RU2800949C1 - METHOD FOR GENERATING HYDROGEN PEROXIDE BASED ON ZnO2 NANO- AND/OR MICROPARTICLES FOR APPLICATION IN SPECTROPHOTOMETRIC AND LUMINESCENT ANALYSIS WITH PARTICIPATION OF PEROXIDASE - Google Patents

METHOD FOR GENERATING HYDROGEN PEROXIDE BASED ON ZnO2 NANO- AND/OR MICROPARTICLES FOR APPLICATION IN SPECTROPHOTOMETRIC AND LUMINESCENT ANALYSIS WITH PARTICIPATION OF PEROXIDASE Download PDF

Info

Publication number
RU2800949C1
RU2800949C1 RU2022118324A RU2022118324A RU2800949C1 RU 2800949 C1 RU2800949 C1 RU 2800949C1 RU 2022118324 A RU2022118324 A RU 2022118324A RU 2022118324 A RU2022118324 A RU 2022118324A RU 2800949 C1 RU2800949 C1 RU 2800949C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
peroxidase
spectrophotometric
hydrogen peroxide
sample
luminescent
Prior art date
Application number
RU2022118324A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алиса Евгеньевна КУРОПТЕВА
Евгений Алексеевич Смирнов
Ирина Анатольевна Веселова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2800949C1 publication Critical patent/RU2800949C1/en

Links

Abstract

FIELD: analytical chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to compositions and kits for use in spectrophotometric (including colorimetric) and luminescent (fluorescent, chemiluminescent, bioluminescent) analysis, including bioanalytical, biosensor and medical technologies. It disclosed the use of nano- and/or microparticles of ZnO2 to generate hydrogen peroxide for use in systems with peroxidase for spectrophotometric and luminescent detection and/or determination of both the peroxidase itself and its substrates. The invention also describes a method for generating hydrogen peroxide based on nano- and/or microparticles of ZnO2 for use in spectrophotometric and luminescent analysis involving peroxidase. The reproducibility of results is at least 99% in the case of the spectrophotometric method of analysis and at least 98% in the case of the luminescent one, and the time of a single analysis is less than 7 minutes, which in the case of a 96-well plate is equivalent to the analysis time of 1 sample of less than 5 s. The rate of the reaction of enzymatic oxidation of indicator substrates is 30% higher when using ZnO2 nanoparticles than when hydrogen peroxide is introduced from outside.
EFFECT: possibility of rapid determination of a wide range of biologically active substances, as well as peroxidase by enzyme activity, which is controlled by the accumulation of coloured or luminescent oxidation products of indicator substances (TMB, ABTS, FDA).
16 cl, 7 dwg, 2 tbl, 4 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к аналитической химии, в частности, к композициям и комплектам для использования в спектрофотометрическом (в том числе колориметрическом) и люминесцентном (флуоресцентном, хемилюминесцентном, биолюминесцентном) анализе, в том числе биоаналитических, биосенсорных и медицинских технологиях. Область применения данной разработки - создание биоаналитических и биосенсорных систем, аналитические исследования, медицинская диагностика, иммуноферментный и ДНК анализ (в том числе за счёт маркирования метками на основе пероксидаз), определение фермент-зависимых биологически активных веществ. Изобретение может быть использовано также при создании биосенсоров на основе ферментов-оксидаз, требующих пероксид водорода в качестве субстрата.The present invention relates to analytical chemistry, in particular, to compositions and kits for use in spectrophotometric (including colorimetric) and luminescent (fluorescent, chemiluminescent, bioluminescent) analysis, including bioanalytical, biosensor and medical technologies. The scope of this development is the creation of bioanalytical and biosensor systems, analytical studies, medical diagnostics, enzyme immunoassay and DNA analysis (including through labeling with labels based on peroxidases), determination of enzyme-dependent biologically active substances. The invention can also be used to create biosensors based on oxidase enzymes that require hydrogen peroxide as a substrate.

Уровень техникиState of the art

Генерация пероксида водорода внутри реакционной среды является важной задачей для разработки новых и усовершенствования существующих методов качественного и количественного анализа, основанных на использовании ферментов, в том числе в качестве метки, в биологии, медицине, а также клинической диагностике. Использование пероксида водорода позволяет эффективно совмещать биохимическую и физико-химическую реакции при создании биосенсоров на основе ферментов оксидаз, которые повсеместно применяют в ферментных биосенсорах, в том числе в качестве метки, и катализируемых ими реакциях для определения биологически активных веществ за счёт их связывания со специфическими лигандами.The generation of hydrogen peroxide inside the reaction medium is an important task for the development of new and improvement of existing methods of qualitative and quantitative analysis based on the use of enzymes, including as a label, in biology, medicine, and clinical diagnostics. The use of hydrogen peroxide makes it possible to effectively combine biochemical and physicochemical reactions when creating biosensors based on oxidase enzymes, which are widely used in enzyme biosensors, including as a label, and reactions catalyzed by them to determine biologically active substances due to their binding to specific ligands. .

Подобные методики основаны на способности биологических молекул (рецепторов, антител, нуклеиновых кислот, ферментов) связываться с высокой степенью специфичности с соответствующей ответной частью лиганда-партнёра. Они получили широкое распространение при определении биологически активных веществ, и стали одним из основных инструментов в биологических исследованиях и медицинской диагностике.Such techniques are based on the ability of biological molecules (receptors, antibodies, nucleic acids, enzymes) to bind with a high degree of specificity to the corresponding counterpart of the partner ligand. They are widely used in the determination of biologically active substances, and have become one of the main tools in biological research and medical diagnostics.

Сенсорные системы, основанные на ферментах как в качестве распознающего лиганда, так и в качестве метки получили наибольшее распространение в современном биохимическом анализе.Sensor systems based on enzymes both as a recognizing ligand and as a label are the most widely used in modern biochemical analysis.

Одним из классов ферментов, получивших широкое коммерческое распространение, в частности, в иммунноферментом анализе (ИФА или ELISA, Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay), определении олигонуклеотидов, методах гибридизации нуклеиновых кислот - является пероксидаза, которая обладает специфичностью к широкой группе соединений с различными свойствами и структурами. Пероксидаза является двухсубстратным ферментом и катализирует 2 типа связанных реакций: (а) восстановление пероксида водорода до воды и (б) окисление второго субстрата, к которым относятся ароматические амины, фенольные соединения, а также другие вещества.One of the classes of enzymes that have received wide commercial distribution, in particular, in enzyme immunoassay (ELISA or ELISA, Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay), determination of oligonucleotides, nucleic acid hybridization methods, is peroxidase, which has specificity for a wide group of compounds with different properties and structures. Peroxidase is a two-substrate enzyme and catalyzes 2 types of related reactions: (a) reduction of hydrogen peroxide to water and (b) oxidation of the second substrate, which include aromatic amines, phenolic compounds, and other substances.

Содержание указанных выше соединений оценивают по активности фермента пероксидазы, которую, в свою очередь, определяют по накоплению поглощающих или люминесцирующих продуктов окисления индикаторных веществ - субстратов пероксидазы, например, таких как 3,3',5,5'-тетраметилбензидин (ТМБ), 2,2'-азино-бис(3-этилбензотиазолин-6-сульфонновая кислота (АБТС) и о-фенилендиамин (ФДА), но при этом круг субстратов не ограничивается перечисленными примерами. Выбор субстратов зависит от способа детектирования (спектрофотометрического или люминесцентного), а также от требований к чувствительности анализа.The content of the above compounds is estimated by the activity of the peroxidase enzyme, which, in turn, is determined by the accumulation of absorbing or luminescent oxidation products of indicator substances - peroxidase substrates, for example, such as 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB), 2 ,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) and o-phenylenediamine (PDA), but the range of substrates is not limited to the examples listed. The choice of substrates depends on the detection method (spectrophotometric or luminescent), and also on the sensitivity requirements of the assay.

Несмотря на многочисленные преимущества и широкое применение пероксидазы в биосенсорных технологиях и биоаналитических приложениях системы на ее основе имеют ключевой недостаток. Они требуют добавления извне основного субстрата пероксидазы - пероксида водорода или H2O2, поскольку чрезвычайно сложно включить этот реагент в состав сенсорного устройства на стадии его изготовления. К тому же, пероксид водорода неустойчив при хранении, что требует применения различных методов его стабилизации: с помощью пероксида мочевины [Jones R.M. Stable peroxide substrate formulation // European Patent Office. Vol. 0 279 614], галогенидов олова , с использованием системы стабилизаторов, состоящей из хелатирующего агента фосфоновой кислоты, оловянного стабилизатора, и ароматического хелатирующего соединения [Wang X., Genco K.R. Stabilization of alkaline hydrogen peroxde // United States Patent. 2007. Vol. 2, №12]. При этом описанные методы стабилизации не обеспечивают необходимой для рутинного анализа стабильности сенсоров, а также отрицательно влияют на чувствительность и воспроизводимость аналитического сигнала [Kornienko V.L. et al. The Prospects of the in situ and ex situ Use of Aqueous Solutions of Hydrogen Peroxide Electrogenerated from Oxygen // Russ. J. Electrochem. © Pleiades Publishing, 2020. Vol. 56, №5. P. 427-441]. Альтернативным способом решения обозначенной проблемы может быть разработка способа генерация пероксида водорода непосредственно в реакционной смеси, в составе биоаналитической системы или сенсорного устройства.Despite numerous advantages and widespread use of peroxidase in biosensor technologies and bioanalytical applications, systems based on it have a key drawback. They require the addition of the main peroxidase substrate, hydrogen peroxide or H 2 O 2 , from outside, since it is extremely difficult to include this reagent in the composition of the sensor device at the stage of its manufacture. In addition, hydrogen peroxide is unstable during storage, which requires the use of various methods for its stabilization: using urea peroxide [Jones RM Stable peroxide substrate formulation // European Patent Office. Vol. 0 279 614], tin halides, using a stabilizer system consisting of a phosphonic acid chelating agent, a tin stabilizer, and an aromatic chelating compound [Wang X., Genco KR Stabilization of alkaline hydrogen peroxde // United States Patent. 2007 Vol. 2, no. 12]. At the same time, the described stabilization methods do not provide the stability of sensors necessary for routine analysis, and also adversely affect the sensitivity and reproducibility of the analytical signal [Kornienko VL et al. The Prospects of the in situ and ex situ Use of Aqueous Solutions of Hydrogen Peroxide Electrogenerated from Oxygen // Russ. J. Electrochem. © Pleiades Publishing, 2020. Vol. 56, no. 5. P. 427-441]. An alternative way to solve this problem can be the development of a method for generating hydrogen peroxide directly in the reaction mixture, as part of a bioanalytical system or a sensor device.

Из уровня техники известен способ внутренней генерации пероксида водорода из кислорода на газодиффузионных электродах (ГДЭ) из технического углерода [V. L. Kornienko, G. A. Kolyagin, G. V. Kornienko and T. A. Kenova “The prospects of the in-situ and ex-situ use of aqueous solutions of hydrogen peroxide electrogenerated from oxygen”, Russian Journal of Electrochemistry, 2020, 56, 427-441]. Использование ГДЭ на основе технологического углерода А-437Е (ацетиленовая сажа) и мезоструктурированного углерода ЦМК-3 позволяет получить раствор Н2О2 с концентрацией выше 3 М, который может быть использован с высокой эффективностью как в косвенном электросинтезе важных органических и неорганических целевых продуктов, так и в разрушении органических и неорганических загрязнителей, присутствующих в сточных водах различного происхождения.The prior art method of internal generation of hydrogen peroxide from oxygen on gas diffusion electrodes (GDE) from carbon black [VL Kornienko, GA Kolyagin, GV Kornienko and TA Kenova “ The prospects of the in-situ and ex-situ use of aqueous solutions of hydrogen peroxide electrogenerated from oxygen ”, Russian Journal of Electrochemistry, 2020, 56, 427-441]. The use of GDE based on technological carbon A-437E (acetylene black) and mesostructured carbon TsMK-3 makes it possible to obtain an H 2 O 2 solution with a concentration above 3 M, which can be used with high efficiency both in the indirect electrosynthesis of important organic and inorganic target products, and in the destruction of organic and inorganic pollutants present in wastewater of various origins.

Однако известное решение предполагает использование углеродного черного электрода, что из-за окраски инструмента будет осложнять детектирование. При этом при электролизе возможно побочное окисление и разрушение молекул хромогенных субстратов, мешающее контролируемому процессу окисления сгенерированным пероксидом водорода. Наконец, генерация пероксида водорода с эффективностью 96% по данной методике занимает 30 мин, что ухудшает точность анализа, его воспроизводимость и экспрессность. Последнее ограничивает применение такой системы при определении нестабильных во времени аналитов. However, the known solution involves the use of a carbon black electrode, which, due to the color of the tool, will complicate detection. In this case, during electrolysis, secondary oxidation and destruction of molecules of chromogenic substrates is possible, which interferes with the controlled oxidation process by the generated hydrogen peroxide. Finally, the generation of hydrogen peroxide with an efficiency of 96% by this method takes 30 min, which worsens the accuracy of the analysis, its reproducibility, and rapidity. The latter limits the use of such a system in the determination of analytes unstable in time.

Из уровня техники известен способ фотокаталитической внутренней генерации пероксида водорода из пероксосоединений [Lanchuk Y. v. et al. “Towards sustainable diagnostics: replacing unstable H 2 O 2 by photoactive TiO 2 in testing systems for visible and tangible diagnostics for use by blind people”, RSC Advances, Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 8, № 66. P. 37735-37739]. Авторы работы предлагают заменить нестабильный H2O2 на стабильный TiO2 в качестве альтернативного источника инициаторов радикальной полимеризации акриламида с целью создания визуального и тактильного портативного датчика для обнаружения биологически важных молекул (ДНК, РНК, АТФ). Пероксид водорода генерируется непосредственно в среде реакции путём восстановления растворённого в водном растворе кислорода воздуха фотогенерированными электронами, образующимися при УФ-облучении водного раствора наночастиц TiO2. TiO2 разрушает структуру воды под действием облучения, что приводит к образованию высокой концентрации активных форм кислорода, в том числе и пероксида водорода, а также свободных радикалов.The prior art method of photocatalytic internal generation of hydrogen peroxide from peroxo compounds [Lanchuk Y. v. et al. “ Towards sustainable diagnostics: replacing unstable H2O2 by photoactive TiO2 in testing systems for visible and tangible diagnostics for use by blind people ”, RSC Advances , Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 8, No. 66. P. 37735-37739]. The authors of the work propose to replace unstable H 2 O 2 with stable TiO 2 as an alternative source of acrylamide radical polymerization initiators in order to create a visual and tactile portable sensor for detecting biologically important molecules (DNA, RNA, ATP). Hydrogen peroxide is generated directly in the reaction medium by the reduction of air oxygen dissolved in an aqueous solution by photogenerated electrons formed during UV irradiation of an aqueous solution of TiO 2 nanoparticles. TiO 2 destroys the structure of water under the influence of irradiation, which leads to the formation of a high concentration of reactive oxygen species, including hydrogen peroxide, as well as free radicals.

Однако данный способ неспецифичен и неселективен: процесс УФ-облучения будет приводить к окислению большинства компонентов системы, а не только требуемых аналитов. При этом УФ излучение также может приводить и к разрушению некоторых участвующих в процессе органических молекул. Кроме того, количество получаемого по данной методике пероксида водорода (на уровне единиц микромолярных концентраций) недостаточно для проведения реакции пероксидазного окисления индикаторных веществ - вторых субстратов фермента.However, this method is non-specific and non-selective: the UV irradiation process will oxidize most of the components of the system, not just the desired analytes. In this case, UV radiation can also lead to the destruction of some of the organic molecules involved in the process. In addition, the amount of hydrogen peroxide obtained by this method (at the level of units of micromolar concentrations) is not enough to carry out the reaction of peroxidase oxidation of indicator substances - the second substrates of the enzyme.

Из уровня техники известен способ электролиза воды для получения пероксида водорода по мере необходимости: водород и кислород смешиваются в электролизере, и затем их смесь в воде подается в реактор для получения целевого реагента [Патент KR20090014396A, 10.02.2009]. Раствор производится без необходимости добавления дополнительных реагентов. Настоящее изобретение обеспечивает производство водного раствора пероксида водорода в виде потока последовательно или параллельно стандартному водопроводу. Газообразный водород и кислород, полученные из водопроводной воды в электролитической ячейке, направляют в реактор, сообщающийся с электролизером и расположенном между электролизером и выпускным отверстием, где затем они реагируют в присутствии катализатора (на основе платины, палладия, рутения, родия, иридия, осмия и золота) с образованием перекиси водорода в водной фазе, которая затем выводится через выпускное отверстие. Датчики обнаружения пероксида водорода в данном изобретении включают спектроскопические методы, такие как методы ультрафиолетовой или инфракрасной спектроскопии, а также потенциометрические методы.The prior art method of electrolysis of water to produce hydrogen peroxide as needed: hydrogen and oxygen are mixed in the electrolyzer, and then their mixture in water is fed into the reactor to obtain the target reagent [Patent KR20090014396A, 10.02.2009]. The solution is produced without the need to add additional reagents. The present invention provides for the production of an aqueous solution of hydrogen peroxide as a stream in series or in parallel with a standard plumbing. Gaseous hydrogen and oxygen obtained from tap water in the electrolytic cell are sent to a reactor in communication with the electrolyzer and located between the electrolyzer and the outlet, where they then react in the presence of a catalyst (based on platinum, palladium, ruthenium, rhodium, iridium, osmium and gold) to form hydrogen peroxide in the aqueous phase, which is then discharged through the outlet. The hydrogen peroxide detection sensors in the present invention include spectroscopic methods, such as ultraviolet or infrared spectroscopy methods, as well as potentiometric methods.

Тем не менее данный способ генерации пероксида водорода не подходит для создания компактных биосенсорных и биоаналитических систем. К тому же, как было показано выше, электрохимическая генерация требует определённого времени для накопления необходимого количества пероксида водорода и может сопровождаться разрушением органических молекул и биологических объектов. However, this method of generating hydrogen peroxide is not suitable for creating compact biosensor and bioanalytical systems. In addition, as shown above, electrochemical generation requires a certain amount of time to accumulate the required amount of hydrogen peroxide and may be accompanied by the destruction of organic molecules and biological objects.

Наиболее близким к заявляемому является способ генерации пероксида водорода с помощью пероксида кальция и магния [Waite, A. J., Bonner, J. S., Austenite, R. «Kinetics and stoichiometry of oxygen release from solid peroxides». Environ. Eng. Sci. 1999, 16, 187-199]. Данный способ заключается во внесении твёрдых частиц пероксида кальция и магния в водный раствор щелочей с рН от 8 до 10, в результате поверхностной реакции выделяется пероксид водорода в количестве до 50% от содержащегося в системе. Closest to the claimed is a method for generating hydrogen peroxide using calcium and magnesium peroxide [Waite, AJ, Bonner, JS, Austenite, R. " Kinetics and stoichiometry of oxygen release from solid peroxides ". Environ. Eng. sci. 1999, 16, 187-199]. This method consists in introducing solid particles of calcium and magnesium peroxide into an aqueous solution of alkalis with a pH of 8 to 10, as a result of a surface reaction, hydrogen peroxide is released in an amount of up to 50% of that contained in the system.

Эти твердые формы пероксидов широко используются для экологических целей благодаря их стабильности в водных растворах с высоким pH. Сообщается о стабильности пероксидов кальция и магния, которую можно сравнить с гидроксидом металла, который создает растущий барьер массопереноса, что замедляет дальнейшее высвобождение пероксида водорода, а также помогает сохранить высокий рН в слоях вблизи пероксосоединения.These solid forms of peroxides are widely used for environmental purposes due to their stability in high pH aqueous solutions. The stability of calcium and magnesium peroxides has been reported, which can be compared to metal hydroxide, which creates a growing mass transfer barrier, which slows down the further release of hydrogen peroxide, and also helps to maintain a high pH in the layers near the peroxo compound.

Однако, транспортный барьер, образующийся при осаждении гидроксида в наночастицах, слишком тонок, чтобы заметно замедлить выделение пероксида водорода и позволить осуществлять процесс более контролируемо. Тем более в области, близкой к нейтральному рН, а также при кислом pH предпочтительно быстрое растворение за счет реакции MO2 (тв) + 2H+ (жидк) → M2+ (жидк) + H2O2 (жидк).However, the transport barrier formed during the precipitation of hydroxide in nanoparticles is too thin to noticeably slow down the release of hydrogen peroxide and allow the process to be carried out in a more controlled manner. Especially in the region close to neutral pH, as well as at acidic pH, rapid dissolution is preferable due to the reaction MO 2 (solid) + 2H + (liquid) → M 2+ (liquid) + H 2 O 2 (liquid) .

Кроме того, данный способ ограничен в применении только в щелочных условиях, так как пероксиды кальция и магния высвобождают пероксид водорода только при рН = 9, что не совместимо с областью максимальной активности пероксидазы из корней хрена (рН ~ 6) и не подходит для целей анализа, где она применяется.In addition, this method is limited to use only in alkaline conditions, since calcium and magnesium peroxides release hydrogen peroxide only at pH = 9, which is incompatible with the region of maximum activity of horseradish peroxidase (pH ~ 6) and is not suitable for the purposes of analysis. where it applies.

Таким образом существует потребность в разработке способа генерации пероксида водорода, который, во-первых, основывается на недорогих материалах стабильных при длительном хранении (чистый пероксид водорода не стабилен), во-вторых, протекает при рН, близких к рН максимальной активности пероксидаз (улучшение кинетических параметров биохимических реакций), в-третьих, не имеет значительного поглощения и/или флуоресценции в ближней ультрафиолетовой и видимой части спектра (требования для спектрофотометрического и флуориметрического детектирования).Thus, there is a need to develop a method for generating hydrogen peroxide, which, firstly, is based on inexpensive materials that are stable during long-term storage (pure hydrogen peroxide is not stable), and secondly, proceeds at a pH close to the pH of the maximum activity of peroxidases (improvement of kinetic parameters of biochemical reactions), thirdly, it does not have significant absorption and/or fluorescence in the near ultraviolet and visible parts of the spectrum (requirements for spectrophotometric and fluorimetric detection).

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является разработка способа внутренней (in-situ) генерации H2O2 по требованию (on-demand) с помощью регулировки pH системы буферным раствором для непосредственного использования в сенсорных системах, требующих присутствия пероксида водорода для своей работы, в частности, в системах, которые содержат пероксидазу. Для решения данной задачи предлагается использовать наночастицы ZnO2, стабильные как при хранении, так и при приготовлении раствора с рН выше 7.The technical problem to be solved by the claimed invention is the development of a method for internal ( in-situ ) generation of H 2 O 2 on demand (on-demand) by adjusting the pH of the system with a buffer solution for direct use in sensor systems that require the presence of hydrogen peroxide for their work, in particular, in systems that contain peroxidase. To solve this problem, it is proposed to use ZnO 2 nanoparticles that are stable both during storage and when preparing a solution with a pH above 7.

Заявляемое изобретение устраняет вышеперечисленные недостатки аналогов.The claimed invention eliminates the above disadvantages of analogues.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом изобретения является возможность экспресс-определения широкого круга биологически активных веществ, а также пероксидазы по активности фермента, которая контролируется по накоплению окрашенных или люминесцирующих продуктов окисления индикаторных веществ (ТМБ, АБТС, ФДА). При этом достигается воспроизводимость результатов не менее 99 % в случае спектрофотометрического метода анализа и не менее 98% в случае люминесцентого, а время единичного анализа составляет менее 7 мин, что в случае 96-луночного планшета эквивалентно времени анализа 1 пробы менее 5 с. Скорость протекания реакции ферментативного окисления индикаторных субстратов на 30% выше при использовании наночастиц ZnO2, чем при внесении пероксида водорода извне. The technical result of the invention is the possibility of rapid determination of a wide range of biologically active substances, as well as peroxidase by enzyme activity, which is controlled by the accumulation of colored or luminescent oxidation products of indicator substances (TMB, ABTS, FDA). This achieves reproducibility of results of at least 99% in the case of the spectrophotometric method of analysis and at least 98% in the case of the luminescent one, and the time of a single analysis is less than 7 minutes, which in the case of a 96-well plate is equivalent to the analysis time of 1 sample of less than 5 s. The rate of the reaction of enzymatic oxidation of indicator substrates is 30% higher when using ZnO 2 nanoparticles than when hydrogen peroxide is introduced from outside.

При этом нано- и микрочастицы ZnO2 стабильны в течение длительного времени (более года) при хранении на воздухе без доступа CO2. В чистом виде пероксид водорода не стабилен при длительном хранении, поэтому для его стабилизации используют специальные вещества, которые, в том числе, могу влиять на протекание процессов пероксидазного окисления. Таким образом, использование стабильных при длительном хранении частиц ZnO2 позволяет улучшить воспроизводимость получаемых результатов и повысить скорость протекания реакции пероксидазного оксиления.At the same time, nano- and microparticles of ZnO 2 are stable for a long time (more than a year) when stored in air without access to CO 2. In its pure form, hydrogen peroxide is not stable during long-term storage, therefore, special substances are used to stabilize it, which, including , can influence the course of peroxidase oxidation processes. Thus, the use of long-term storage-stable ZnO 2 particles makes it possible to improve the reproducibility of the results obtained and to increase the rate of the peroxidase oxidation reaction.

Технический результат достигается применением нано- и/или микрочастиц ZnO2 для генерации пероксида водорода для использования в системах с пероксидазой для спектрофотометрического и люминесцентного обнаружения и/или определения как самой пероксидазы, так и её субстратов. Нано- и/или микрочастицы ZnO2 используют в виде суспензии как в водных, так и не водных растворителях, на поверхности или в объёме полимерных плёнок.The technical result is achieved by using nano- and/or microparticles of ZnO 2 to generate hydrogen peroxide for use in systems with peroxidase for spectrophotometric and luminescent detection and/or determination of both the peroxidase itself and its substrates. Nano- and/or microparticles of ZnO 2 are used in the form of a suspension in both aqueous and non-aqueous solvents, on the surface or in the volume of polymer films.

Также технический результат достигается способом генерации пероксида водорода на основе нано- и/или микрочастиц ZnO2 для применения в спектрофотометрическом и люминесцентном анализе с участием пероксидазы, включающий добавление раствора фермента в буферном растворе с рН < 6 в количестве, обеспечивающем проведения реакции перекисного окисления, внесении пробы, содержащей индикаторный субстрат, с последующим добавлением в полученную смесь заранее приготовленной суспензии наночастиц пероксида цинка, после чего проводят обнаружение и определение активности пероксидазы и/или содержания окисленных продуктов окисления индикаторных субстратов спектрофотометрическим и/или флуориметрическим методом в кювете и/или микропланшете. При этом качественное и количественное определение пероксидазы проводят спектрофотометрическим и/или флуориметрическим методом. В качестве индикаторного субстрата используют вещества - красители или биологически-активные вещества, являющиеся субстратами пероксидазы и изменяющие свою окраску в ходе реакции окисления, для их спектрофотометрического и/или флуорометрического определения, а в качестве красителя используют вещества, выбранные из группы, включающей ТМБ, ФДА, АБТС. В качестве биологически-активных веществ используют аскорбиновую кислоту, флавоноиды (такие как эпикатехин и кверцетин, но не ограничиваются ими), витамин В1 (тиамин), гидропероксиды различного строения, фенотиазины, катехоламины и их метаболиты. В качестве пероксидазы используют пероксидазу из корней хрена, соевых бобов, арахиса, листьев табака, клубней батата и листьев масличных пальм, при этом это не ограничивает применение пероксидаз грибов и животного происхождения, в том числе человека. Пероксидазы содержится в количестве от 0,05 до 1 нМ. В качестве буферного раствора используют буфер с рН в диапазоне 5-6 единиц, в том числе фосфатный буфер, фталатный буферный раствор, ацетатный буферный раствор. Для определения пероксидазы от 5 до 7 минут регистрируют сигналы оптической плотности и интенсивности люминесценции, возбуждения люминесценции в пробе, и при выявлении максимума в характерном диапазоне для определяемого аналита делают вывод о его наличии в образце. Вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы делают при выявлении максимума в спектрах поглощения её окисленного субстрата 3, 3',5, 5'-тетраметилбензидина (ТМБ) в диапазоне 370-380 нм и 650-660 нм в случае образования промежуточного продукта окисления ТМБ (мерихиноидный комплекс); 450-460 нм в случае полного окисления ТМБ до конечного продукта (хинондиимин, ХДИ). Вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы, в том числе в качестве метки, делают при выявлении максимума в спектрах поглощения её окисленного субстрата о-фенилендиамина (ФДА) в диапазоне а также 420-450 нм в случае перекисного окисления ФДА до финального продукта (2,3-диаминофеназин, ДАФ). Вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы, в том числе в качестве метки, делают при выявлении максимума в спектрах поглощения её окисленного субстрата 2,2'-азино-бис-(3-этилбензтиозолин-6-сульфоновой кислоты) (АБТС) в диапазоне 410-420 нм в случае перекисного окисления АБТС с образованием катион-радикала. Вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы, в том числе в качестве метки, делают при выявлении максимума интенсивности люминесценции в спектрах испускания её окисленного субстрата о-фенилендиамина (ФДА) в диапазоне от 560 до 580 нм. Для получения сигнала люминесценции (2,3-диаминофеназина, ДАФ) пробу облучают монохроматичным излучением с длиной волны 430 нм.Also, the technical result is achieved by a method for generating hydrogen peroxide based on nano- and / or microparticles of ZnO 2 for use in spectrophotometric and luminescent analysis with the participation of peroxidase, including the addition of an enzyme solution in a buffer solution with pH < 6 in an amount that ensures the peroxidation reaction, the introduction a sample containing an indicator substrate, followed by adding a pre-prepared suspension of zinc peroxide nanoparticles to the resulting mixture, after which the detection and determination of peroxidase activity and/or the content of oxidized oxidation products of indicator substrates is carried out by the spectrophotometric and/or fluorimetric method in a cuvette and/or microplate. In this case, the qualitative and quantitative determination of peroxidase is carried out by a spectrophotometric and/or fluorimetric method. As an indicator substrate, substances are used - dyes or biologically active substances that are substrates of peroxidase and change their color during the oxidation reaction, for their spectrophotometric and / or fluorometric determination, and substances selected from the group including TMB, FDA are used as a dye. , ABTS. As biologically active substances, ascorbic acid, flavonoids (such as but not limited to epicatechin and quercetin), vitamin B1 (thiamine), hydroperoxides of various structures, phenothiazines, catecholamines and their metabolites are used. As a peroxidase, peroxidase from horseradish roots, soybeans, peanuts, tobacco leaves, sweet potato tubers and oil palm leaves is used, while this does not limit the use of peroxidases of fungi and animal origin, including humans. Peroxidase is contained in an amount of 0.05 to 1 nM. As a buffer solution, a buffer with a pH in the range of 5-6 units is used, including a phosphate buffer, a phthalate buffer solution, an acetate buffer solution. To determine peroxidase, signals of optical density and intensity of luminescence, excitation of luminescence in the sample are recorded from 5 to 7 minutes, and when a maximum is detected in the characteristic range for the analyzed analyte, a conclusion is made about its presence in the sample. The conclusion about the presence and quantity of peroxidase in the sample is made when a maximum is detected in the absorption spectra of its oxidized substrate 3, 3',5, 5'-tetramethylbenzidine (TMB) in the range of 370-380 nm and 650-660 nm in the case of the formation of an intermediate product of TMB oxidation (meriquinoid complex); 450-460 nm in the case of complete oxidation of TMB to the final product (quinonediimine, CDI). The conclusion about the presence and quantity of peroxidase in the sample, including as a label, is made when a maximum is detected in the absorption spectra of its oxidized substrate o-phenylenediamine (PDA) in the range and 420-450 nm in the case of peroxidation of PDA to the final product (2 ,3-diaminophenazine, DAP). The conclusion about the presence and quantity of peroxidase in the sample, including as a label, is made by detecting a maximum in the absorption spectra of its oxidized substrate 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenzothiozoline-6-sulfonic acid) (ABTS) in the range 410-420 nm in the case of ABTS peroxidation with the formation of a radical cation. The conclusion about the presence and quantity of peroxidase in the sample, including as a label, is made by detecting the maximum luminescence intensity in the emission spectra of its oxidized substrate o-phenylenediamine (PDA) in the range from 560 to 580 nm. To obtain a luminescence signal (2,3-diaminophenazine, DAP), the sample is irradiated with monochromatic radiation at a wavelength of 430 nm.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

На фиг. 1 представлено схематическое представление процесса добавления H2O2 извне (верхняя панель) и внутрисистемной генерации (нижняя панель) в объеме образца.In FIG. 1 is a schematic representation of the external H 2 O 2 addition process (upper panel) and in-system generation (lower panel) in the sample volume.

На фиг. 2 представлена схема реакции перекисного окисления рассматриваемых классических субстратов пероксидазы: ТМБ, ФДА и АБТС.In FIG. Figure 2 shows the scheme of the peroxidation reaction of the considered classical peroxidase substrates: TMB, FDA, and ABTS.

На фиг. 3 представлены рН-зависимости оптической плотности продуктов перекисного окисления указанных хромогенных субстратов, основанные на спектрофотометрических данных в УФ и видимом диапазонах. Проводилось сравнение эффективности окисления субстратов с помощью H2O2, полученным путём внутренней генерации и с помощью добавления H2O2 извне. Позициями на фигурах обозначены: 1 - зависимость оптической плотности от величины рН в случае образования ХДИ с максимумом поглощения при λ = 450 нм и мерихиноидного комплекса с максимумом поглощения при λ = 375/655 нм) при pH = 5,5, 8 и 10; 2 - зависимость оптической плотности от величины рН в случае образования ДАФ с максимумом поглощения при λ = 430 нм при pH = 5.5, 8, 10. In FIG. Figure 3 shows the pH dependences of the optical density of the products of peroxidation of these chromogenic substrates, based on spectrophotometric data in the UV and visible ranges. A comparison was made of the efficiency of substrate oxidation with H 2 O 2 obtained by internal generation and with the addition of H 2 O 2 from outside. The positions in the figures indicate: 1 - the dependence of the optical density on the pH value in the case of the formation of CDI with an absorption maximum at λ = 450 nm and a meriquinoid complex with an absorption maximum at λ = 375/655 nm) at pH = 5.5, 8 and 10; 2 - dependence of the optical density on the pH value in the case of the formation of DAP with an absorption maximum at λ = 430 nm at pH = 5.5, 8, 10.

На фиг. 4 представлены данные сравнения кинетики окисления ФДА, катализируемого пероксидазой), при помощи H2O2, добавленным извне, и H2O2, полученного заявляемым способом внутренней генерации путем регулировки pH наночастиц ZnO2. Кинетические кривые построены на основе данных спектров люминесценции при окислении ФДА.In FIG. 4 shows data comparing the kinetics of FDA oxidation catalyzed by peroxidase), using H 2 O 2 added from the outside, and H 2 O 2 obtained by the inventive method of internal generation by adjusting the pH of ZnO 2 nanoparticles. The kinetic curves are plotted on the basis of the data of the luminescence spectra during PDA oxidation.

На фиг. 5 представлены данные сравнения кинетики окисления АБТС катализируемого пероксидазой, при помощи H2O2, добавленным извне, и H2O2, полученного заявляемым способом внутренней генерации путем регулировки pH наночастиц ZnO2. Кинетические кривые построены на основе данных спектров поглощения продуктов окисления АБТС.In FIG. Figure 5 presents data comparing the kinetics of the oxidation of ABTS catalyzed by peroxidase, using H 2 O 2 added from the outside, and H 2 O 2 obtained by the inventive method of internal generation by adjusting the pH of ZnO 2 nanoparticles. The kinetic curves are plotted based on the absorption spectra of the ABTS oxidation products.

На фиг. 6 представлены временные зависимости оптической плотности продуктов перекисного окисления субстратов от концентрации пероксидазы в условиях внутренней генерации пероксида водорода, основанные на спектрофотометрических данных в УФ и видимом диапазонах. Позициями на фигурах обозначены: 1 - зависимость оптической плотности от концентрации пероксидазы в случае образования ХДИ с максимумом поглощения при λ = 450 нм; 2 - зависимость оптической плотности от концентрации пероксидазы в случае образования ДАФ с максимумом поглощения при λ = 430 нм; 3 - зависимость оптической плотности от концентрации пероксидазы в случае образования АБТС•+ с максимумом поглощения при λ = 415 нм в период времени 0-10 мин.In FIG. Figure 6 shows the time dependences of the optical density of the products of peroxidation of substrates on the concentration of peroxidase under the conditions of internal generation of hydrogen peroxide, based on spectrophotometric data in the UV and visible ranges. The positions in the figures indicate: 1 - the dependence of the optical density on the concentration of peroxidase in the case of the formation of CDI with an absorption maximum at λ = 450 nm; 2 - dependence of the optical density on the concentration of peroxidase in the case of the formation of DAP with an absorption maximum at λ = 430 nm; 3 - dependence of the optical density on the concentration of peroxidase in the case of the formation of ABTS •+ with an absorption maximum at λ = 415 nm in the time period of 0-10 min.

На фиг. 7 представлена временная зависимость интенсивности люминесценции продукта перекисного окисления ФДА в условиях внутренней генерации пероксида водорода от концентрации пероксидазы в период времени 0-10 мин.In FIG. Figure 7 shows the time dependence of the luminescence intensity of the PDA peroxidation product under the conditions of internal generation of hydrogen peroxide on the peroxidase concentration in the time period of 0–10 min.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Замена добавляемой извне (ex-situ) H2O2 на наночастицы ZnO2, генерирующих пероксид водорода непосредственно в тест-системе под действием буферного раствора с рН < 6 позволяет улучшить воспроизводимость результатов при определении фермент-зависимых биологически активных веществ и повысить скорость протекания реакции пероксидазного оксиления.Replacement of externally added ( ex-situ ) H 2 O 2 with ZnO 2 nanoparticles generating hydrogen peroxide directly in the test system under the action of a buffer solution with pH < 6 improves the reproducibility of results in the determination of enzyme-dependent biologically active substances and increases the reaction rate peroxidase oxidation.

Способ внутренней генерации пероксида водорода с помощью наночастиц ZnO2 для определения биологически активных веществ по активности пероксидазы включает смешение пробы, содержащей индикаторный субстрат, с раствором пероксидазы и коллоидным раствором наночастиц ZnO2 с последующим добавлением буферного раствора с рН < 6 в количестве, обеспечивающем проведения реакции перекисного окисления с образованием окрашенных и/или люминесцирующих продуктов.A method for internal generation of hydrogen peroxide using ZnO 2 nanoparticles for determining biologically active substances by peroxidase activity includes mixing a sample containing an indicator substrate with a peroxidase solution and a colloidal solution of ZnO 2 nanoparticles, followed by adding a buffer solution with pH < 6 in an amount that ensures the reaction peroxidation to form colored and/or luminescent products.

Предпочтительно в качестве пероксидазы использовать пероксидазу из корней хрена, соевых бобов, арахиса, листьев табака, клубней батата и листьев масличных пальм, при этом это не ограничивает применение пероксидаз грибов и животного происхождения, в том числе человека.It is preferable to use peroxidase from horseradish roots, soybeans, peanuts, tobacco leaves, sweet potato tubers and oil palm leaves as peroxidase, while this does not limit the use of peroxidases of fungi and animal origin, including humans.

Среди стабильных пероксидов металлов пероксид цинка ZnO2 перспективен в качестве источника пероксида водорода, поскольку его производство дешево, он имеет длительный срок хранения и количественно выделяет H2O2 при pH ниже 6, что соответствует диапазону pH максимальной активности пероксидазы, согласно реакции:Among the stable metal peroxides, zinc peroxide ZnO 2 is promising as a source of hydrogen peroxide because it is cheap to produce, has a long shelf life, and quantitatively releases H 2 O 2 at a pH below 6, which corresponds to the pH range of maximum peroxidase activity, according to the reaction:

Таким образом, наночастицы ZnO2 предлагается использовать в качестве материала для внутрисистемной генерации H2O2 как альтернатива добавлению H2O2 извне.Thus, ZnO 2 nanoparticles are proposed to be used as a material for the intrasystem generation of H 2 O 2 as an alternative to adding H 2 O 2 from outside.

Наночастицы были синтезированы в соответствие с методикой, представленной в публикации [Wolanov Y. et al. Zinc Dioxide Nanoparticulates: A Hydrogen Peroxide Source at Moderate pH // Environ. Sci. Technol. 2013. Vol. 47. P. 8769−8774]: 1,0 г (4,6 ммоль) дигидрата ацетата цинка растворяли в 12 мл 1,1 масс. % раствора пероксида водорода. 25 мл 0,4M (10 ммоль) медленно добавляли до достижения pH = 8-9. В результате были получены сферические агрегаты пероксида цинка со средним диаметром 30-40 нм согласно результатам сканирующей электронной микроскопии.Nanoparticles were synthesized in accordance with the methodology presented in the publication [Wolanov Y. et al. Zinc Dioxide Nanoparticulates: A Hydrogen Peroxide Source at Moderate pH // Environ. sci. Technol. 2013. Vol. 47. P. 8769-8774]: 1.0 g (4.6 mmol) of zinc acetate dihydrate was dissolved in 12 ml of 1.1 wt. % hydrogen peroxide solution. 25 ml of 0.4M (10 mmol) was added slowly until a pH of 8-9 was reached. As a result, spherical aggregates of zinc peroxide with an average diameter of 30-40 nm were obtained according to the results of scanning electron microscopy.

В случае спектрофотометрического детектирования необходимо присутствие субстрата пероксидазы, в ходе реакции дающее окрашенное соединение. Для этого раствор пробы в кювете или прозрачном микропланшете помещают в спектрофотометр и регистрируют значения оптической плотности в диапазоне от 200 до 900 нм. Вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы делают при выявлении максимума поглощения её окисленного субстрата в диапазоне: 370-380 нм и 650-660 нм в случае образования промежуточного продукта окисления ТМБ (мерихиноидный комплекс); 450-460 нм в случае полного окисления ТМБ до конечного продукта (хинондиимин, ХДИ); 410-420 нм в случае образования катион-радикала АБТС•+, а также 420-450 нм в случае перекисного окисления ФДА до финального продукта (2,3-диаминофеназин, ДАФ).In the case of spectrophotometric detection, the presence of a peroxidase substrate is required, which gives a colored compound during the reaction. To do this, the sample solution in a cuvette or a transparent microplate is placed in a spectrophotometer and optical density values are recorded in the range from 200 to 900 nm. The conclusion about the presence and quantity of peroxidase in the sample is made by detecting the maximum absorption of its oxidized substrate in the range: 370-380 nm and 650-660 nm in the case of the formation of an intermediate product of TMB oxidation (meriquinoid complex); 450-460 nm in the case of complete oxidation of TMB to the final product (quinonediimine, CDI); 410-420 nm in the case of formation of the radical cation ABTS •+ , as well as 420-450 nm in the case of FDA peroxidation to the final product (2,3-diaminophenazine, DAF).

В случае люминесцентного детектирования (на примере использования ФДА) пробу облучают монохроматическим излучением с длиной волны в диапазоне 420-450 нм (в нашем случае 430 нм). Вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы делают при выявлении максимума интенсивности люминесценции её окисленного субстрата 2,3-диаминофеназина в диапазоне от 560 до 580 нм (если быть точнее, то 570 нм). Кинетические данные были получены при измерении флюоресценции через 1, 2, 3, 5 и 10 мин после начала реакции.In the case of luminescent detection (using FDA as an example), the sample is irradiated with monochromatic radiation with a wavelength in the range of 420–450 nm (in our case, 430 nm). The conclusion about the presence and amount of peroxidase in the sample is made by detecting the maximum intensity of the luminescence of its oxidized substrate 2,3-diaminophenazine in the range from 560 to 580 nm (to be more precise, 570 nm). Kinetic data were obtained by measuring fluorescence 1, 2, 3, 5, and 10 min after the start of the reaction.

Для определения количественного содержания аналитов в исследуемых образцах измеряют интенсивность полученного сигнала (спектрофотометрическое и люминесцентное определение), вывод о количественном содержании делают по предварительно рассчитанным градуировочным зависимостям.To determine the quantitative content of analytes in the test samples, the intensity of the received signal is measured (spectrophotometric and luminescent determination), the conclusion about the quantitative content is made according to pre-calculated calibration dependencies.

Эффективность такого подхода была продемонстрирована на классических субстратах пероксидазы: 3,3',5,5'-тетраметилбензидин (ТМБ) и 2,2'-азино-бис-(3-этилбензтиозолин-6-сульфоновая кислота) (АБТС) (спектрофотометрическое), а также о-фенилендиамин (ФДА) (спектрофотометрическое и люминесцентное определение). Система, использующая данный способ генерации пероксида водорода, характеризуется низким пределом обнаружения, высокой селективностью, широким линейным диапазоном определяемых содержаний (концентраций) субстратов пероксидазы, а также высокой воспроизводимостью и экспрессностью.The effectiveness of this approach has been demonstrated on classical peroxidase substrates: 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) and 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenzothiozoline-6-sulfonic acid) (ABTS) (spectrophotometric) , as well as o-phenylenediamine (PDA) (spectrophotometric and luminescent determination). The system using this method of hydrogen peroxide generation is characterized by a low detection limit, high selectivity, a wide linear range of determined contents (concentrations) of peroxidase substrates, as well as high reproducibility and rapidity.

Получение поглощающих и люминесцирующих продуктов перекисного окисления субстратов пероксидазы как показатель эффективности внутренней генерации пероксида водорода (фиг. 1, 6, 7), включает окисление исходных соединений в присутствии биокатализатора - пероксидазы растительного происхождения, в частности пероксидазы из корней хрена. Для типичных хромо и флуорогенных субстратов пероксидазы (ТМБ, АБТС или ФДА) схемы таких реакций окисления представлены на фиг. 2.Obtaining absorbing and luminescent products of peroxidation of peroxidase substrates as an indicator of the efficiency of the internal generation of hydrogen peroxide (Fig. 1, 6, 7), includes the oxidation of the starting compounds in the presence of a biocatalyst - peroxidase of plant origin, in particular peroxidase from horseradish roots. For typical chromo and fluorogenic peroxidase substrates (TMB, ABTS, or PDA), schemes of such oxidation reactions are shown in Figs. 2.

Окисление исходных соединений проводят за счёт внутренней генерации пероксида водорода в биосенсорной и/или биоаналитической системах вместо внесения раствора пероксида водорода извне, при этом возрастает скорость реакции перекисного окисления. Данная схема изобретения существенно упрощает процедуру массового экспрессного анализа - 96 проб за 7 мин, т.е. около 5 с на одну пробу.The oxidation of the starting compounds is carried out due to the internal generation of hydrogen peroxide in the biosensor and/or bioanalytical systems instead of introducing a hydrogen peroxide solution from the outside, while the rate of the peroxidation reaction increases. This scheme of the invention greatly simplifies the mass express analysis procedure - 96 samples in 7 minutes, i.e. about 5 s per sample.

Данный способ генерации пероксида водорода может быть использован как при детектировании в кювете (пластиковой, стеклянной или кварцевой), стеклянной пластинке, оптоволокне, так и с любыми цельными или сборными полимерными (например, полистирольными, полипропиленовыми и др.) планшетами с любым количеством лунок, из которых наиболее применимыми являются 6, 12, 24, 48, 72, 96-луночные (но ими не ограничивается), подходящие для проведения спектрофотометрического и люминесцентного анализа. При этом их химическая и термическая устойчивости не имеют значения, поскольку анализ проводится в водной среде при комнатной температуре.This method of generating hydrogen peroxide can be used both for detection in a cuvette (plastic, glass or quartz), glass plate, optical fiber, and with any solid or prefabricated polymer (for example, polystyrene, polypropylene, etc.) plates with any number of wells, of which the most applicable are 6, 12, 24, 48, 72, 96-well (but not limited to), suitable for spectrophotometric and luminescent analysis. At the same time, their chemical and thermal stability does not matter, since the analysis is carried out in an aqueous medium at room temperature.

Способ определения продуктов перекисного окисления субстратов пероксидазы, описанного в заявляемом изобретении, включает в себя последовательное введение компонентов реакции: фосфатный буферный раствор (ФБР), раствор пероксидазы, раствор субстрата (ТМБ, АБТС или ФДА), раствор наночастиц ZnO2.The method for determining the products of peroxidation of peroxidase substrates described in the claimed invention includes the sequential introduction of reaction components: phosphate buffer solution (PBS), peroxidase solution, substrate solution (TMB, ABTS or FDA), solution of ZnO 2 nanoparticles.

Предпочтительно компоненты реакции вводить поочередно в следующем порядке: Preferably, the reaction components are introduced one by one in the following order:

• Наночастицы ZnO2 (100 - 1000 мкМ, растворенные в буферном растворе)• ZnO 2 nanoparticles (100 - 1000 µM, dissolved in buffer solution)

• ФБР (фосфатный буферный раствор; 0,1 - 1 М, pH 4.0 - 5.9)• PBS (phosphate buffer solution; 0.1 - 1 M, pH 4.0 - 5.9)

• Пероксидаза (0.5 - 1 нМ, растворенная в буферном растворе)• Peroxidase (0.5 - 1 nM dissolved in buffer solution)

После добавления всех перечисленных компонентов реакционную смесь тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность или интенсивность люминесценции (в случае образования люминесцирующего продукта) по истечении 7 мин, так как это соответствует выходу кинетической кривой процесса окисления на плато (фиг. 4, 5).After adding all the listed components, the reaction mixture is thoroughly mixed and the optical density or luminescence intensity is measured (in the case of the formation of a luminescent product) after 7 minutes, since this corresponds to the kinetic curve of the oxidation process reaching a plateau (Fig. 4, 5).

Фигура 3 представляет сравнение рН-зависимости сигнала (спектрофотометрического и люминесцентного) при добавлении пероксида водорода извне и его внутренней генерации с помощью наночастиц ZnO2.Figure 3 presents a comparison of the pH dependence of the signal (spectrophotometric and luminescent) when adding hydrogen peroxide from the outside and its internal generation using ZnO 2 nanoparticles.

Исходные зарегистрированные спектры люминесценции представляли собой зависимость интенсивности (I) испускания от длины волны (λ). Для построения кинетической кривой окисления ФДА была использована дополнительная математическая обработка интенсивности люминесцентного сигнала: для описания кинетический кривых ферментативно-катализируемого процесса перекисного окисления использовался алгоритм интегрирования с экспоненциальной моделью.The initial recorded luminescence spectra were the dependence of the emission intensity (I) on the wavelength (λ). An additional mathematical processing of the intensity of the luminescent signal was used to construct the FDA oxidation kinetic curve: an integration algorithm with an exponential model was used to describe the kinetic curves of the enzymatically catalyzed peroxidation process.

Предлагаемое изобретение также позволяет сократить время проведения единичного анализа на 30%, что может быть использовано в аналитических исследованиях, массовых анализах биологических жидкостей в целях медицинской диагностики, иммуноферментном и ДНК анализе, биохимических исследованиях для определения широкого круга аналитов.The invention also makes it possible to reduce the time of a single analysis by 30%, which can be used in analytical studies, mass analyzes of biological fluids for medical diagnostic purposes, enzyme immunoassay and DNA analysis, biochemical studies to determine a wide range of analytes.

Качественное и количественное определение и вывод о присутствии того или иного субстрата пероксидазы делают по наличию максимумов в спектрах поглощения и испускания и их интенсивности, как было описано выше.Qualitative and quantitative determination and conclusion about the presence of one or another peroxidase substrate is done by the presence of maxima in the absorption and emission spectra and their intensity, as described above.

В настоящем изобретении приняты следующие обозначения и термины:In the present invention, the following designations and terms are adopted:

R - коэффициент корреляции,R - correlation coefficient,

λem - длина волны испускания (эмиссии),λ em - emission (emission) wavelength,

λex - длина волны возбуждения люминесценции,λ ex - luminescence excitation wavelength,

ПКХ - пероксидаза из корней хрена,PCH - peroxidase from horseradish roots,

ФБР - фосфатный буферный раствор,FBI - phosphate buffer solution,

ТМБ - 3,3',5,5'-тетраметилбензидин,TMB - 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine,

ФДА - о-фенилендиамин,FDA - o-phenylenediamine,

ХДИ - хинондиимин,HDI - quinonediimine,

ДАФ -2,3-диаминофеназин,DAF -2,3-diaminophenazine,

АБТС - 2,2'-азино-бис-(3-этилбензтиозолин-6-сульфоновая кислота),ABTS - 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenzthiozolin-6-sulfonic acid),

АБТС•+ - катион-радикал АБТС.ABTS •+ - radical cation ABTS.

Химические символы / сокращения имеют свои обычные значения: °С (градус (градусы) Цельсия), нм (нанометр (нанометры)), мм (миллиметр (миллиметры)), мин (минута (минуты)), с (секунда (секунды)), мкл (микролитр (микролитры)), М (моль (моли) в литре), л (литр (литры)), мкл (микролитр (микролитры)), мг (миллиграмм (миллиграммы)), нмоль (наномоль (наномоли)), нМ (наномоль (наномоли) в литре), мкМ (микромоль (микромоли) в литре), мМ (миллимоль (миллимоли) в литре), В (вольт (вольты)).Chemical symbols/abbreviations have their usual meanings: °C (degree(s) Celsius), nm (nanometer(s)), mm(millimeter(s)), min(minute(s)), s(second(s)) , µl (microliter (microliters)), M (mol (moles) per liter), L (liter (liters)), µl (microliter (microliters)), mg (milligram (milligrams)), nmol (nanomoles (nanomoles)) , nM (nanomoles (nanomoles) per liter), µM (micromoles (micromoles) per liter), mM (millimoles (millimoles) per liter), V (volts (volts)).

Наночастицы - частицы материала размером от 0.1 до 100 нм, микрочастицы - частицы размером от 100 нм и до 100 микрометров.Nanoparticles - particles of material ranging in size from 0.1 to 100 nm, microparticles - particles ranging in size from 100 nm to 100 micrometers.

Индикаторный субстрат - вещество, являющиеся субстратом пероксидазы и способное изменять свою окраску в ходе реакции окисления, что делает возможным спектрофотометрическое и/или флуорометрическое обнаружение и/или определение данного вещества. Примерами индикаторных субстратов являются ТМБ, ФДА, АБТС, но ими не ограничиваются.Indicator substrate - a substance that is a substrate of peroxidase and is capable of changing its color during the oxidation reaction, which makes it possible to detect and/or determine the given substance by spectrophotometric and/or fluorometric detection. Examples of indicator substrates are TMB, FDA, ABTS, but are not limited to them.

Представленные ниже примеры конкретного осуществления изобретения приведены для предоставления специалистам в данной области техники полного описания проведения и применения анализа по изобретению, но не ограничивают предполагаемый авторами изобретения объем изобретения.The following examples of specific implementation of the invention are provided to provide specialists in the art with a complete description of the conduct and application of the assay according to the invention, but do not limit the scope of the invention intended by the inventors.

Все приведенные ниже реагенты, кюветы и планшеты являются коммерчески доступными. Все процедуры, если не оговорено особо, осуществляли при комнатной температуре или температуре окружающей среды, то есть в диапазоне от 18 до 25°C; в ходе всех экспериментов для приготовления водных растворов использовали деионизированную воду высокой чистоты, очищенную с использованием установки «Milli-Q», «Millipore»; измерение рН буферного раствора проводили на рН - милливольтметре «Hanna Instruments» (Германия); для фиксирования времени проведения индикаторных реакций применяли секундомер фирмы «Агат» (Россия) с погрешностью ±0.2 с. Спектры поглощения в УФ и видимой областях регистрировали с использованием спектрофотометра SPECTROstar Nano («BMG Labtech», Германия) с точностью ±0.003 опт. ед. Сбор данных и обработку спектров проводили с помощью програмного обеспечения SPECTROstar Nano MARS («BMG Labtech», Германия); интенсивность люминесценции и спектры испускания регистрировали на спектрофлуориметре Cary Eclipce («Agilent Technologies», США); для измерений в растворе использовали 96-луночный полистирольном планшет белого цвета («Costar», США) (объем ячейки 300 мкл); ультразвуковую обработку проводили с использованием ультразвуковой ванны «Сапфир 680» (ПКФ Сапфир, Россия); взвешивание препаратов проводили с точностью ±0.02 мг на аналитических весах «Discovery», «OHAUS»; точные объемы жидкостей отбирали с использованием автоматических дозаторов «Eppendorf» с диапазонами объемов: 2 - 20, 10 - 100, 20 - 200, 100 - 1 000 и 500 - 5 000 мкл.All of the following reagents, cuvettes and plates are commercially available. All procedures, unless otherwise noted, were carried out at room temperature or ambient temperature, that is, in the range from 18 to 25°C; in the course of all experiments for the preparation of aqueous solutions used deionized water of high purity, purified using the installation "Milli-Q", "Millipore"; measurement of the pH of the buffer solution was carried out on a pH - millivoltmeter "Hanna Instruments" (Germany); To fix the time of the indicator reactions, a stopwatch manufactured by Agat (Russia) was used with an error of ±0.2 s. Absorption spectra in the UV and visible regions were recorded using a SPECTROstar Nano spectrophotometer (BMG Labtech, Germany) with an accuracy of ±0.003 opt. units Data collection and spectra processing were performed using the SPECTROstar Nano MARS software (BMG Labtech, Germany); luminescence intensity and emission spectra were recorded on a Cary Eclipce spectrofluorimeter (Agilent Technologies, USA); for measurements in solution, a white 96-well polystyrene plate (Costar, USA) was used (cell volume 300 μl); ultrasonic treatment was carried out using an ultrasonic bath "Sapphire 680" (PKF Sapphire, Russia); preparations were weighed with an accuracy of ±0.02 mg on an analytical balance "Discovery", "OHAUS"; Precise volumes of liquids were collected using Eppendorf automatic pipettes with volume ranges of 2-20, 10-100, 20-200, 100-1000 and 500-5000 µl.

Пример 1. Определение пероксидазы из корней хрена по реакции перекисного окисления ТМБ в условиях внутренней генерации пероксида водорода с помощью спектрофотометрического детектирования. Example 1 Definition peroxidase from horseradish roots by the reaction of TMB peroxidation under conditions of internal generation of hydrogen peroxide using spectrophotometric detection.

Способ определения концентрации пероксидазы, при которой достигается наибольшая эффективность перекисного окисления ТМБ, подразумевает получение оптического сигнала при образовании окрашенного продукта (ХДИ).The method for determining the concentration of peroxidase, at which the highest efficiency of TMB peroxidation is achieved, involves obtaining an optical signal during the formation of a colored product (CDI).

В 96-луночный прозрачный полистирольный планшет последовательно вводят 204 мкл 0,1 М ФБР с рН = 5.5, 36 мкл 50 мкМ спиртового раствора ТМБ и 30 мкл 100 мкМ раствора наночастиц пероксида цинка в ФБР. Затем вводили от 12 до 60 мкл раствора ПКХ в ФБР, что позволяло варьировать концентрации в диапазоне 0,05 - 1 нМ (фиг. 6). После чего реакционную смесь тщательно перемешивали и измеряли оптическую плотность регулярно каждую минуту до 10 мин. Контрольный опыт проводили аналогично вышеописанной методике за исключением того, что вместо ПКХ вводили ФБР (табл. 1).204 µl of 0.1 M PBS with pH = 5.5, 36 µl of a 50 µM alcoholic solution of TMB, and 30 µl of a 100 µM solution of zinc peroxide nanoparticles in PBS are sequentially injected into a 96-well transparent polystyrene plate. Then, from 12 to 60 μl of a PQC solution in PBS was injected, which made it possible to vary the concentration in the range of 0.05 - 1 nM (Fig. 6). After that, the reaction mixture was thoroughly mixed and the optical density was measured regularly every minute up to 10 minutes. The control experiment was carried out similarly to the method described above, except that PBS was administered instead of PCC (Table 1).

Пример 2. Определение пероксидазы из корней хрена по реакции перекисного окисления ФДА в условиях внутренней генерации пероксида водорода с помощью спектрофотометрического детектирования. Example 2 Definitionperoxidase from horseradish roots by the FDA peroxidation reaction under conditions of internal generation of hydrogen peroxide using spectrophotometric detection.

Анализ проводился аналогично примеру 1 с отличием в том, что в систему добавляли 32 мкл 50 мкМ водного раствора ФДА (фиг. 6, табл. 1).The analysis was carried out analogously to example 1 with the difference that 32 µl of a 50 µM aqueous solution of FDA was added to the system (Fig. 6, Table 1).

Пример 3. Определение пероксидазы из корней хрена по реакции перекисного окисления АБТС в условиях внутренней генерации пероксида водорода с помощью спектрофотометрического детектирования. Example 3 Definition peroxidase from horseradish roots by the ABTS peroxidation reaction under conditions of internal generation of hydrogen peroxide using spectrophotometric detection.

Анализ проводился аналогично примеру 1 с отличием в том, что в систему добавляли 48 мкл 50 мкМ водного раствора ФДА (фиг. 6, табл. 1).The analysis was carried out analogously to example 1 with the difference that 48 µl of a 50 µM aqueous solution of FDA was added to the system (Fig. 6, Table 1).

Пример 4. Определение пероксидазы из корней хрена по реакции перекисного окисления ФДА в условиях внутренней генерации пероксида водорода с помощью люминесцентного детектирования Example 4 Definition peroxidase from horseradish roots by the FDA peroxidation reaction under conditions of internal generation of hydrogen peroxide using luminescent detection

Способ определения концентрации пероксидазы, при которой достигается наибольшая эффективность перекисного окисления ФДА, подразумевает получение сигнала флюоресценции и его дальнейшей оценки при образовании окрашенного продукта (ДАФ).The method for determining the peroxidase concentration at which the highest efficiency of FDA peroxidation is achieved involves obtaining a fluorescence signal and its further evaluation in the formation of a colored product (DAF).

В 96-луночный белый полистирольный планшет последовательно вводят 207 мкл 0,1 М ФБР с рН = 5.5, 32 мкл 50 мкМ водного раствора ФДА и 30 мкл 100 мкМ раствора наночастиц пероксида цинка в ФБР. Затем вводили от 12 до 60 мкл раствора ПКХ в ФБР, что позволяло варьировать концентрации в диапазоне 0,05 - 1 нМ (фиг. 7). После чего реакционную смесь тщательно перемешивали и измеряли интенсивность люминесценции регулярно в течение 10 мин. Контрольный опыт проводили аналогично вышеописанной методике за исключением того, что вместо ПКХ вводили ФБР (табл. 2).Into a 96-well white polystyrene plate, 207 μl of 0.1 M PBS pH = 5.5, 32 μl of 50 μM PDA aqueous solution, and 30 μl of 100 μM zinc peroxide nanoparticles solution in PBS are sequentially injected. Then, from 12 to 60 μl of the PQC solution in PBS was injected, which made it possible to vary the concentration in the range of 0.05 - 1 nM (Fig. 7). After that, the reaction mixture was thoroughly mixed and the luminescence intensity was measured regularly for 10 min. The control experiment was carried out similarly to the method described above, except that PBS was administered instead of PCC (Table 2).

Таблица 1. Временная зависимость оптической плотности от концентрации пероксидазы в реакциях перекисного окисления рассматриваемых хромогенных субстратов (ТМБ, ФДА, АБТС) с образованием окрашенных продуктов хинондиимина (ХДИ), 2,3-диаминофеназина (ДАФ), катион-радикала АБТС (АБТС•+)Table 1. Time dependence of optical density on peroxidase concentration in peroxidation reactions of the considered chromogenic substrates (TMB, FDA, ABTS) with the formation of colored products of quinonediimine (CDI), 2,3-diaminophenazine (DAF), and radical cation ABTS (ABTS •+ ) СПКХ, нМWith PKH , nM Оптическая плотность
(ТМБ, λ = 450 нм)
Optical density
(TMB, λ = 450 nm)
Оптическая плотность
(ФДА, λ = 430 нм)
Optical density
(FDA, λ = 430 nm)
Оптическая плотность
(АБТС, λ = 415 нм)
Optical density
(ABTS, λ = 415 nm)
0 мин0 min 3 мин3 min 5 мин5 minutes 7 мин7 min 10 мин10 min 0 мин0 min 3 мин3 min 5 мин5 minutes 7 мин7 min 10 мин10 min 0 мин0 min 3 мин3 min 5 мин5 minutes 7 мин7 min 10 мин10 min 1,001.00 0,770.77 1,811.81 2,132.13 2,352.35 2,512.51 0,190.19 0,310.31 0,370.37 0,410.41 0,430.43 0,130.13 0,220.22 0,280.28 0,330.33 0,340.34 0,500.50 0,360.36 0,740.74 0,860.86 0,940.94 0,990.99 0,160.16 0,220.22 0,270.27 0,300.30 0,320.32 0,100.10 0,140.14 0,170.17 0,200.20 0,210.21 0,100.10 0,080.08 0,100.10 0,090.09 0,080.08 0,090.09 0,070.07 0,070.07 0,080.08 0,080.08 0,080.08 0,070.07 0,070.07 0,080.08 0,080.08 0,080.08 0,050.05 0,070.07 0,080.08 0,080.08 0,080.08 0,080.08 0,070.07 0,070.07 0,080.08 0,070.07 0,070.07 0,070.07 0,070.07 0,070.07 0,070.07 0,070.07

Таблица 2. Временная зависимость интенсивности флуоресценции от концентрации пероксидазы в реакции перекисного окисления ФДА с образованием 2,3-диаминофеназина (ДАФ) Table 2. Temporary dependence of fluorescence intensity on peroxidase concentration in the reaction of FDA peroxidation with the formation of 2,3-diaminophenazine (DAF)

СПКХ, нМWith PKH , nM Интенсивность флуоресценции, о. е.
(ФДА λem = 570 нм: λex = 430 нм)
Fluorescence intensity, o. e.
(FDA λ em = 570 nm: λ ex = 430 nm)
0 мин0 min 3 мин3 min 5 мин5 minutes 7 мин 7 min 10 мин10 min 1,001.00 0,190.19 0,310.31 0,370.37 0,410.41 0,430.43 0,500.50 0,160.16 0,220.22 0,270.27 0,300.30 0,320.32 0,100.10 0,070.07 0,070.07 0,080.08 0,080.08 0,080.08 0,050.05 0,070.07 0,070.07 0,080.08 0,070.07 0,070.07

Claims (16)

1. Применение нано- и/или микрочастиц ZnO2 для генерации пероксида водорода для использования в системах с пероксидазой для спектрофотометрического и люминесцентного обнаружения и/или определения как самой пероксидазы, так и её субстратов.1. The use of nano- and/or microparticles of ZnO 2 to generate hydrogen peroxide for use in systems with peroxidase for spectrophotometric and luminescent detection and/or determination of both the peroxidase itself and its substrates. 2. Применение по п.1, характеризующееся тем, что нано- и/или микрочастицы ZnO2 используют в виде суспензии как в водных, так и не водных растворителях, на поверхности или в объёме полимерных плёнок.2. Application according to claim 1, characterized in that ZnO 2 nano- and/or microparticles are used in the form of a suspension in both aqueous and non-aqueous solvents, on the surface or in the volume of polymer films. 3. Способ генерации пероксида водорода на основе нано- и/или микрочастиц ZnO2 для применения в спектрофотометрическом и люминесцентном анализе с участием пероксидазы, включающий добавление раствора фермента в буферном растворе с рН < 6 в количестве, обеспечивающем проведения реакции перекисного окисления, внесении пробы, содержащей индикаторный субстрат, с последующим добавлением в полученную смесь заранее приготовленной суспензии наночастиц пероксида цинка, после чего проводят обнаружение и определение активности пероксидазы и/или содержания окисленных продуктов окисления индикаторных субстратов спектрофотометрическим и/или флуориметрическим методом в кювете и/или микропланшете.3. A method for generating hydrogen peroxide based on nano- and/or microparticles of ZnO 2 for use in spectrophotometric and luminescent analysis with the participation of peroxidase, including adding an enzyme solution in a buffer solution with pH < 6 in an amount that ensures the peroxidation reaction, introducing a sample, containing an indicator substrate, followed by adding a pre-prepared suspension of zinc peroxide nanoparticles to the resulting mixture, after which the detection and determination of peroxidase activity and/or the content of oxidized oxidation products of indicator substrates is carried out by the spectrophotometric and/or fluorimetric method in a cuvette and/or microplate. 4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что качественное и количественное определение пероксидазы проводят спектрофотометрическим и/или флуориметрическим методом.4. The method according to claim 3, characterized in that the qualitative and quantitative determination of peroxidase is carried out by a spectrophotometric and/or fluorimetric method. 5. Способ по п.3, характеризующийся тем, что в качестве индикаторного субстрата используют вещества - красители или биологически-активные вещества, являющиеся субстратами пероксидазы и изменяющие свою окраску в ходе реакции окисления, для их спектрофотометрического и/или флуорометрического определения.5. The method according to claim 3, characterized in that substances are used as an indicator substrate - dyes or biologically active substances that are substrates of peroxidase and change their color during the oxidation reaction, for their spectrophotometric and / or fluorometric determination. 6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что в качестве красителя используют вещества, выбранные из группы, включающей ТМБ, ФДА, АБТС.6. The method according to claim 5, characterized in that substances selected from the group including TMB, FDA, ABTS are used as a dye. 7. Способ по п.5, характеризующийся тем, что в качестве биологически-активных веществ используют аскорбиновую кислоту, флавоноиды - такие как эпикатехин и кверцетин, витамин В1, гидропероксиды различного строения, фенотиазины, катехоламины и их метаболиты.7. The method according to claim 5, characterized in that ascorbic acid, flavonoids - such as epicatechin and quercetin, vitamin B1, hydroperoxides of various structures, phenothiazines, catecholamines and their metabolites are used as biologically active substances. 8. Способ по п.3, характеризующийся тем, что в качестве пероксидазы используют пероксидазу из корней хрена, соевых бобов, арахиса, листьев табака, клубней батата и листьев масличных пальм, при этом это не ограничивает применение пероксидаз грибов и животного происхождения, в том числе человека.8. The method according to claim 3, characterized in that peroxidase from horseradish roots, soybeans, peanuts, tobacco leaves, sweet potato tubers and oil palm leaves is used as peroxidase, while this does not limit the use of peroxidases of fungi and animal origin, including the number of a person. 9. Способ по п.3, характеризующийся тем, что пероксидазы содержится в количестве от 0,05 до 1 нМ.9. The method according to claim 3, characterized in that peroxidase is contained in an amount of from 0.05 to 1 nM. 10. Способ по п.3, характеризующийся тем, что в качестве буферного раствора используют фосфатный буфер, фталатный буферный раствор, ацетатный буферный раствор.10. The method according to claim 3, characterized in that a phosphate buffer, a phthalate buffer solution, an acetate buffer solution are used as a buffer solution. 11. Способ по п.3, характеризующийся тем, что для определения пероксидазы от 5 до 7 минут регистрируют сигналы оптической плотности и интенсивности люминесценции, возбуждения люминесценции в пробе, и при выявлении максимума в характерном диапазоне для определяемого аналита делают вывод о его наличии в образце.11. The method according to claim 3, characterized in that for the determination of peroxidase from 5 to 7 minutes, signals of optical density and luminescence intensity, excitation of luminescence in the sample are recorded, and when a maximum is detected in the characteristic range for the analyte to be determined, a conclusion is made about its presence in the sample . 12. Способ по п.6, характеризующийся тем, что вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы делают при выявлении максимума в спектрах поглощения её окисленного субстрата 3, 3’,5, 5’-тетраметилбензидина (ТМБ) в диапазоне 370-380 нм и 650-660 нм в случае образования промежуточного продукта окисления ТМБ (мерихиноидный комплекс); 450-460 нм в случае полного окисления ТМБ до конечного продукта (хинондиимин, ХДИ). 12. The method according to claim 6, characterized in that the conclusion about the presence and amount of peroxidase in the sample is made when a maximum is detected in the absorption spectra of its oxidized substrate 3, 3',5, 5'-tetramethylbenzidine (TMB) in the range of 370-380 nm and 650-660 nm in the case of the formation of an intermediate product of the oxidation of TMB (meriquinoid complex); 450-460 nm in the case of complete oxidation of TMB to the final product (quinonediimine, CDI). 13. Способ по п.6, характеризующийся тем, что вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы, в том числе в качестве метки, делают при выявлении максимума в спектрах поглощения её окисленного субстрата о-фенилендиамина (ФДА) в диапазоне а также 420-450 нм в случае перекисного окисления ФДА до финального продукта (2,3-диаминофеназин, ДАФ).13. The method according to claim 6, characterized in that the conclusion about the presence and amount of peroxidase in the sample, including as a label, is made when a maximum is detected in the absorption spectra of its oxidized substrate o-phenylenediamine (PDA) in the range and also 420- 450 nm in the case of FDA peroxidation to the final product (2,3-diaminophenazine, DAP). 14. Способ по п.6, характеризующийся тем, что вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы, в том числе в качестве метки, делают при выявлении максимума в спектрах поглощения её окисленного субстрата 2,2'-азино-бис-(3-этилбензтиозолин-6-сульфоновой кислоты) (АБТС) в диапазоне 410-420 нм в случае перекисного окисления АБТС с образованием катион-радикала. 14. The method according to claim 6, characterized in that the conclusion about the presence and amount of peroxidase in the sample, including as a label, is made when a maximum is detected in the absorption spectra of its oxidized substrate 2,2'-azino-bis-(3- ethylbenzthiozolin-6-sulfonic acid) (ABTS) in the range of 410-420 nm in the case of peroxidation of ABTS with the formation of a radical cation. 15. Способ по п.6, характеризующийся тем, что вывод о наличии и количестве в образце пероксидазы, в том числе в качестве метки, делают при выявлении максимума интенсивности люминесценции в спектрах испускания её окисленного субстрата о-фенилендиамина (ФДА) в диапазоне от 560 до 580 нм.15. The method according to claim 6, characterized in that the conclusion about the presence and amount of peroxidase in the sample, including as a label, is made by detecting the maximum luminescence intensity in the emission spectra of its oxidized substrate o-phenylenediamine (PDA) in the range from 560 up to 580 nm. 16. Способ по п.13, характеризующийся тем, что для получения сигнала люминесценции (2,3-диаминофеназина, ДАФ) пробу облучают монохроматичным излучением с длиной волны 430 нм.16. The method according to claim 13, characterized in that to obtain a luminescence signal (2,3-diaminophenazine, DAP), the sample is irradiated with monochromatic radiation with a wavelength of 430 nm.
RU2022118324A 2022-07-06 METHOD FOR GENERATING HYDROGEN PEROXIDE BASED ON ZnO2 NANO- AND/OR MICROPARTICLES FOR APPLICATION IN SPECTROPHOTOMETRIC AND LUMINESCENT ANALYSIS WITH PARTICIPATION OF PEROXIDASE RU2800949C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2800949C1 true RU2800949C1 (en) 2023-08-01

Family

ID=

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YITZHAK WOLANOV ET AL. ZINC DIOXIDE NANOPARTICULATES: A HYDROGEN PEROXIDE SOURCE AT MODERATE PH. ENVIRON. SCI. TECHNOL. 2013. V. 47. P. 8769−8774;. WAITE, A. J., BONNER, J. S., AUSTENITE, R. "KINETICS AND STOICHIOMETRY OF OXYGEN RELEASE FROM SOLID PEROXIDES". ENVIRON. ENG. SCI. 1999. V 16. N.3. P.187-199. КУРОПТЕВА А.Е. И ДР. IN-SITU ГЕНЕРАЦИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА ДЛЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЛАВОНОИДОВ В ПРИСУТСТВИИ ПЕРОКСИДАЗЫ ИЗ КОРНЕЙ ХРЕНА. ДОКЛАД НА КОНФЕРЕНЦИИ (XXVIII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ "ЛОМОНОСОВ 2021"): 2021. МАТЕРИАЛЫ СТЕНДА. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hadwan New method for assessment of serum catalase activity
Motomizu et al. Trace and ultratrace analysis methods for the determination of phosphorus by flow-injection techniques
CN110057801B (en) Fluorescence ratiometric probe based on aggregation-induced emission property and application of fluorescence ratiometric probe in detection of hydrogen peroxide and glucose
CN106583747B (en) The preparation of nucleoprotamine gold nanoclusters and the application in analogue enztme colorimetric and fluoroscopic examination
CN109270060B (en) Iridium nanoenzyme with tandem enzyme activity and application thereof
Matos et al. Flow-injection system with enzyme reactor for differential amperometric determination of hydrogen peroxide in rainwater
Li et al. Glucose biosensor based on the room-temperature phosphorescence of TiO2/SiO2 nanocomposite
Wang et al. Colorimetric determination of the activity of alkaline phosphatase by exploiting the oxidase-like activity of palladium cube@ CeO 2 core-shell nanoparticles
Ahmed et al. Strong nanozymatic activity of thiocyanate capped gold nanoparticles: an enzyme–nanozyme cascade reaction based dual mode ethanol detection in saliva
Zhao et al. Colorimetric and fluorometric assays for dopamine with a wide concentration range based on Fe-MIL-88NH2 metal-organic framework
Li et al. H2O2‐and pH‐sensitive CdTe quantum dots as fluorescence probes for the detection of glucose
Elnemma Spectrophotometric determination of hydrogen peroxide by a hydroquinone-aniline system catalyzed by molybdate
RU2800949C1 (en) METHOD FOR GENERATING HYDROGEN PEROXIDE BASED ON ZnO2 NANO- AND/OR MICROPARTICLES FOR APPLICATION IN SPECTROPHOTOMETRIC AND LUMINESCENT ANALYSIS WITH PARTICIPATION OF PEROXIDASE
Xu et al. Fluorescence determination of hydrogen peroxide using hemoglobin as a mimetic enzyme of peroxidase
Salinas-Castillo et al. Immobilization of a trienzymatic system in a sol–gel matrix: A new fluorescent biosensor for xanthine
CN110987914B (en) Method for detecting and distinguishing phosphorylated protein based on Zr-MOF nanoenzyme and alpha-casein quantitative detection
Sun et al. Electrochemical determination of hydrogen peroxide using o-dianisidine as substrate and hemoglobin as catalyst
CN108613972B (en) Colorimetric sensing method for generating inorganic nanoparticles based on enzyme catalysis induction
JPS63219398A (en) Determination of peroxide
Liang et al. A novel method for determination of peroxynitrite based on hemoglobin catalyzed reaction
CN114275806A (en) Cadmium-zinc-selenium quantum dot, preparation method and application thereof, and ALP detection method
Zhu et al. Application ofo-Hydroxyphenylfluorone as a Fluorogenic Indicator to the Determination of Hydrogen Peroxide and Oxidase Substrates Based on the Catalytic Effect of Hemin
Li et al. A novel analysis method for lactate dehydrogenase activity in serum samples based on fluorescence capillary analysis
Honchar et al. Quantitative assay of chromium (III) in yeast cultures using chromazurol S and surfactants for monitoring chromate remediation processes
Chen et al. Determination of glucose based on the effect of photons as a substitute for glucose oxidase