Development of amperometric biosensor for choline determination

Aim. Development of an amperometric biosensor for measuring choline concentration in water samples. Methods. A bioselective element of the biosensor was created using choline oxidase which was covalently immobilized by glutaraldehyde crosslinking with bovine serum albumin on the surface of an amperometric platinum disk electrode. Results. The conditions of the bioselective element formation (the enzyme and glutaraldehyde concentrations, time of procedure) were optimized. The biosensor developed was characterized by good response reproducibility over hours of continuous operation. The linear range of substrate determination ranged from 10 µM to 1000 µM, a limit of choline detection – 1–3 µM, the biosensor sensitivity was 25–30 nA/mM. An effect of interfering substances was significantly reduced by the application of an additional semipermeable poly-m-phenylenediamine (PPD) membrane. Conclusions. The developed biosensor is well-suited for choline determination in water samples.Мета. Розробка амперометричного біосенсора для визначення концентрацій холіну у водних зразках. Методи. Для створення біоселективного елементу біосенсора використовували холін оксидазу, що була іммобілізована ковалентною зшивкою глутаровим альдегідом з бичачим сироватковим альбуміном на поверхню амперометричного дискового платинового електроду. Результати. Було проведено оптимізацію умов формування біоселективного елементу на поверхню перетворювача (концентрація ферменту і глутарового альдегіду та час іммобілізації). Біосенсор характеризується доброю відтворюваністю відгуків впродовж декількох годин безперервної роботи. Лінійний діапазон визначення субстрату знаходився в межах від 10 мкМ до 1000 мкМ, мінімальна межа визначення холіну – 1–3 мкМ, чутливість біосенсора 25–30 нА/мМ. Завдяки використанню додаткової напівпроникної мембрани з полі-m-фенілендіаміну (ПФД) було значно зменшено вплив інтерферентів на роботу біосенсора. Висновки. Показано, що розроблений біосенсор добре підходить для визначення холіну у водних зразках.Цель. Разработка амперометрического биосенсора для определения концентраций холина в водных образцах. Методы. Для создания биоселективного элемента использовали холин оксидазу, иммобилизованную ковалентной сшивкой глутаровым альдегидом с бычьим сывороточным альбумином на поверхность амперометрического дискового платинового электрода. Результаты. Была проведена оптимизация условий формирования биоселективного елемента на поверхность преобразователя (концентрация фермента и глутарового альдегида та время иммобилизации). Биосенсор характеризируется хорошей воспроизводимостью откликов на протяжении нескольких часов непрерывной работы. Линейный диапазон определения субстрата находился в пределах от 10 мкМ до 1000 мкМ, минимальная граница определения холина – 1–3 мкМ, чувствительность биосенсора 25–30 нА/мМ. Благодаря использованию дополнительной полупроницаемой мембраны с поли-м-фенилендиамина (ПФД) было значительно уменьшено влияние интерферентов на работу биосенсора. Выводы. Показано, что разработанный биосенсор хорошо применим для определения холина в водных образцах

Development of pyruvate oxidase-based amperometric biosensor for pyruvate determination

Aim. The development and optimization of the amperometric biosensor for pyruvate determina-tion. Methods. Immobilized pyruvate oxidase was used as a biorecognition element of the biosen-sor, a platinum disc electrode- as an electrochemical transducer. Results. Different variants of immobilization of pyruvate oxidase were tested and the optimal one was chosen for the creation of a biorecognition element of the biosensor. Optimal concentrations of cofactors for the best per-formance of the pyruvate oxidase-based biosensor were selected. The developed biosensor dem-onstrated a high sensitivity to pyruvate and wide linear range of work. High selectivity of the pro-posed biosensor towards electrically active substances and other substrates present in real samples was shown. The biosensor is characterized by high signal reproducibility and operational stability over two weeks. Conclusions. The highly selective amperometric biosensor for determination of pyruvate in biological samples has been developed. Its analytical characteristics are studied. The biosensor can be further used for the pyruvate analysis in blood serum.Мета. Розробка та оптимізація роботи амперометричного біосенсора для визначення пірувату. Методи. Застосовано амперометричний біосенсор з іммобілізованою піруватоксидазою як біоселективний елемент та платинові дискові електроди як перетворювачі. Результати. Перевірено різні варіанти іммобілізації піруватоксидази та обрано оптимальний для створення біоселективного елементу біосенсора. Підібрано оптимальні концентрації кофакторів для найкращої роботи біосенсора на основі піруватоксидази. Розроблений біосенсор демонстрував високу чутливість до пірувату та широкий лінійний діапазон роботи. Було показано високу селективність запропонованого біосенсора відносно електроактивних речовин та інших субстратів, що можуть бути присутніми в реальних зразках. Біосенсор характеризується високою відтворюваністю сигналу та операційною стабільністю протягом 2 тижнів. Висновки. Розроблено високоселективний амперометричний біосенсор для визначення пірувату у біологічних зразках та досліджено його аналітичні характеристики. В подальшому даний біосенсор може бути використано для визначення пірувату у сироватці крові.Цель. Разработка и оптимизация работы амперометрического біосенсора для определения пирувата. Методы. Использовано амперометрический біосенсор с иммобилизованной пируватоксидазой как биоселективным элементом и платиновые дисковые электроды как преобразователи. Результаты. Проверено разные варианты иммобилизации пируватоксидазы и выбрано оптимальный для создания биоселективного элемента биосенсора. Подобрано оптимальные концентрации кофакторов для наилучшей работы биосенсора на основе пируватоксидазы. Разработанный биосенсор демонстрировал высокую чувствительность к пирувату и широкий линейный диапазон работы. Было показано хорошую селективность предложенного биосенсора относительно электроактивных веществ и других субстратов, которые могут присутствовать в реальных образцах. Биосенсор характеризуется высокой воспроизводимостью сигнала и операционной стабильностью на протяжении двух недель. Выводы. Разработан высокоселективный амперометрический биосенсор для определения пирувата в биологических образцах и исследованы его аналитические характеристики. В дальнейшем данный биосенсор может быть использован для определения пирувата в сыворотке крови