Удосконалення Амперометричного Біосенcора На Основі Лаккази З Наночастинками Діоксиду Титану

Abstract

Розробка нових підходів до моніторингу небезпечних речовин у навколишньому середовищі є актуальною проблемою сучасності для покращення якості життя людей. З цієї точки зору електрохімічним біосенсорам приділяється підвищена увага через їхню високу специфічність, чутливість, надійність, портативність і простоту в експлуатації. У наш час спостерігається швидке зростання використання напівпровідникових наночастинок (НЧ) у виготовленні електрохімічних сенсорів, стимульованих унікальними властивостями таких наноматеріалів, як велика площа поверхні та хороша біосумісність. Біосенсори на основі лаккази, модифіковані НЧ, є дуже перспективними для кількісного визначення фенольних сполук з хорошою надійністю та точністю. Тут ми описали конструкцію біосенсора для аналізу фенолів на основі лаккази в поєднанні з комерційними наночастинками TiO2, включеними у полімер Nafion®. Показано, що модифікація графітового стрижневого електроду TiO2 і лакказою, вбудованими у плівку Nafion, значно покращує дві основні характеристики сенсора: максимальну реакцію біосенсора при насичення субстрату (вдвічі) і чутливість (у три рази) порівняно з контрольними біоелектродами (без використання TiO2). Підвищення чутливості біосенсора робить його більш перспективним для точного аналізу токсичних фенолів реальних зразків, де їх вміст дуже низький (наприклад, питної води). Однак, незважаючи на те, що аналіз ABTS як модельного субстрату з розробленим біосенсором був успішним, справжньою мотивацією дослідження було створення нової біосенсорної платформи з використанням TiO2 (амфотерного напівпровідника) та полімеру Nafion для ефективної іммобілізації ферменту. Виходячи з отриманих результатів, наступним кроком буде легування TiO2 різним вмістом сульфуру, конструкція біоелектродів та їх випробування різними субстратами лаккази (ABTS, катехол, фенол) та реальними зразками стічних вод. Ми вважаємо, що наявність сульфуру в TiO2 повинно впливати на кластери міді та залишки цистеїну, впливаючи на активний центр лаккази, що призводитиме до збільшення спорідненості утвореного біонанокомпозиту до цільових аналітів (феноли). Ця більш складна біосенсорна система зараз знаходиться у дослідженні, і результати будуть опубліковані в іншому місці незабаром. Сконструйовані біоелектроди продемонстрували покращення експлуатаційних параметрів у порівнянні з біоелектродами без використання TiO2, що робить їх більш перспективними для аналізу фенолів у реальних зразках стічних та підземних вод.