 0,16 М. Активность полученных препаратов определяют способом, аналогичным примеру 1.Preparations containing 0.003 U, 0.006 U, 0.015 U, 0.03 U, 0.05 U, 0.06 U of BuChE activity are obtained, and preparations containing, in addition to BuChE, also an indicator on the thiol group. The concentration of 5,5'-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) in one preparation is 0.16 M. The activity of the obtained preparations is determined by a method analogous to example 1.
Активность многокомпонентного иммобилизованного ферментного препарата, полученного на основе крахмального геля, зависит от количества фермента в препарате (фиг.2). Активности полученных препаратов находятся в интервале от 0,012 до 0,085 усл.ед. и составляют не менее 80% от активности бутирилхолинэстеразы, иммобилизованной без индикатора.The activity of a multicomponent immobilized enzyme preparation, obtained on the basis of starch gel, depends on the amount of enzyme in the preparation (figure 2). The activity of the obtained drugs are in the range from 0.012 to 0.085 srvc. and make up at least 80% of the activity of butyrylcholinesterase immobilized without an indicator.
Пример 3.Example 3
Иммобилизованный ферментный препарат, на основе желатинового геля, готовят следующим образом: раствор бутирилхолинэстеразы (BuChE) готовят на 0,05 М фосфатном буфере pH 7,9-8,0. Раствор серосодержащего бутирилтиохолина йодистого (S-BuC-I) готовят на дистиллированной воде. Раствор 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) готовят на 0,05 М фосфатном буфере pH 7,9-8,0. Навеску 0,187 г желатина помещают в 10 мл 0,05 М фосфатный буфер pH 7,9-8,0, интенсивно перемешивают и оставляют на 30 мин. Затем полученную смесь нагревают до 80°C. Полученную смесь охлаждают до 31-35°C, затем вносят 100 мкл раствора BuChE, содержащего 12,25 ед. активности фермента, и 300 мкл 0,56 М раствора 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты). Дозируют полученную смесь по 25 мкл на гидрофобную подложку с помощью автоматической станции epMotion 5075, высушивают при температуре 8°C в течение 24 часов. Ферментный препарат активируют добавлением 100 мкл 0,12 мМ раствора S-BuCh-I. Изменение оптической плотности регистрируют при 412 им в течение 5 минут на спектрофотометре UVIKON 943 A (Contron Instruments, Италия). Предварительно препарат инкубируют в течение 5 минут в фосфатном буфере.An immobilized enzyme preparation, based on a gelatin gel, is prepared as follows: a solution of butyrylcholinesterase (BuChE) is prepared on 0.05 M phosphate buffer pH 7.9-8.0. A solution of sulfur-containing butyrylthiocholine iodide (S-BuC-I) is prepared in distilled water. A solution of 5.5′-dithio-bis (2-nitrobenzoic acid) is prepared on 0.05 M phosphate buffer pH 7.9-8.0. A sample of 0.187 g of gelatin is placed in 10 ml of 0.05 M phosphate buffer pH 7.9-8.0, mixed vigorously and left for 30 minutes. Then the resulting mixture is heated to 80 ° C. The resulting mixture was cooled to 31-35 ° C, then 100 μl of a BuChE solution containing 12.25 units was added. enzyme activity, and 300 μl of a 0.56 M solution of 5.5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid). Dose the resulting mixture of 25 μl onto a hydrophobic substrate using an automatic station epMotion 5075, dried at a temperature of 8 ° C for 24 hours. The enzyme preparation is activated by adding 100 μl of a 0.12 mm solution of S-BuCh-I. The change in optical density is recorded at 412 for 5 minutes on a UVIKON 943 A spectrophotometer (Contron Instruments, Italy). The drug is preincubated for 5 minutes in phosphate buffer.
Концентрация 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) в одном препарате составляет 0,16 М, BuChE - 0,03 U. Активность ферментного препарата прямо пропорциональна скорости ферментативного гидролиза S-BuCh-I. Скорость ферментативного гидролиза S-BuCh-I определяют по методу Эллмана.The concentration of 5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) in one preparation is 0.16 M, BuChE - 0.03 U. The activity of the enzyme preparation is directly proportional to the rate of S-BuCh-I enzymatic hydrolysis. The enzymatic hydrolysis rate of S-BuCh-I is determined by the Ellman method.
Внесение в состав препарата 5,5'-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) не приводит к значительному изменению активности BuChE (фиг.3). Активность полученного препарата составляет не менее 80% от активности растворимой бутирилхолинэстеразы.The introduction of the composition of the drug 5,5'-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) does not lead to a significant change in the activity of BuChE (figure 3). The activity of the resulting preparation is at least 80% of the activity of soluble butyrylcholinesterase.
Пример 4.Example 4
Иммобилизацию BuChE и индикатора тиоловых групп в желатиновый гель проводят способом, аналогичным примеру 3. К 10 мл охлажденного до 31-35°C желатинового геля вносят растворы с различным содержанием BuChE и 0,56 М раствор 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты). Дозируют полученную смесь по 25 мкл на гидрофобную поверхность с помощью автоматической станции epMotion 5075, высушивают при температуре 8°C в течение 24 часов.The immobilization of BuChE and the indicator of thiol groups in a gelatin gel is carried out in a manner analogous to example 3. To 10 ml of gelatin gel cooled to 31-35 ° C, solutions with different contents of BuChE and a 0.56 M solution of 5.5′-dithiobis are added (2 nitrobenzoic acid). Dose the resulting mixture of 25 μl onto a hydrophobic surface using an automatic station epMotion 5075, dried at a temperature of 8 ° C for 24 hours.
Получают препараты, содержащие индикатор тиоловых групп и 0,003 U, 0,006 U, 0,015 U, 0,03 U, 0,05 U, 0,06 U. Концентрация 5,5'-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) в одном препарате составляет 0,16 M. Активность полученных препаратов определяют способом, аналогичным примеру 1.Preparations are obtained containing an indicator of thiol groups and 0.003 U, 0.006 U, 0.015 U, 0.03 U, 0.05 U, 0.06 U. The concentration of 5.5'-dithio-bis (2-nitrobenzoic acid) in one preparation is 0.16 M. The activity of the obtained preparations is determined in a manner analogous to example 1.
На основе желатинового геля получают препараты активного фермента (фиг.4). Активность иммобилизованных препаратов на основе желатинового геля зависит от количества включенного в их состав фермента.Based on a gelatin gel, active enzyme preparations are prepared (FIG. 4). The activity of immobilized preparations based on gelatin gel depends on the amount of enzyme included in their composition.
Пример 5.Example 5
Иммобилизацию BuChE и индикатора тиоловых групп в крахмальный гель проводят способом, аналогичным примеру 1. К 10 мл охлажденного до 31-35°C геля вносят раствор BuChE, содержащий 44 U и 0,56 М раствор 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты). Дозируют полученную смесь по 25 мкл на гидрофобную поверхность, высушивают при температуре 8°C в течение 24 часов.The immobilization of BuChE and the indicator of thiol groups in the starch gel is carried out in a manner analogous to example 1. BuChE solution containing 44 U and a 0.56 M solution of 5.5′-dithiobis is added to 10 ml of gel cooled to 31-35 ° C nitrobenzoic acid). Dose the resulting mixture of 25 μl onto a hydrophobic surface, dry at a temperature of 8 ° C for 24 hours.
Концентрация 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) в одном препарате составляет 0,16 М, BuChE - 0,11 U.The concentration of 5.5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) in one preparation is 0.16 M, BuChE - 0.11 U.
Ферментный препарат активируют добавлением 100 мкл 120·10-3 М раствора S-BuCh-I. Изменение оптической плотности регистрируют при 412 нм в течение 5 минут на спектрофотометре UVIKON 943 A (Contron Instruments, Италия) при температуре 25°C. Предварительно препарат инкубируют в течение 5 минут в фосфатном буфере.The enzyme preparation is activated by adding 100 μl of 120 · 10 -3 M S-BuCh-I solution. The change in optical density was recorded at 412 nm for 5 minutes on a UVIKON 943 A spectrophotometer (Contron Instruments, Italy) at a temperature of 25 ° C. The drug is preincubated for 5 minutes in phosphate buffer.
Введение в состав индикатора тиоловых групп не влияет на активность фермента и обеспечивает сохранение активности в течение года (фиг.5).The introduction of the indicator of thiol groups does not affect the activity of the enzyme and ensures the preservation of activity throughout the year (figure 5).
Пример 6.Example 6
Иммобилизацию BuChE и индикатора тиоловых групп в желатиновый гель проводят способом, аналогичным примеру 3. К 10 мл охлажденного до 31-35°C геля вносят раствор BuChE, содержащий 44 U и 0,56 М раствор 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты). Дозируют полученную смесь по 25 мкл на гидрофобную поверхность, высушивают при температуре 8°C в течение 24 часов.The immobilization of BuChE and the indicator of thiol groups in a gelatin gel is carried out in a manner analogous to example 3. BuChE solution containing 44 U and a 0.56 M solution of 5.5′-dithiobis is added to 10 ml of gel cooled to 31-35 ° C nitrobenzoic acid). Dose the resulting mixture of 25 μl onto a hydrophobic surface, dry at a temperature of 8 ° C for 24 hours.
Концентрация 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) в одном препарате составляет 0,16 М, BuChE - 0,11 U.The concentration of 5.5′-dithio-bis (2-nitrobenzoic acid) in one preparation is 0.16 M, BuChE - 0.11 U.
Ферментный препарат активируют добавлением 100 мкл 0,12 мМ раствора S-BuCh-I. Изменение оптической плотности регистрируют при 412 нм в течение 5 минут на спектрофотометре UVIKON 943 A (Contron Instruments, Италия) при температуре 25°C. Предварительно препарат инкубируют в течение 5 минут в фосфатном буфере.The enzyme preparation is activated by adding 100 μl of a 0.12 mm solution of S-BuCh-I. The change in optical density was recorded at 412 nm for 5 minutes on a UVIKON 943 A spectrophotometer (Contron Instruments, Italy) at a temperature of 25 ° C. The drug is preincubated for 5 minutes in phosphate buffer.
Введение в состав индикатора тиоловых групп не влияет на активность фермента и обеспечивает сохранение активности в течение года (фиг.6).The introduction of the indicator of thiol groups does not affect the activity of the enzyme and ensures the preservation of activity throughout the year (Fig.6).
Пример 7Example 7
Иммобилизацию BuChE и индикатора тиоловых групп в крахмальный гель проводят способом, аналогичным примеру 1. К 10 мл охлажденного до 31-35°C геля вносят раствор BuChE, содержащий 44 U и 0,56 М раствор 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты). Дозируют полученную смесь по 25 мкл на гидрофобную поверхность, высушивают при температуре 8°C в течение 24 часов.The immobilization of BuChE and the indicator of thiol groups in the starch gel is carried out in a manner analogous to example 1. BuChE solution containing 44 U and a 0.56 M solution of 5.5′-dithiobis is added to 10 ml of gel cooled to 31-35 ° C nitrobenzoic acid). Dose the resulting mixture of 25 μl onto a hydrophobic surface, dry at a temperature of 8 ° C for 24 hours.
Концентрация 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) в одном препарате составляет 0,16 М, BuChE - 0,11 U.The concentration of 5.5′-dithio-bis (2-nitrobenzoic acid) in one preparation is 0.16 M, BuChE - 0.11 U.
Определяют чувствительность препарата к действию пиримифосметила. Для измерения скорости изменения оптической плотности в кювету спектрофотометра UVIKON 943 A (Contron Instruments, Италия) вносят один диск препарата, 1,8 мл дистиллированной воды и 100 мкл раствора пиримифосметила и инкубируют в течение 5 минут. Ферментный препарат активируют добавлением 100 мкл 120·10-3 М раствора S-BuCh-I. Изменение оптической плотности регистрируют при 412 нм в течение 10 минут при температуре 25°C.The sensitivity of the drug to the action of pyrimifosmethyl is determined. To measure the rate of change in optical density, one disk of the preparation, 1.8 ml of distilled water and 100 μl of pyrimifosmethyl solution are added to the UVIKON 943 A spectrophotometer cuvette (Contron Instruments, Italy) and incubated for 5 minutes. The enzyme preparation is activated by adding 100 μl of 120 · 10 -3 M S-BuCh-I solution. The change in optical density is recorded at 412 nm for 10 minutes at a temperature of 25 ° C.
Зависимость скорости гидролиза S-BuCh-I препарата от концентрации пиримифосметила представлена на фиг.7.The dependence of the hydrolysis rate of S-BuCh-I preparation on the concentration of pyrimiphosmethyl is shown in Fig.7.
Заявляемое изобретение является дозированным препаратом, предназначенным для проведения одного анализа, и может использоваться в лабораторных и полевых условиях. Препарат предназначен для анализа токсичности различных сред, в том числе определения качества природных, сточных вод и водных растворов; определения токсичности промышленных и бытовых отходов, водных вытяжек из почвы и донных осадков; оценки токсичности воздушной среды; определения наличия вредных веществ в продукции пищевой промышленности и сельского хозяйства.The claimed invention is a dosed preparation intended for one analysis, and can be used in laboratory and field conditions. The drug is intended for the analysis of the toxicity of various environments, including determining the quality of natural, waste water and aqueous solutions; determination of toxicity of industrial and household waste, water extracts from the soil and bottom sediments; air toxicity assessments; determination of the presence of harmful substances in food products and agriculture.
Дополнительное внесение в состав препарата индикатора тиоловых групп 5,5′-дитио-бис (2-нитробензойной кислоты) позволяет улучшить характеристики препарата путем повышения точности измерений активности холинэстеразы, существенно упростить проведение анализа и сократить время его проведения.The additional introduction of the indicator of thiol groups 5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) into the preparation makes it possible to improve the characteristics of the preparation by increasing the accuracy of measuring cholinesterase activity, significantly simplifying the analysis and shortening its time.
Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет упростить процедуры иммобилизации фермента, увеличить время хранения ферментного препарата без потери активности более одного года, повысить точность измерений активности холинэстеразы, в частности при проведении длительных анализов, а также существенно упростить анализ, сократить время его проведения и уменьшить его стоимость.Thus, the use of the claimed invention allows to simplify the procedure of immobilization of the enzyme, to increase the storage time of the enzyme preparation without losing activity for more than one year, to increase the accuracy of measuring the activity of cholinesterase, in particular during long-term analyzes, and also to significantly simplify the analysis, reduce its time and reduce it cost.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013145921/10A RU2546245C1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | Enzymatic agent based on immobilised butyrylcholin esterase and method for its preparation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013145921/10A RU2546245C1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | Enzymatic agent based on immobilised butyrylcholin esterase and method for its preparation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2546245C1 true RU2546245C1 (en) | 2015-04-10 |
RU2013145921A RU2013145921A (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53282784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013145921/10A RU2546245C1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | Enzymatic agent based on immobilised butyrylcholin esterase and method for its preparation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2546245C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109187386A (en) * | 2018-08-23 | 2019-01-11 | 成都众粒生物科技有限公司 | For detecting gel and its application of Organophosphorus and carbamate pesticides class pesticide concentration |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3223593A (en) * | 1963-08-14 | 1965-12-14 | Melpar Inc | Method of preparing immobilized serum cholinesterase and product thereof |
SU1409656A1 (en) * | 1986-02-17 | 1988-07-15 | Институт Физиологически Активных Веществ Ан Ссср | Method of producing immobilized cholinesterase |
SU1572418A3 (en) * | 1981-07-17 | 1990-06-15 | Реанал Финомведьсердьяр (Инопредприятие) | Method of obtaining immobilizing cholinesterase |
-
2013
- 2013-10-14 RU RU2013145921/10A patent/RU2546245C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3223593A (en) * | 1963-08-14 | 1965-12-14 | Melpar Inc | Method of preparing immobilized serum cholinesterase and product thereof |
SU1572418A3 (en) * | 1981-07-17 | 1990-06-15 | Реанал Финомведьсердьяр (Инопредприятие) | Method of obtaining immobilizing cholinesterase |
SU1409656A1 (en) * | 1986-02-17 | 1988-07-15 | Институт Физиологически Активных Веществ Ан Ссср | Method of producing immobilized cholinesterase |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BATJMAN E.K., et al. "Stabilization of serum cholinesterase in dried starch gel". Analytical Biochemistry, 1967, v.19, no. 3, pp.587-492. HOSSEIN M. "Protective effect of polyurethane immobilized human butyrylcholinesterase against parathion inhalation in rat", Environmental Toxicology and Pharmacology, 2004, v.16, pp.179-185. * |
SAHIN F. et al. "A novel matrix for the immobilization of acetylcholinesterase", International Journal of Biological Macromolecules, 2005, v.37, pp.148-153 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109187386A (en) * | 2018-08-23 | 2019-01-11 | 成都众粒生物科技有限公司 | For detecting gel and its application of Organophosphorus and carbamate pesticides class pesticide concentration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013145921A (en) | 2015-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mulchandani et al. | Biosensor for direct determination of organophosphate nerve agents. 1. Potentiometric enzyme electrode | |
Idris et al. | Immobilization of Baker's yeast invertase in PVA–alginate matrix using innovative immobilization technique | |
Badawy et al. | Bioactive paper sensor based on the acetylcholinesterase for the rapid detection of organophosphate and carbamate pesticides | |
Kanbar et al. | Thermal stability of carbonic anhydrase immobilized within polyurethane foam | |
US7473550B2 (en) | Use of acacia gum to isolate and preserve a biological receptor on a biosensor | |
CN104007104B (en) | Quickly detect kit and the using method thereof of organophosphorus pesticide | |
Fennouh et al. | Increased paraoxon detection with solvents using acetylcholinesterase inactivation measured with a choline oxidase biosensor | |
Kumar et al. | Immobilization of microbial cells on inner epidermis of onion bulb scale for biosensor application | |
Sahney et al. | A comparative study of immobilization techniques for urease on glass-pH-electrode and its application in urea detection in blood serum | |
Kaar | Lipase activation and stabilization in room-temperature ionic liquids | |
Mallardi et al. | General approach to the immobilization of glycoenzyme chains inside calcium alginate beads for bioassay | |
RU2546245C1 (en) | Enzymatic agent based on immobilised butyrylcholin esterase and method for its preparation | |
Poonkuzhali et al. | Aqueous state laccase thermostabilization using carbohydrate polymers: Effect on toxicity assessment of azo dye | |
CN106501248B (en) | A kind of method of urea in high-throughput enzyme sensor and detection human urine | |
Kajiwara et al. | Development of sucrose-complexed lipase to improve its transesterification activity and stability in organic solvents | |
Kulkarni et al. | Fabrication of enzyme-based optical biosensor for estimation of inorganic phosphate in a urine sample | |
Liburdi et al. | Lysozyme immobilized on micro-sized magnetic particles: kinetic parameters at wine pH | |
Vidilaseris et al. | A high-throughput method for orthophosphate determination of thermostable membrane-bound pyrophosphatase activity | |
Bagal-Kestwal et al. | Development of dip-strip sucrose sensors: Application of plant invertase immobilized in chitosan–guar gum, gelatin and poly-acrylamide films | |
Saraydın et al. | Nanocomposite smart hydrogel based on sepiolite nanochannels/N-isopropyl acrylamide/itaconic acid/acrylamide for invertase immobilization | |
Piletska et al. | Development of a new microtiter plate format for clinically relevant assays | |
Russell et al. | Catalytic buffers enable positive‐response inhibition‐based sensing of nerve agents | |
Yotova et al. | Co-immobilization of peroxidase and tyrosinase onto hybrid membranes obtained by the sol-gel method for the construction of an optical biosensor | |
US7604807B2 (en) | Use of pullulan to isolate and preserve biological material | |
CN206594051U (en) | A kind of system for detecting choline glycerophosphatide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181015 |