Application of Ammonium-Selective Zeolite for Enhancement of Conductometric Bi-Enzyme Biosensor for L-Arginine Detection

Abstract

Abstract. L-arginine conductometric biosensors were developed on the basis of arginase and urease cross-linked by glutaraldehyde in a single bioselective membrane and modified with clinoptilolite. The clinoptilolite intrinsic properties helpful for conductometric detection of L-arginine were investigated using three approaches to the creation of zeolite-containing enzymatic membranes. The developed biosensors were compared with the L-arginine biosensor, not modified with clinoptilolite, for the sensitivity, linear and dynamic range, detection limit, response time, operational and storage stability in L-arginine analysis. It was shown that the incorporation of ammonium-selective zeolite to the bioselective membrane of L-arginine biosensor allows increasing the biosensor sensitivity when applying all proposed approaches to the formation of zeolite-containing biomembranes. In addition, excellent values of both detection limit and linear range (1.0×10-5 M and 0.01-6 mM, respectively) were achieved for the biosensor based on arginase, urease and zeolite distributed in a single bioselective layer. The clinoptilolite-based biosensors for L-arginine demonstrated short response time, high operational stability (a coefficient of variations reached 0.74%), their lifetime exceeded four months.Keywords: L-arginine; Clinoptilolite; Conductometric biosensor; Arginase; Urease ЗАСТОСУВАННЯ АМОНІЙ-СЕЛЕКТИВНОГО ЦЕОЛІТУ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ КОНДУКТОМЕТРИЧНОГО ДВОФЕРМЕНТНОГО БІОСЕНСОРА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯАнотація. Розроблено кондуктометричні біосенсори для визначення L-аргініну на основі аргінази та уреази, іммобілізованих в одній біоселективній мембрані методом поперечного зшивання за допомогою глутарового альдегіду та модифікованій клиноптилолітом. Характерні властивості клиноптилоліту, корисні для кондуктометричного визначення L-аргініну, були до-слідженні за допомогою трьох підходів для створення цеоліт-вмісних ферментних мембран. Розроблені біосенсори порівнювали з біосенсором для визначення L-аргініну, який не був мо-дифікований клиноптилолітом, за такими показниками, як чутливість, лінійний і динамічний діапазон, нижня межа визначення, час відгуку, операційна стабільність і стабільність при збе-ріганні. Показано, що включення амоній-селективного цеоліту до складу біоселективної мемб-рани L-аргінінового біосенсора дозволяє підвищити чутливість біосенсора, застосовуючи всі запропоновані підходи для формування цеоліт-вмісних біомембран. Крім того було отримано чудові значення нижньої межі визначення та лінійного діапазону (1,0×10-5 М та 0,01-6 мМ від-повідно) у біосенсора, у якому аргіназа, уреаза та цеоліт були розподілені в єдиному біоселек-тивному шарі. Біосенсори для визначення L-аргініну на основі клиноптилоліту мали короткий час відгуку, високу операційну стабільність (коефіцієнт варіації досягав 0,74%), а їх стабіль-ність при зберіганні була вища за чотири місяці. Аннотация. Разработаны кондуктометрические биосенсоры для определения L-аргинина на основе аргиназы и уреазы, иммобилизованных в одной биоселективной мембране методом попе...