UA151118U - Portable voltammetric nanocomposite sensor for quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, l-lactate and lactate dehydrogenase - Google Patents
Portable voltammetric nanocomposite sensor for quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, l-lactate and lactate dehydrogenase Download PDFInfo
- Publication number
- UA151118U UA151118U UAU202105398U UAU202105398U UA151118U UA 151118 U UA151118 U UA 151118U UA U202105398 U UAU202105398 U UA U202105398U UA U202105398 U UAU202105398 U UA U202105398U UA 151118 U UA151118 U UA 151118U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- lactate
- sensor
- voltammetric
- adenine dinucleotide
- nicotinamide adenine
- Prior art date
Links
- 102000003855 L-lactate dehydrogenase Human genes 0.000 title claims abstract description 54
- 108700023483 L-lactate dehydrogenases Proteins 0.000 title claims abstract description 54
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 title claims abstract description 50
- 229950006238 nadide Drugs 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 18
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 title abstract 3
- 229940116871 l-lactate Drugs 0.000 title abstract 3
- BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N NAD zwitterion Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](COP([O-])(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N 0.000 title description 25
- BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N nicotinamide-adenine dinucleotide Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O2)N2C3=NC=NC(N)=C3N=C2)O)O1 BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- -1 poly(allylamine hydrochloride) Polymers 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920002518 Polyallylamine hydrochloride Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 claims description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 7
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 108020005199 Dehydrogenases Proteins 0.000 description 6
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 description 6
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 4
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000771 oncological effect Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 3
- SETMGIIITGNLAS-UHFFFAOYSA-N spizofurone Chemical compound O=C1C2=CC(C(=O)C)=CC=C2OC21CC2 SETMGIIITGNLAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229950001870 spizofurone Drugs 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 108010073450 Lactate 2-monooxygenase Proteins 0.000 description 2
- 102000006746 NADH Dehydrogenase Human genes 0.000 description 2
- 108010086428 NADH Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- 108010015078 Pregnancy-Associated alpha 2-Macroglobulins Proteins 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 235000020938 metabolic status Nutrition 0.000 description 2
- 208000010125 myocardial infarction Diseases 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 235000002020 sage Nutrition 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 2
- VXUGVISSBXKUEL-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropanoic acid;2-oxopropanoic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O.CC(=O)C(O)=O VXUGVISSBXKUEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVZLHPXEUGJPAH-UHFFFAOYSA-N 2-oxidanylpropanoic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O.CC(O)C(O)=O KVZLHPXEUGJPAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010001052 Acute respiratory distress syndrome Diseases 0.000 description 1
- 206010002383 Angina Pectoris Diseases 0.000 description 1
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 108091006149 Electron carriers Proteins 0.000 description 1
- 206010018910 Haemolysis Diseases 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 206010061216 Infarction Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 description 1
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 1
- 208000006193 Pulmonary infarction Diseases 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010042687 Pyruvate Oxidase Proteins 0.000 description 1
- 208000013616 Respiratory Distress Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 206010040047 Sepsis Diseases 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006682 Warburg effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 201000000028 adult respiratory distress syndrome Diseases 0.000 description 1
- 208000007502 anemia Diseases 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 1
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 1
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003748 differential diagnosis Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000027721 electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000037149 energy metabolism Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000034659 glycolysis Effects 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 230000008588 hemolysis Effects 0.000 description 1
- 208000007475 hemolytic anemia Diseases 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007574 infarction Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 208000006443 lactic acidosis Diseases 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 229940126601 medicinal product Drugs 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 201000006938 muscular dystrophy Diseases 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000010627 oxidative phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000007575 pulmonary infarction Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 208000026425 severe pneumonia Diseases 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Корисна модель належить до біотехнології, зокрема до засобів кількісного дослідження вмісту відновленого нікотинамідаденіндинуклеотиду (НАДН) та активності дегідрогеназ (ензимів класу оксидоредуктаз, що каталізують реакції відщеплення гідрогену (тобто протонів і електронів) від субстрату, що окиснюється, і переносять його на інший субстрат, який відновлюється) та специфічних субстратів дегідрогеназ, а саме до конструкції портативного вольтамперометричного нанокомпозитного сенсору, для кількісного визначення НАДН та лактатдегідрогенази (ДДГ) в присутності Ї -лактату та коферменту нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД") та І -лактату в присутності ЛДГ та НАД" в зразках рідини об'ємом 50 мкл і може бути використана для здійснення експрес-методу специфічною кількісного визначення НАДН, І -лактату та ЛДІ в клінічній діагностиці, біохімічних дослідженнях, для здійснення контролю якості відповідних препаратів.A useful model belongs to biotechnology, in particular to the means of quantitative research of the content of reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADN) and the activity of dehydrogenases (enzymes of the class of oxidoreductases, which catalyze the reactions of the separation of hydrogen (i.e. protons and electrons) from the substrate that is oxidized and transfer it to another substrate that regenerated) and specific substrates of dehydrogenases, namely to the construction of a portable voltammetric nanocomposite sensor for the quantitative determination of NADH and lactate dehydrogenase (LDH) in the presence of Y-lactate and the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD") and I-lactate in the presence of LDH and NAD" in liquid samples with a volume of 50 μl and can be used to implement an express method for the specific quantitative determination of NADH, I-lactate and LDI in clinical diagnostics, biochemical studies, for quality control of the corresponding drugs.
Кофактори НАДУНАДН відіграють важливу роль в реакціях енергетичного метаболізму як переносники електронів і є основою для аналізу метаболічних процесів в живих клітинах і тканинах. Метаболічний статус може служити індикатором діагностики, а також візуалізації відповіді на лікування патологічних процесів. У зв'язку з широкою поширеністю онкологічних захворювань оцінка метаболічного фенотипу пухлинних клітин особливо актуальна. Збільшення концентрації НАДН може свідчити про відсутність окислення НАДН через електронно- транспортний ланцюг і характеризує гіпоксію у клітині, а також може свідчити про наявність пухлинних клітин |1, 2|. Зниження концентрації НАДН пов'язано з окисленням НАДН до НАД" в процесі окисного фосфорилювання і свідчить про високу потребу організму в АТФ. Таким чином, концентрація НАДН і НАД" прямо пов'язані з метаболічним статусом клітини і є важливі для оцінки її функціонального стану.NADUNADN cofactors play an important role in energy metabolism reactions as electron carriers and are the basis for the analysis of metabolic processes in living cells and tissues. Metabolic status can serve as an indicator of diagnosis, as well as visualization of the response to the treatment of pathological processes. In connection with the widespread prevalence of oncological diseases, the evaluation of the metabolic phenotype of tumor cells is particularly relevant. An increase in NADH concentration may indicate the absence of NADH oxidation through the electron transport chain and characterize hypoxia in the cell, and may also indicate the presence of tumor cells |1, 2|. A decrease in the concentration of NADH is associated with the oxidation of NADH to NAD" in the process of oxidative phosphorylation and indicates a high need for ATP in the body. Thus, the concentration of NADH and NAD" are directly related to the metabolic status of the cell and are important for assessing its functional state.
Окислення НАДН також представляє особливий інтерес через його практичне застосування в розвитку електрохімічних біосенсорів для НАД-залежних дегідрогеназ. Так НАД" є одним з найбільш важливих коферментів в людському організмі і мозку, це кофермент є загальним кофактором 500 дегідрогеназ |З, 4|. Оборотна регенерація НАД є ключовим кроком у розвитку електрохімічних датчиків у зв'язку з тим, що вона є однією із 2 базових детектованих речовин для електрохімії. Електрохімічний відгук сенсора формується внаслідок окиснення відновленої форми НАД, утвореної у ферментативній стадії процесу.The oxidation of NADH is also of particular interest because of its practical application in the development of electrochemical biosensors for NAD-dependent dehydrogenases. Thus, NAD is one of the most important coenzymes in the human body and brain, this coenzyme is a common cofactor of 500 dehydrogenases |Z, 4|. Reversible regeneration of NAD is a key step in the development of electrochemical sensors due to the fact that it is one of 2 basic detected substances for electrochemistry The electrochemical response of the sensor is formed due to the oxidation of the reduced form of NAD formed in the enzymatic stage of the process.
Лактатдегідрогеназа (ЛДГ: ЕС 1.1.1.27) - маркер клітинного пошкодження внаслідок гіпоксії- ішемії в уражених органах, є клінічно найважливішим із кількох дегідрогеназ, що виникають у сироватці людини. Визначення активності сироваткової лактатдегідрогенази актуально при діагностиці інфаркту міокарда (пічне виявлення). Рівень лактатдегідрогенази (ЛДГ) сироватки крові є біомаркером онкологічних захворювань і є незалежним прогностичним фактором середньої виживаності пацієнтів з онкологією. Дослідження лабораторних параметрів хворих наLactate dehydrogenase (LDH: EC 1.1.1.27) - a marker of cell damage due to hypoxia-ischemia in affected organs, is the most clinically important of several dehydrogenases occurring in human serum. Determination of serum lactate dehydrogenase activity is relevant in the diagnosis of myocardial infarction (furnace detection). The level of lactate dehydrogenase (LDH) in blood serum is a biomarker of oncological diseases and is an independent prognostic factor of the average survival of patients with oncology. Study of laboratory parameters of patients with
СОМІЮО-19 показали, що підвищений рівень ЛДГ притаманний хворим і може бути прогностичним фактором тяжкості захворювання (5-11.SOMIUO-19 showed that the elevated level of LDH is characteristic of patients and can be a prognostic factor of the severity of the disease (5-11.
Кількісне визначення специфічної активності дегідрогеназ дає змогу точніше підібрати специфічні інгібітори для їх інактивації у разі необхідності. Розширення об'ємів виробництва лікарських та ін. засобів висуває все більш високі вимоги до специфічності, чутливості, швидкості методів моніторингу активності ферментів. Розвиток експрес-методів специфічного кількісного визначення активності дегідрогеназ є актуальним для фармокологічних та біохімічних досліджень, клінічної діагностики, здійснення контролю якості комерційних білкових препаратів, екологічного моніторингу, та ін.Quantitative determination of the specific activity of dehydrogenases makes it possible to more accurately select specific inhibitors for their inactivation if necessary. Expansion of production volumes of medicinal products, etc. means puts forward increasingly high requirements for specificity, sensitivity, speed of methods of monitoring enzyme activity. The development of express methods for specific quantitative determination of dehydrogenase activity is relevant for pharmacological and biochemical research, clinical diagnostics, quality control of commercial protein preparations, environmental monitoring, etc.
Лактат (молочна кислота) як кінцевий продукт гліколізу є індикатором анаеробного метаболізму клітин. У людей фізіологічна концентрація лактату в крові коливається від 0,6 до 2,0 мМ. При зниженні доставки кисню до клітин збільшується продукція лактату і підвищується його вміст в крові (до 20-30 мМ). Вміст лактату в крові визначається при моніторингу рівня тканинної гіпоксії з метою оцінки ефективності транспорту кисню при критичних станах (важкої пневмонії, гострому респіраторному дистрес-синдромі, сепсисі, щоці різної етіології, є важливим для клінічної діагностики гіпоксії молочнокислого ацидозу, деяких гострих серцевих захворювань. І-лактат служить біомаркером ефекту Варбурга для пухлин, використовується для моніторингу стану тренованості спортсменів та оцінки ефективності тренажного обладнання, а також для тестування фармацевтичних препаратів на токсичність та контролю якості харчових продуктів (121.Lactate (lactic acid) as the final product of glycolysis is an indicator of anaerobic cell metabolism. In humans, the physiological concentration of lactate in the blood ranges from 0.6 to 2.0 mM. When the delivery of oxygen to the cells decreases, the production of lactate increases and its content in the blood increases (up to 20-30 mM). The content of lactate in the blood is determined when monitoring the level of tissue hypoxia in order to assess the efficiency of oxygen transport in critical conditions (severe pneumonia, acute respiratory distress syndrome, sepsis, cheek of various etiology, is important for the clinical diagnosis of hypoxia, lactic acidosis, some acute heart diseases. And -lactate serves as a biomarker of the Warburg effect for tumors, is used to monitor the training status of athletes and evaluate the effectiveness of training equipment, as well as to test pharmaceuticals for toxicity and control the quality of food products (121.
Оцінка рівня НАДН та лактату важлива для виявлення стану гіпоксії і анемії, які є ознакою наявності патології, в той же час лактатдегідрогеназа (ЛДГ) є важливим маркером тканинної деструкції. Незважаючи на те що збільшення активності ферменту не вказує на якусь певну хворобу, її визначення в комплексі з іншими лабораторними аналізами допомагає в діагностиці бо інфаркту легкого, м'язової дистрофії та гемолітичної анемії. Контроль активності ЛДГ застосовують при комплексному обстеженні пацієнта, для диференціальної діагностики захворювань при різкому болю в грудній клітці (інфаркт міокарда, стенокардія, інфаркт легкого), щоб виявляти захворювання, що супроводжуються іемолією еритроцитів, з метою спостереження за перебігом онкологічних захворювань при терапії, для дослідження патологій печінки і нирок, для діагностики уражень м'язової тканини.Assessment of the level of NADH and lactate is important for detecting the state of hypoxia and anemia, which are a sign of the presence of pathology, while lactate dehydrogenase (LDH) is an important marker of tissue destruction. Despite the fact that an increase in enzyme activity does not indicate any specific disease, its determination in combination with other laboratory tests helps in the diagnosis of lung infarction, muscular dystrophy and hemolytic anemia. Control of LDH activity is used during a comprehensive examination of the patient, for differential diagnosis of diseases with sharp pain in the chest (myocardial infarction, angina pectoris, pulmonary infarction), to detect diseases accompanied by hemolysis of erythrocytes, for the purpose of monitoring the course of oncological diseases during therapy, for research pathologies of the liver and kidneys, for the diagnosis of muscle tissue lesions.
Для визначення НАДН, лактату, а також активності НАД-залежних ферментів, до яких належить ЛДГ, запропоновані оптичні та електрохімічні методи аналізу. В основі обох підходів є реакція перетворення лактату, яка каталізується ЛДГ в присутності коферменте НАД" з утворенням продукту НАДН згідно з реакцією (1):To determine NADH, lactate, as well as the activity of NAD-dependent enzymes, to which LDH belongs, optical and electrochemical methods of analysis are proposed. Both approaches are based on the lactate conversion reaction, which is catalyzed by LDH in the presence of the NAD coenzyme with the formation of the NADH product according to reaction (1):
Її: ЛДГ Її: неттен Ж НАД" --- ї1-9 ЖУНАДН я Н- соо соо ЩоHer: LDH Her: netten Ж НАД" --- и1-9 ZHUNADN i N- soo soo What
Лактат ПируватLactate Pyruvate
Оптичні методи базуються на різниці оптичних властивостей НАД та НАДН. Відновлена форма коферменту - НАДН - на відміну від окисленої НАД", має флуоресцентні властивості.Optical methods are based on the difference in the optical properties of NAD and NAD. The reduced form of the coenzyme - NADH - unlike the oxidized NAD", has fluorescent properties.
Спектр збудження НАДН має максимум при А-355 нм, спектр емісії - при Амакс - 470 нм (131.The excitation spectrum of NADH has a maximum at A-355 nm, the emission spectrum - at Amax - 470 nm (131.
При застосуванні електрохімічних сенсорів продукт НАДН згодом окислюється на поверхні електрода, виробляючи вимірюваний струм (2): пит вОР віюWhen applying electrochemical sensors, the NADH product is subsequently oxidized on the electrode surface, producing a measured current (2):
Кіро Окислення жен жKiro Oxidation of women
Відновлення | Ме: нНежое нн Мн, Н Мн,Recovery | Me: nNezhoe nn Mn, N Mn,
НАДН НАД"OVER OVER"
Кількість НАДН, що утворюється лінійно залежить від концентрації лактату чи ДЛГ за умови оптимізації кількості інших компонентів в зразку.The amount of NADH formed depends linearly on the concentration of lactate or DLH, provided the amount of other components in the sample is optimized.
Перевагами електрохімічних сенсорів для експрес-визначення НАДН і, відповідно, лактату чи ЛДГ - є відносна простота у використанні, дешевизна, відсутність необхідності в дорогому обладнанні та можливість роботи із забарвленими зразками.The advantages of electrochemical sensors for rapid determination of NADH and, accordingly, lactate or LDH are relative ease of use, low cost, no need for expensive equipment, and the possibility of working with colored samples.
Вольтамперометричні біосенсори, як правило, використовують циклічну вольтамперометрію як спосіб зондування, де струм контролюється під час циклу потенціалу між пусковою та перемикаючою напругами. Концентрації цільового аналіту можна контролювати, отримуючи циклічну вольтамперограму в кожній новій точці концентрації. Піки окисного чи відновного струму циклічних вольтамперограм, як правило, збільшуються за величиною з вищими концентраціями цільового аналіту і визначаються як сигнал сенсора, потенціал при якому визначається сигнал сенсора називають робочим потенціалом.Voltammetric biosensors typically use cyclic voltammetry as a sensing method, where the current is monitored during a potential cycle between the start and switch voltages. Concentrations of the target analyte can be monitored by obtaining a cyclic voltammogram at each new concentration point. Peaks of oxidation or reduction current of cyclic voltammograms, as a rule, increase in magnitude with higher concentrations of the target analyte and are determined as the sensor signal, the potential at which the sensor signal is determined is called the working potential.
Вольтамперометричний біосенсор - це тип електрохімічного біосенсора, на який значно вплинули нанотехнології. Встановлено, що модифікація поверхні робочого електрода шаром наноматеріалів суттєво покращує його аналітичні властивості.A voltammetric biosensor is a type of electrochemical biosensor that has been significantly influenced by nanotechnology. It was established that the modification of the surface of the working electrode with a layer of nanomaterials significantly improves its analytical properties.
Зо Проблемою електрохімічних хемо/біосенсорів для визначення НАДН або НАД: є необоротність електрохімічної реакції окиснення НАДН та заважаючий вплив ряду відновників, які можуть знаходитися у досліджуваних об'єктах (біологічних рідинах) у 10-1000-кратних кількостях, вищих за НАД", зокрема аскорбінова кислота, сечовина, тіольні сполуки та ін.With the problem of electrochemical chemo/biosensors for the determination of NADH or NAD: there is the irreversibility of the electrochemical reaction of the oxidation of NADH and the interfering effect of a number of reducing agents that can be found in the studied objects (biological fluids) in quantities 10-1000 times higher than NAD, in particular ascorbic acid, urea, thiol compounds, etc.
Середній вміст НАДН у досліджуваних об'єктах може коливатися у діапазоні 1-10 НМ, а заважаючі речовини знаходяться на рівні 1 мМ. Для вирішення цієї проблеми у літературі пропонується застосовувати медіатори переносу електронів, які дозволяють отримати оборотний редокс-відгук електрода та підвищити чутливість і вибірковість визначення. Проте такий підхід ускладнює процес визначення. Більш перспективним є іммобілізація електрохімічних медіаторів на поверхню електрода, а також розробка безмедіаторних біосенсорів на основі електродів, модифікованих наноматеріалами на основі вуглецю. Серед електродів, придатних для отримання чутливих елементів мініатюрних біосенсорів, найбільш перспективними є друковані пленарні електроди, що можуть бути легко інтегровані як з комп'ютером, так і зі смартфоном (14-17).The average content of NADH in the studied objects can vary in the range of 1-10 NM, and interfering substances are at the level of 1 mM. To solve this problem, the literature suggests using electron transfer mediators, which allow to obtain a reversible redox response of the electrode and increase the sensitivity and selectivity of the determination. However, this approach complicates the process of determination. More promising is the immobilization of electrochemical mediators on the electrode surface, as well as the development of mediator-free biosensors based on electrodes modified with carbon-based nanomaterials. Among the electrodes suitable for obtaining sensitive elements of miniature biosensors, the most promising are printed plenary electrodes that can be easily integrated both with a computer and with a smartphone (14-17).
Для кількісного визначення НАДН, І-лактату та лактатдегідрогенази розроблено низку сенсорів та біосенсорів (21-24). Відомі електрохімічні біосенсори для визначення активності лактатдегідрогенази засновані на принципі визначення пірувату як продукту ЛДГ-залежного перетворення лактату на основі платинового електрода та іммобілізованої піруватоксидази (211, а також на принципі вимірювання швидкості зменшення лактату в присутності ЛДГ на основі кисневого електроду Кларка з іммобілізованою лактатоксидазою (221. Відомі біосенсори на основі друкованих електродів для визначення активності лактаддегідрогенази засновані на застосуванні іммобілізованого НАД" та лактату на поверхні НАДН-чутливого електроду (23). Такі сенсори є одноразовими та мають дуже низьку чутливість визначення, оскільки іммобілізація субстрату та кофактора ЛДГ заважає стереохімічній взаємодії ЛДГ з коферментом та субстратом і обмежує проходження ЛДГ-залежного перетворення лактату. Для визначення І - лактату розроблені електрохімічні біосенсори на основі іммобілізованих ензимів (лактат оксидази та лактатдегідрогенази). Такі сенсори не можуть бути застосовані для визначенняA number of sensors and biosensors have been developed for the quantitative determination of NADH, I-lactate, and lactate dehydrogenase (21-24). Known electrochemical biosensors for determining the activity of lactate dehydrogenase are based on the principle of determining pyruvate as a product of the LDH-dependent transformation of lactate based on a platinum electrode and immobilized pyruvate oxidase (211), as well as on the principle of measuring the rate of lactate reduction in the presence of LDH based on Clark's oxygen electrode with immobilized lactate oxidase (221 Known biosensors based on printed electrodes for the determination of lactadehydrogenase activity are based on the application of immobilized NAD and lactate on the surface of a NAD-sensitive electrode (23). Such sensors are disposable and have a very low detection sensitivity, since the immobilization of the substrate and the LDH cofactor interferes with the stereochemical interaction of LDH with the coenzyme and substrate and limits the passage of LDH-dependent conversion of lactate. To determine I - lactate, electrochemical biosensors based on immobilized enzymes (lactate oxidase and lactate dehydrogenase) have been developed. Such sensors cannot and be used for determination
НАДН та активності ЛДГ (18). в основу корисної моделі поставлено задачу створення портативного вольтамперометричного нанокомпозитного сенсора для кількісного визначення нікотинамідаденіндинуклеотиду І -лактату та лактатдегідрогенази, який би забезпечив простий, недорогий, чутливий кількісний аналіз нікотинамідаденіндинуклеотиду, І-лактату та лактатдегідрогенази в зразках рідини 50 мкл.NADH and LDH activity (18). the useful model is based on the task of creating a portable voltammetric nanocomposite sensor for the quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide I-lactate and lactate dehydrogenase, which would provide a simple, inexpensive, sensitive quantitative analysis of nicotinamide adenine dinucleotide, I-lactate and lactate dehydrogenase in 50 μl liquid samples.
Поставлена задача вирішується тим, що портативний вольтамперометричний нанокомпозитний сенсор для кількісного визначення нікотинамідаденіндинуклеотиду, І -лактату та лактатдегідрогенази, згідно з корисною моделлю, містить триелектродний пристрій, виготовлений методом трафаретного друку, робочий вуглецевий електрод якого модифікований нанокомпозитною плівкою на основі наноалмазів та полі(аліламінгідрхлориду) для високочутливого визначення відновленого нікотинамідаденіндинуклеотиду, Іі-лактату та лактатдегідрогенази методом вольтамперометрії в зразках рідини об'ємом 50 мкл, а сенсор призначений для підключення до потенціометричної установки.The task is solved by the fact that a portable voltammetric nanocomposite sensor for the quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, I -lactate and lactate dehydrogenase, according to a useful model, contains a three-electrode device made by screen printing, the working carbon electrode of which is modified with a nanocomposite film based on nanodiamonds and poly(allylamine hydrochloride) for highly sensitive determination of reduced nicotinamide adenine dinucleotide, II-lactate and lactate dehydrogenase by voltammetry method in liquid samples with a volume of 50 μl, and the sensor is intended for connection to a potentiometric installation.
Суть корисної моделі пояснюється схематичними кресленнями, де на фіг. 1 показано конструкцію пропонованого вольтамперометричного сенсора на основі друкованогоThe essence of a useful model is explained by schematic drawings, where in fig. 1 shows the design of the proposed voltammetric sensor based on printed
Зо триелектродного пристрою, робочий вуглецевий електрод якого модифікований плівкою з НА (2 95) та полі(аліламінгідрхлориду) (0.01 95) (НА-ПААГ) для високочутливого визначення НАДН. на фіг. 2 показано схему експериментальної установки на базі модифікованого друкованого триелектродного пристрою (МДТЕП); на фіг. З продемонстровано відгук портативного нанокомпозитного вольтамперометричного сенсора на додавання НАДН на реальному прикладі проведення експерименту; на фіг. 4 наведено калібрувальний графік пропонованого вольтамперометричного сенсора для визначення НАДН; на фіг. 5 продемонстровано відгуки портативного нанокомпозитного вольтамперометричного сенсора на додавання І-лактату на реальному прикладі проведення експерименту; на фіг. 6 наведено калібрувальний графік пропонованого вольтамперометричного сенсора для визначення І -лактату: на фіг. 7 продемонстровано відгуки портативного нанокомпозитного вольтамперометричного сенсора на додавання ДДГ на реальному прикладі проведення експерименту; на фіг. 8 наведено калібрувальний графік пропонованого вольтамперометричного сенсора для визначення ЛДГ.From a three-electrode device, the working carbon electrode of which is modified with a film of HA (2 95) and poly(allylamine hydrochloride) (0.01 95) (HA-PAAG) for highly sensitive determination of NADH. in fig. 2 shows a diagram of an experimental setup based on a modified printed three-electrode device (MDTEP); in fig. C demonstrates the response of a portable nanocomposite voltammetric sensor to the addition of NADH on a real example of conducting an experiment; in fig. 4 shows the calibration graph of the proposed voltammetric sensor for determining NADH; in fig. 5 shows the responses of the portable nanocomposite voltammetric sensor to the addition of I-lactate on a real example of the experiment; in fig. 6 shows the calibration graph of the proposed voltammetric sensor for determining I-lactate: in fig. 7 shows the responses of a portable nanocomposite voltammetric sensor to the addition of FGD on a real example of conducting an experiment; in fig. 8 shows the calibration graph of the proposed voltammetric sensor for determining LDH.
Пропонований вольтамперометричний сенсор складається з: керамічного чіпа (КЧ) 1 (фіг. 1), розміром 33 х 10 х 0,5 мм та розміщених на ньому карбонового робочого електрода (РЕ) 2 (діаметром 4 мм), (С 110, "Огор Зеп5") з нанесеним шаром НА-ПААГ, який виконує роль робочої мембрани (РМ) 3, додаткового електрода (ДЕ) 4, срібного псевдоелектрода порівняння (СПЕ) 5 та срібних електричних контактів (СЕК) б для з'єднання сенсора з потенціостатом, виходи якого підключені до відповідних входів комп'ютера, модифікованого друкованого триелектродного пристрою 7 (МДТЕП); 7 (МДТЕП) (Фіг. 2) при роботі знаходиться у горизонтальному положенні з нанесеною краплею 50 мл дослідного зразку 8 (ДЗ) та входить до складу портативної вольтамперометричної сенсорної системи (Фіг. 2), що складається з потенціостату н200 "Огор зЗеп5" (ПС) 9, до якого підключені виходи сенсора, а сам потенціостат приєднаний до комп'ютера (ПК) 10.The proposed voltammetric sensor consists of: a ceramic chip (KCH) 1 (Fig. 1), the size of which is 33 x 10 x 0.5 mm, and a carbon working electrode (PE) 2 (diameter 4 mm) placed on it (C 110, "Ohor Zep5") with a layer of NA-PAAG, which acts as a working membrane (RM) 3, an additional electrode (DE) 4, a silver pseudo-reference electrode (SPE) 5 and silver electrical contacts (SEC) b for connecting the sensor to the potentiostat, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the computer, modified printed three-electrode device 7 (MDTEP); 7 (MDTEP) (Fig. 2) during operation is in a horizontal position with a applied drop of 50 ml of experimental sample 8 (DZ) and is part of a portable voltammetric sensor system (Fig. 2), which consists of a potentiostat n200 "Ohor zZep5" ( PS) 9, to which the sensor outputs are connected, and the potentiostat itself is connected to the computer (PC) 10.
Запропонований портативний вольтамперометричний нанокомпозитний сенсор для кількісного визначення нікотинамідаденіндинуклеотиду, і!-лактату та лактатдегідрогенази працює так:The proposed portable voltammetric nanocomposite sensor for quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, i!-lactate and lactate dehydrogenase works as follows:
Для виготовлення НАДН-чутливих сенсорів поверхню вуглецевого робочого електрода модифікували плівкою на основі детаноційних наноалмазів (НА) та полі(аліламінгідрхлориду) (ПААГ). Перед модифікацією електрод обробляли методом циклічної вольтамперометрії протягом 30 скапів при швидкості скапування 0.075 В/с, у межах від -1О8 до 18 уо01 мМ фосфатному буфері рН 7.5. для стабілізації та уніфікації робочої поверхні шляхом видалення з поверхні вуглецевих частинок, які нестабільно прикріплені.To manufacture NADH-sensitive sensors, the surface of the carbon working electrode was modified with a film based on detonation nanodiamonds (NA) and poly(allylamine hydrochloride) (PAAG). Before modification, the electrode was processed by the method of cyclic voltammetry for 30 scaps at a scaping speed of 0.075 V/s, in the range from -1O8 to 18 u001 mM phosphate buffer pH 7.5. to stabilize and unify the working surface by removing from the surface carbon particles that are unstable attached.
Для модифікації електрода виготовляли композитну суміш НА-ПААГ. Оптимальну композицію для модифікації електрода було визначено експериментально як 0.01 95 ПААГ та 0.2 95 НА. Встановлено, що така модифікація електрода призводила до суттєвого збільшення чутливості визначення НАДН, зниженню межі виявлення та величини оптимального (робочого) потенціалу (Табл.).To modify the electrode, a composite mixture of NA-PAAG was produced. The optimal composition for electrode modification was determined experimentally as 0.01 95 PAAG and 0.2 95 NA. It was established that this modification of the electrode led to a significant increase in the sensitivity of the determination of NADH, a decrease in the detection limit and the value of the optimal (working) potential (Table).
ТаблицяTable
Порівняння характеристик електрохімічних сенсорів для визначення НАДН на основі МДТЕП до та після модифікації 0.01 96пАГ/СТТО 7 0-1000 | 77777227 | 024.06 0.0.1 96 ПАГ-0.2 95 дадсно 010066 0980000000500роявComparison of the characteristics of electrochemical sensors for the determination of NADH based on MDTEP before and after modification 0.01 96pАГ/СТТО 7 0-1000 | 77777227 | 024.06 0.0.1 96 PAG-0.2 95 dadsno 010066 0980000000500royav
Готову суміш обробляли ультразвуком протягом 15 хвилин. 2 мкл суміші НА-ПААГ наносили на поверхню робочого електрода крапельним способом за допомогою мікропіпетки, потім висушували на повітрі протягом 24 год.The finished mixture was treated with ultrasound for 15 minutes. 2 μl of the NA-PAGE mixture was applied to the surface of the working electrode dropwise using a micropipette, then air-dried for 24 hours.
Вивчення вольтамперних характеристик модифікованих та немодифікованих електродів здійснювали за допомогою приладів н-5аї 200 та нега! 400 ("Огорзепв". Іспанія) із відповідним програмним забезпеченням, що був підключений до комп'ютера згідно з інструкціями, наданими фірмою-виробником (деталі можна знайти на веб-сайті пер:/Лимлиу.агорзепв5.сот/еп/іпісіо. пет).The study of current-voltage characteristics of modified and unmodified electrodes was carried out with the help of devices n-5ai 200 and nega! 400 ("Ogorzepv". Spain) with the appropriate software that was connected to the computer according to the instructions provided by the manufacturer (details can be found on the website per:/Limliu.agorzepv5.sot/ep/ipisio. pet ).
Вимірювання методом циклічної вольтамперометрії проводили при швидкості розгортки потенціалу 0.075 В/с, у межах від -18 до 18. Базову лінію вимірювали в 0,1 М фосфатному буфері рН 7,5. Для вимірювань застосовували 1-3 скапи. Після накладання скапів, знаходили плато у межах кривої окислення та визначали Оптимальний робочий потенціал. За величину сигналу сенсора брали зміну величини сили струму порівняно з базовою лінією, яка відповідає робочому потенціалу (ДАІ, фіг. 3, 5, 7). Для контрольних вимірювань застосовували датчики безCyclic voltammetry measurements were performed at a potential sweep speed of 0.075 V/s, in the range from -18 to 18. The baseline was measured in 0.1 M phosphate buffer pH 7.5. For measurements, 1-3 skaps were used. After applying the scales, we found the plateau within the oxidation curve and determined the optimal working potential. The value of the sensor signal was taken to be the change in the magnitude of the current compared to the baseline, which corresponds to the working potential (TAI, Fig. 3, 5, 7). For control measurements, sensors were used without
Зо мембрани. Обробку отриманих даних циклічної вольтаметрії проводили за допомогою програмного забезпечення Огідіп Рго Га 8.1. Оптимізацію умов вимірювання НАДН, І -лактату та ЛДГ проводили в краплі 50 мкл на поверхні трьох електродів із застосуванням спеціального перехідника.From the membrane. Processing of the received cyclic voltammetry data was carried out using the Ogidip Rgo Ga 8.1 software. Optimization of the conditions for measuring NADH, I-lactate and LDH was carried out in a drop of 50 μl on the surface of three electrodes using a special adapter.
Приклади визначення концентрацій НАДН та активності ЛДГ за допомогою запропонованого сенсора.Examples of determination of NADH concentrations and LDH activity using the proposed sensor.
Циклічні вольтамперограми, отримані за допомогою портативного нанокомпозитного вольамперометричного сенсора в 0.1 М фосфатному буфері (рН 7.5) (крива 1) та після додавання НАДН (крива 2) на реальному прикладі проведення експерименту: 4 ММ НАДН у 0,1Cyclic voltammograms obtained using a portable nanocomposite voltammetric sensor in 0.1 M phosphate buffer (pH 7.5) (curve 1) and after adding NADH (curve 2) on a real example of conducting an experiment: 4 MM of NADH in 0.1
М фосфатному буфері при рН 7,5 та 25 "С; швидкість розгортки потенціалу - 0,01 мВ/сек. (фіг.M phosphate buffer at pH 7.5 and 25 "C; potential sweep speed - 0.01 mV/sec. (Fig.
З).WITH).
Калібрувальний графік пропонованого вольтамперометричного сенсора для визначенняCalibration graph of the proposed voltammetric sensor for determination
НАДН. Виміри проводили у 0,1 М фосфатному буфері при рнН 7,5 та 25 "С; швидкість розгортки потенціалу - 0,01 мВ/сек). Показана лінійна залежність величини сигналу сенсора від концентрації НАДН в межах від 0,05-0.800 мМ (фіг. 4). Показана принципова можливість визначення НАДН за допомогою пропонованого сенсораSUPERIOR Measurements were carried out in 0.1 M phosphate buffer at pH 7.5 and 25 "С; potential sweep rate - 0.01 mV/sec). The linear dependence of the sensor signal on the concentration of NADH in the range of 0.05-0.800 mM ( Fig. 4) The principle possibility of determining NADH with the help of the proposed sensor is shown
Циклічні вольтамперограми отримані за допомогою портативного нанокомпозитного вольтамперометричного сенсора до (крива 1) та після додавання 25 мМ І! -лактату (крива 2) (фіг. 5) та калібрувальний графік пропонованого вольтамперометричного сенсора для визначення І -лактату (фіг. 6). Виміри проводили в зразку 50 нл 0,1 М фосфатному буфері (рнCyclic voltammograms were obtained using a portable nanocomposite voltammetric sensor before (curve 1) and after adding 25 mM I! -lactate (curve 2) (Fig. 5) and the calibration graph of the proposed voltammetric sensor for determining I -lactate (Fig. 6). Measurements were carried out in a sample of 50 nl of 0.1 M phosphate buffer (pH
7,5) з додаванням ЛДГ (40 О/Л) та надлишку НАД" (40 мМ); швидкість розгортки потенціалу - 0,01 мВ/сек. Концентрацію лактату змінювали додаванням однакової аліквоти вихідних розчинів -лактату річної концентрації, перед нанесенням на сенсор зразок інкубували 5 хв. при 37 "С та зупиняли реакцію охолодженим. Показана лінійна залежність величини сигналу сенсора від концентрації лактату та принципова можливість визначення концентрації І -лактату в межах 1- 25 ММ.7.5) with the addition of LDH (40 U/L) and an excess of NAD" (40 mM); the speed of the potential sweep - 0.01 mV/sec. The lactate concentration was changed by adding an equal aliquot of the initial lactate solutions of annual concentration, before applying to the sensor the sample was incubated for 5 min. at 37 "C and the reaction was stopped when cooled. The linear dependence of the sensor signal on the lactate concentration and the principle possibility of determining the I-lactate concentration in the range of 1-25 MM are shown.
Відгуки портативного нанокомпозитного вольтамперометричного сенсора отримані для 0.1Reviews of the portable nanocomposite voltammetric sensor are obtained for 0.1
М фосфатного буфера (рН 7.5) з 20 мМ І -лактату та 20 мМ НАД: (крива 1) та після додаванняM of phosphate buffer (pH 7.5) with 20 mM I-lactate and 20 mM NAD: (curve 1) and after adding
ЛДГ (40 Од.акт.//Л) (крива 2) на реальному прикладі проведення експерименту. Виміри проводили в зразках 50 рл. Зразок інкубували 5 хв. при 37 "С, реакцію зупиняли охолодженням перед нанесенням на сенсор. Швидкість розгортки потенціалу - 0.01 мВ/сек. (фіг. 7)LDH (40 Units//L) (curve 2) on a real example of conducting an experiment. Measurements were carried out in samples of 50 ml. The sample was incubated for 5 min. at 37 "С, the reaction was stopped by cooling before application to the sensor. The speed of the potential sweep is 0.01 mV/sec. (Fig. 7)
Калібрувальний графік запропонованого вольтамперометричного сенсора для визначення активності ЛДГ. Виміри проводили в зразку 50 рл 0.1 М фосфатному буфері (рН 7,4) з додаванням І -лактату в концентрації 80 мМ, встановленої як насичуюча для ЛДГ, та надлишкуCalibration graph of the proposed voltammetric sensor for determining LDH activity. Measurements were carried out in a sample of 50 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7.4) with the addition of I-lactate at a concentration of 80 mM, set as saturating for LDH, and an excess
НАД" (40 мМ); швидкість розгортки потенціалу - 0.01 мВ/сек. Концентрацію ЛДГ змінювали додаванням однакової аліквоти вихідних розчинів ЛДГ різної концентрації, зразок інкубували 5 хв. при 37 "С, реакцію зупиняли охолодженням перед нанесенням на сенсор (фіг. 8).NAD" (40 mm); potential sweep speed - 0.01 mV/sec. The concentration of LDH was changed by adding the same aliquot of initial LDH solutions of different concentrations, the sample was incubated for 5 min. at 37 "С, the reaction was stopped by cooling before application to the sensor (Fig. 8) .
Отримані калібрувальні криві портативного вольтамперометричного нанокомпозитного сенсора в оптимізованих умовах для визначення НАДН, І -лактату. та ЛДГ. Показана лінійна залежність величини відгуку сенсора від концентрації НАДН в буфері в межах 0.1-0.8 мМ, І- лактату в межах 0,5-20 мМ (в присутності ЛДГ та НАД") га активності ЛДГ (в межах 1-25The obtained calibration curves of the portable voltammetric nanocomposite sensor in optimized conditions for the determination of NADH and I-lactate. and LDH. The linear dependence of the sensor response on the concentration of NADH in the buffer in the range of 0.1-0.8 mM, I-lactate in the range of 0.5-20 mM (in the presence of LDH and NAD") and LDH activity (in the range of 1-25
Од.акт./Л) (в присутності І -лактату та НАД») в зразках рідини об'ємом 50 мкл за допомогою пропонованого портативного вольтамперометричного нанокомпозитного сенсора для кількісного визначення нікотинамідаденіндинуклеотиду, І-лактату та лактатдегідрогенази.Ud.act./L) (in the presence of I-lactate and NAD") in liquid samples with a volume of 50 μl using the proposed portable voltammetric nanocomposite sensor for the quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, I-lactate and lactate dehydrogenase.
Таким чином, доказано, що пропонований пристрій дозволяє визначати концентрацію НАДН та -лактату (в присутності ЛДГ та НАД"), а також активність ЛДГ (в присутності лактату та НАД") простим та доступним методом.Thus, it is proven that the proposed device allows determining the concentration of NADH and -lactate (in the presence of LDH and NAD"), as well as the activity of LDH (in the presence of lactate and NAD") by a simple and affordable method.
Джерела інформації: 1. Мапуд М. апа Апіпопу А. бЗапме А.А. МАЮ теїароїїєт: Віоепегдеїйсв5, відпаїйпд апаSources of information: 1. Mapud M. apa Apipopu A. bZapme A.A. I have a job title: Voipegdeijsv5, vidpaypd apa
Зо тапіршайоп ог ІНегару. - Віоспіт Віорнуз Асіа. - 2016. - 1864(12), Р. 1787-1800. 2. НеїКа А.А. Іпігтасе!шШаг соеплутев аб паїштга! БіотаКег5 їог теїароїїс асіїмціев апа тіпоспопагіа! апотаїіев5, Віота!Кк Меа. - 2010. - 4(2), Р. 241-263. 3. РоїПак М., Обііе С., апа ЛЛедіеєг М. Те роумег (о гедисе: ругідіпе писіеоїіде5-5таї! тоЇесцев мій а тиййшае ої Типсіопв5. -Віоспет .). - 2007. - 1; 402 (2), Р. 205-218. 4. Хіе, М., 2пйапо, Г., Сбао, МУ. еї аі. МАО-теїароїїзт: раїйорпузіоіодіє теснапізт5 апаZo tapirshayop og INEgaru. - Viornouz Asia Hospital. - 2016. - 1864(12), R. 1787-1800. 2. NeiKa A.A. Ipigtase! shShag soeplutev ab paishtga! BiotaKeg5 yog teiaroiis asiimtsiev apa tipospopagia! apotaiiev5, Viota!Kk Mea. - 2010. - 4(2), R. 241-263. 3. RoiPak M., Obiie S., apa LLedieeg M. Te roumeg (about gedyse: rugidipe pisieoiide5-5tai! toYestsev mii a tiyishae oi Tipsiopv5. -Viospet .). - 2007. - 1; 402 (2), R. 205-218. 4. Hie, M., 2pyapo, G., Sbao, MU. oh oh MAO-teiaroijist: raijorpuzioiodie tesnapizt5 apa
Іегарешііс роїепійа!. 5ід Тгапзаисі Тагдеї Тег. - 2020. - 5, 227. пИрз//дої.ог9д/10.1038/541392-020- 00311-7. 5. Оипу Му. Титог таїкКегз іп сіїпіса! ргасіїсе: а геміему Тосивіпд оп соттоп 5о0їід сапсег5. МейIegareshiis roiepiia!. 5id Tgapzaisi Tagdei Tag. - 2020. - 5, 227. pIrz//doi.og9d/10.1038/541392-020-00311-7. 5. Oipu Mu. Titog taikKegz ip siipisa! rgasiise: a hemiemu Tosyvipd op sottop 5o0iid sapseg5. May
Ріїпс Ргасі. - 2013. - 22(1), Р. 4-11. 6. Нийїйдеп Н.., запаег5 О.Т.В., Ковіег К.МУ., Мгеекеп 9. апа Воз55!йуї Р.М.М. Тпе Сіїпіса! МанеRiips Rgasi. - 2013. - 22(1), R. 4-11. 6. Nyiyidep N., zapaeg5 O.T.V., Kovieg K.MU., Mgeekep 9. apa Voz55!yui R.M.M. Tpe Siipisa! Mane
ОЇ І асіаїе Оенуйгодепавзе іп Зегит: А Оцапійайме Вемієм /Єшиг у Сіїп Снет Сіїп Віоснет. - 1997. - 35(8), Р. 569-579. 7. Ргезвієу ВН, Мипі2 НО, РаЇКепрегту 5, Нісе /МУ. бегит Іасіїс депудгодепазе аз а Шштог тагКег іп дуздеттіпота. Супесої Опсої. - 1992. - 44 (3), Р.: 281-3. 8. ема Р., МапйіпеПйо В., Сатробравззо С., Ропйо 5. ГОН апа ГОН ізоепгутез іп омагап дуздегтіпота. Єшиг ) Супаєсої Опсої. - 1995. - 16(3), Р. 212-5. 9. Нептез А., Саїлетеїег О., Умазспкі В., Кеск М. І асіасе депуагодепазе аз ргодповійс тТасіог іп тей апа ехіепвіме аізеазе 5іаде 5таї! сеї! Ішпд сапсег є А гегоз5ресіїме в5іпдіє іпвійшіоп апаїувів.ОИ I asiaie Oenuigodepavze ip Zegyt: A Otsapiyaime Vemiem /Yeshig u Siip Snet Siip Viosnet. - 1997. - 35(8), R. 569-579. 7. Rgezvieu VN, Mypi 2 NO, RaYKepregtu 5, Nise /MU. begit Iasiis depudgodepaze az a Shshtog tagKeg ip duzhettipota. Supesoi Opsoi. - 1992. - 44 (3), R.: 281-3. 8. ema R., MapyipePyo V., Satrobravzzo S., Ropyo 5. GON apa GON isoepgutez ip omagap duzhregtipota. Yeshig) Supayesoi Opsoi. - 1995. - 16(3), R. 212-5. 9. Neptez A., Saileteieg O., Umazspki V., Kesk M. I asiase depuagodepaze az rgodpoviys tTasiog ip tey apa ehiepvime aizease 5iade 5tai! sow! Ishpd sapseg is A hegoz5resiime v5ipdie ipviyshiop apaiuviv.
Везрігаюгу Меадісіпе. - 2010. - 104, Р. 1937-1942. 10. Сепіпдег М., Уміб5оп Р., РоулЛе5 Т., Зпатави 9. ЕІемастей ГОН ргеаісіє роог ошісоте ої геситепі дегт сеї! Штоигв5 ігєаїєд м/йп дозе депзе спетоїпегару Ейгореап доштпаї ої Сапсе. - 2010. - 46, Р. 2913-2918. 11. Сікдіє Н., Мавиї О., М/нйе М.М.А., Зсогйа5 А., Коїопао Е., Зеімутідні А., Сабгі! М., РійегVezrigayugu Meadisipe. - 2010. - 104, R. 1937-1942. 10. Sepipdeg M., Umib5op R., RoulLe5 T., Zpatavy 9. EIemastei GON rgeaisie roog oshisote oi gesitepi degt sei! Shtoigv5 igeaied m/yp dose depze spetoipegaru Eigoreap mahtpai oi Sapse. - 2010. - 46, R. 2913-2918. 11. Sikdie N., Mavyi O., M/nye M.M.A., Zsogya5 A., Koiopao E., Zeimutidni A., Sabgi! M., Riyeg
Е.К., Сігді5 А.Н.А., Віагпазоп 0. А., Уемей М.А.5., Емап5 А., АІ-Надааа 5., іш К.М/.М. апа мМE.K., Sigdi5 A.N.A., Viagpazop 0.A., Umey M.A.5., Emap5 A., AI-Nadaaa 5., ish K.M/.M. apa MM
Усизеї а. І асіаїе Оепудгодепавзе А і5 а роїепійа!| ргодпозіїс тагкКег іп сієаг сеї! гепаї сеїЇ сагсіпотаUsisei a. I asiaie Oepudgodepavze A i5 a roiepiya!| rgodpoziis tagkKeg ip sieag sei! hepai seiY sagsipota
Моїіесшіаг Сапсег. - 2014. - 13, Р. 101. 12. Рнурегз В, Рієгсе ..Т. І асіаїе рпузіоіоду іп пеацй апа адізеазе. Сопіїп Едис Апаевій СіMoiiesshiag Sapseg. - 2014. - 13, R. 101. 12. Rnuregz V, Riegse ..T. And asiaie rpuzioiodu ip peatsy apa adizease. Sopiip Edis Apaevii Si
Саге Раїп. - 2006. - 6, 3. Р. 128-132. 13. Віснагаз-Копит В., Земіск-Митгаса Е. Оцйапійаїйме оріїса! зресігозсору ог іїїззцє аіадповів. 60 Аппи Нем РНуз Спет. - 1996. - 47, Р. 555-606.Sage Raip. - 2006. - 6, 3. R. 128-132. 13. Visnagaz-Kopyt V., Zemisk-Mitgasa E. Otsyapiiaiime oriisa! zresigossoru og iiizztse aiadpovov. 60 Appy Nem RNuz Spet. - 1996. - 47, R. 555-606.
14. Моїгоих ., Еміпд Р.У., Аазогріоп рпепотепа іп Ше МАО-/МАОН 5узієт аї діаззу сагбоп еієсітодев. у). ЕІесітоапа!. Спет., 1979. - 102. Р. 953-108. 15. Вапієй Р.М., бітоп Е. Меазигетепі ої їІпе Кіпеїїс Ізгоюре ЕнНесі тюг Ше Охідайоп ої МАОН аї а Роуу(апіїїпе)-Модіїїієа ЕІесігоде. У. Ат. Спет. 5ос. - 2003. - 125(14), Р. 4014-4015. 16. бопоп Ї., Оотіпоаце; Е., ЕІесігосаїа|ус охідайоп ої МАБ(Р)Н аї теаіаюг-тоаіїїєа еіестодев. Немієму5 іп Моіесшаг Віоїесппоіоду, - 2002, 82 (4), Р. 371-392. 17. Кадої А., Сотрадпопе О. Кесепі адмапсе5 іп МАОН еїесігоспетіса! зепзіпуд аевзідп.14. Moigoikh ., Emipd R.U., Aazogryop rpepotepa ip She MAO-/MAON 5uziet ai diazzu sagbop eyesitodev. in). Eiesitoapa!. Spet., 1979. - 102. R. 953-108. 15. Vapiei R.M., Bitop E. Meazigetepi oi iIpe Kipeiis Izgoyure EnNesi tyug She Ohidayop oi MAON ai a Rowu(apiiiipe)-Modiiiiiea Eiesigode. U. At. Spent 5 people - 2003. - 125(14), R. 4014-4015. 16. Bopop Y., Ootipoatse; E., Eiesigosaia|us ohidayop oi MAB(R)N ai teaiayug-toaiiiiea eiestodev. Nemiemu5 ip Moiesshag Vioiespppoiodu, - 2002, 82 (4), R. 371-392. 17. Kadoi A., Sotradpope O. Kesepi admapse5 ip MAON eiesigospetisa! zepzipud aevzidp.
ВіоєіестосНетівігу. - 2009. - 76, Р. 126-134. 18. Кашее К., Оп М., Опиї К., Біпой 5. Віозепзог5 разей оп еІесігоспетісаї! Іасіаїе деїесійоп: 10. А сотргепепвіме геміем. Віоспетівігу апа Віорпузісх Неропів. - 2016. - 5, Р. 35-54. 19. З,Упема А., Магіпома А., ІМмапома У., Сгадіпаги К., зеогдіема 5. Еп7уте разей теїйпоа35 огViojeiestosNetivighu. - 2009. - 76, R. 126-134. 18. Kashee K., Op M., Opii K., Bipoi 5. Viozepzog5 razei op eIesigospetisai! Iasiaie deiesiyop: 10. And sotrgepepvime hemiem. Viospetivhigu apa Viorpuziskh Neropiv. - 2016. - 5, R. 35-54. 19. Z,Upema A., Magipoma A., IMmapoma U., Sgadipagi K., Zeogdiema 5. Ep7ute razey teiipoa35 og
Іасіасе деїептіпайоп. догпаї! ої Спетіса! Тесппоіоду апа Меїаїигау. - 2017. - 52,3, Р. 513-525. 20. тій М.О., ОіІвоп СІ. Оійегепіа! атреготеїййс теазигтетепі ої зегпит ІасіаіїєЄ депудгодепазе асіїміу ивіпу Віпазспедієг 5 дгееп. Апаїуїїса! Снет. - 1974. - 46, 11, Р. 1544-1547. 21. Міпошга М., Матада 5., Кагибе І, Кибо І., Зигикі 5. ЮОеіептіпаїйоп ої Іасіаїе депудгодепазе іп вегит Бу ивіпу а ругимаїе зепвог. Апаї. Спіт. Асіа. - 1982. - 135, Р. 355-357. 22. Мідшапі Р., Зазакі К., ЗПпітига М. бедиепійаІ деїептіпайомп ої І-Іасіаїє апа Іасіаіє депудгодепазе м/йй ітторбіїї:ед епгуте єіІвестоде. Апа!. Снет. - 1983. - 55, Р. 35-38. 23. Нопу М.-У., Спапад 9.У., Мооп Н.С., Кіт Н.5. ОємеІортепі ої а 5стееп-ргіпівєд атреготеїйніс ріозепзог їог Ше деїептіпаїйоп ої І -Іасіа(е депудгодепазе Іемеї. Віозепзоїв є ВіоєІесітопісв. - 2002. - 17, Р. 13-18. 24. Намогзеп С Р., Оізоп Г.., Агаціо А. С, Кагіззоп М, Модиуеп Т. ТИ.,Кпи 0. Т.К., Те Н. Т. Т.,Iasiase deieptipaiop. dogpay! oh Spetis! Thesppoiodu apa Meiaiigau. - 2017. - 52,3, R. 513-525. 20. that M.O., OiIvop SI. Oiyegepia! atregoteiiys teazygtetepi oi zegpyt IasiaiiyeE depudgodepaze asiimiu ivipu Vipazspedieg 5 dgeep. Apaiuiiisa! Snet - 1974. - 46, 11, R. 1544-1547. 21. Miposhga M., Matada 5., Kagybe I, Kybo I., Zygiki 5. YuOeieptipaiyop oi Iasiaie depudgodepaze ip vegit Bu ivipu a rugimaie zepvog. Apai Sleep Asia - 1982. - 135, R. 355-357. 22. Midshapi R., Zazaki K., ZPpitiga M. bediepiyaI deieptipaiomp oi I-Iasiaie apa Iasiaie depudgodepaze m/y ittorbiiii:ed epgute eiIvestode. Apa! Snet - 1983. - 55, R. 35-38. 23. Nopu M.-U., Spapad 9.U., Moop N.S., Keith N.5. OyemeIortepi oi a 5steep-rgipivyed atregoteiinis riozepsog yog She deieeptipaiiop oi I -Iasia(e depudgodepaze Iemei. Viosepzoiv is VioeIesitopisv. - 2002. - 17, R. 13-18. 24. Namogzep S. R., Oizop G.., Agazio A S, Kagizzop M, Modiuep T. TI., Kpy 0. T.K., Te N. T. T.,
Монпуеєп Н. Т. В., УМіпріаай В. 5 Биз5от А... А гаріа зтапрпопе-равзеа Іасіаїє депуагодепазе іевіMonpueep N. T. V., UMipriaai V. 5 Biz5ot A... A garia ztaprpope-ravzea Iasiaie depuagodepaze ievi
Ттог пеопаїа! аіадповіїсв аї Не роїпі ої саге. Зсієпіййс Веропв, 2019. 9(1), Р. 9301.That peopaia! aiadpoviisv ai Ne roipi oi sage. Zsiepiyys Veropv, 2019. 9(1), R. 9301.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202105398U UA151118U (en) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Portable voltammetric nanocomposite sensor for quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, l-lactate and lactate dehydrogenase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202105398U UA151118U (en) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Portable voltammetric nanocomposite sensor for quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, l-lactate and lactate dehydrogenase |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA151118U true UA151118U (en) | 2022-06-08 |
Family
ID=89903622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202105398U UA151118U (en) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Portable voltammetric nanocomposite sensor for quantitative determination of nicotinamide adenine dinucleotide, l-lactate and lactate dehydrogenase |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA151118U (en) |
-
2021
- 2021-09-23 UA UAU202105398U patent/UA151118U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Raveendran et al. | Fabrication of a disposable non-enzymatic electrochemical creatinine sensor | |
| Fu et al. | Recent advances in the construction of biofuel cells based self‐powered electrochemical biosensors: A review | |
| Piermarini et al. | Uricase biosensor based on a screen-printed electrode modified with Prussian blue for detection of uric acid in human blood serum | |
| Cass et al. | Ferrocene-mediated enzyme electrode for amperometric determination of glucose | |
| Petropoulos et al. | Development of a disposable biosensor for lactate monitoring in saliva | |
| Han et al. | A methylene blue-mediated enzyme electrode for the determination of trace mercury (II), mercury (I), methylmercury, and mercury–glutathione complex | |
| TWI450967B (en) | Homogeneously-structured nano-catalyst/enzyme composite electrode, fabricating method and application of the same | |
| US8999126B2 (en) | Lactate sensor | |
| TWI559001B (en) | Reagent composition for biosensor and biosensor having the same | |
| Hilditch et al. | Disposable electrochemical biosensors | |
| US20140329254A1 (en) | Biosensor using redox cycling | |
| Moreira et al. | based enzymatic platform coupled to screen printed graphene-modified electrode for the fast neonatal screening of phenylketonuria | |
| Simoska et al. | Electrochemical sensors for detection of Pseudomonas aeruginosa virulence biomarkers: Principles of design and characterization | |
| Li et al. | A new handheld biosensor for monitoring blood ketones | |
| Shih et al. | Development of disposable lipid biosensor for the determination of total cholesterol | |
| Zhang et al. | Rapid Measurement of Lactate in the Exhaled Breath Condensate: Biosensor Optimization and In-Human Proof of Concept | |
| KR101573721B1 (en) | Redox-reagent composition for an electrochemical biosensor | |
| Berchmans et al. | Enzymeless approach for the determination of some biologically important species | |
| Nagy et al. | Development and study of an amperometric biosensor for the in vitro measurement of low concentration of putrescine in blood | |
| Tu et al. | RETRACTED: A nano-molar sensitive disposable biosensor for determination of dopamine | |
| CN113358726A (en) | Electrode, test paper and preparation method thereof for detecting creatinine by electrochemical method | |
| Li et al. | An amperometric bienzyme biosensor for rapid measurement of alanine aminotransferase in whole blood | |
| Hart et al. | Sensors/biosensors, based on screen-printing technology for biomedical applications | |
| Long et al. | Riboflavin-rich agar enhances the rate of extracellular electron transfer from electrogenic bacteria inside a thin-layer system | |
| Gilbert et al. | Development of an amperometric assay for phosphate ions in urine based on a chemically modified screen-printed carbon electrode |