Биоаффинный способ определения катехоламинов с использованием амперометрического ДНК-сенсора

С.С. Бабкина¹, Н.А. Улахович², Э.П. Медянцева², А.Р. Гатаулина²

¹МИРЭА – Российский технологический университет, г. Москва, 119454, Россия

²Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2020.1.5-16

Для цитирования: Бабкина С.С., Улахович Н.А., Медянцева Э.П., Гатаулина А.Р. Биоаффинный способ определения катехоламинов с использованием амперометрического ДНК-сенсора // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2020. – Т. 162, кн. 1. – С. 5–16. – doi: 10.26907/2542-064X.2020.1.5-16.

For citation: Babkina S.S., Ulakhovich N.А., Medyantseva E.P., Gataulina A.R. Bioaffinity-based method for catecholamines determination with amperometric DNA sensor. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2020, vol. 162, no. 1, pp. 5–16. doi: 10.26907/2542-064X.2020.1.5-16. (In Russian)

Аннотация

Разработан биоаффинный способ определения адреналина и дофамина с использованием иммобилизованной ренатурированной ДНК в составе амперометрического биосенсора. На основании данных спектрофотометрии и вольтамперометрии установлено, что состав и константы устойчивости образующихся комплексов с катехоламинами в зависимости от их концентрации изменяются от [КАL₂] до [КА₂L], где КА – катехоламин, L – пара нуклеотидов, lg β_эфф = 10.1–13.5. Показано высокое сродство адреналина и дофамина к молекулам иммобилизованной ренатурированной ДНК, что позволяет провести эффективное концентрирование КА из анализируемого раствора с низкой концентрацией, в том числе из многокомпонентных жидкостей. Нижняя граница определяемых содержаний составляет 5.5·10^–9 (адреналин) и 2.0·10^–8 (дофамин) моль/л. Предложенный способ отличается высокой чувствительностью, хорошей воспроизводимостью (относительная погрешность не превышает 5%) и временем единичного определения не более 30 мин.

Ключевые слова: адреналин, амперометрический сенсор, биоаффинные методы, биосенсор, ДНК, дофамин, катехоламины

Литература

1. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Т. 1. – М.: Новая волна, 2002. – 539 с.
2. Чиссов В.И., Дарьялова С.Л. Онкология. – М.: ГЭОТАР Медицина, 2007. – 560 с.
3. Paleček E., Bartošík M. Intrinsic electrocatalysis in DNA // ChemElectroChem. – 2017. – V. 5, No 6. – P. 936–942. – doi: 10.1002/celc.201700888.
4. Čabarkapa A., Živković L., Žukovec D., Djelić N., Bajić V., Dekanski D., Spremo-Potparević B. Protective effect of dry olive leaf extract in adrenaline induced DNA damage evaluated using in vitro comet assay with human peripheral leukocytes // Toxicol. in Vitro. – 2014. – V. 28, No 3. – P. 451–456. – doi: 10.1016/j.tiv.2013.12.014.
5. Yang G.-J., Xu J.-J., Chen H.-Y. Studies on the interaction between catecholamine derivatives and DNA by means of spectroscopic and voltammetric methods // Chem. J. Chin. Univ. – 2004. – V. 25, No 7. – P. 1235–1239.
6. Zheng S.-J., Lin X.-Q. Spectral and electrochemical investigation of intercalations of adrenaline and CT-DNA // Chin. J. Chem. – 2003. – V. 21, No 7. – P. 767–771. – doi: 10.1002/cjoc.20030210712.
7. Веселова И.А., Сергеева Е.А., Македонская М.И., Еремина О.Е., Калмыков С.Н., Шеховцова Т.Н. Методы определения маркеров нейромедиаторного обмена в целях клинической диагностики // Журн. аналит. химии. – 2016. – Т. 71, № 12. – С. 1235–1249. – doi: 10.7868/S0044450216120124.
8. Бабкина С.С. Наноаналитика: применение сенсорных устройств на основе биоаффинных взаимодействий в медицине, фармакологическом и экологическом анализе // Нанотехнологии: наука и производство. – 2009. – № 2. – С. 23–27.
9. Бабкина С.С., Будников Г.К. Электрохимические биосенсоры на основе нуклеиновых кислот и их использование в биоаффинных методах определения ДНК и ее эффекторов // Журн. аналит. химии. – 2006. – Т. 61, № 8. – С. 790–802.
10. Бабкина С.С., Моисеева Е.Н., Улахович Н.А. Определение доксорубицина с помощью амперометрического биосенсора // Фармация. – 2006. – № 5. – С. 9–11.
11. Budnikov H.C., Medyantseva E.P., Babkina S.S. An enzyme amperometric sensor for toxicants determination // J. Electroanal. Chem. – 1991. – V. 310, No 1–2. – P. 49–55. – doi: 10.1016/0022-0728(91)85251-J.
12. Щербакова Э.С., Гольдштейн И.П., Гурьянова Е.Н, Кочешков Е.А. Метод обработки на ЭВМ результатов физико-химического исследования комплексных соединений // Изв. АН СССР. Сер. хим. – 1975. – № 6. – С. 1262–1271.
13. Сальников Ю.И., Глебов А.Н., Девятов Ф.В. Полиядерные комплексы в растворах. – Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 1989. – 288 с.
14. Бабкина С.С., Винтер В.Г., Зайнуллина А.С. Иммуноферментный метод определения низкомолекулярных органических соединений со спектрофотометрической индикацией аналитического сигнала // Журн. аналит. химии. – 1994. – Т .49, № 10. – С. 1119–1123.
15. Rauf S., Gooding J.J., Ahtar K. Electrochemical approach of anticancer drugs-DNA   interaction // J. Pharm. Biomed. Anal. – 2005. – V. 37, No 2. – P. 205–217. – doi: 10.1016/j.jpba.2004.10.037.
16. Piedade J.A.P., Fernandes I.R., Oliveira-Brett A.M. Electrochemical sensing of DNA-adriamycin interactions // Bioelectrochemistry. – 2002. – V. 56, No 1–2. – P. 81–83. – doi: 10.1016/S1567-5394(02)00013-0.

Поступила в редакцию

23.10.2019

Бабкина Софья Сауловна, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

МИРЭА – Российский технологический университет

пр. Вернадского, д. 78, г. Москва, 119454, Россия

E-mail: sofya.babkina@gmail.com

Улахович Николай Алексеевич, доктор химических наук, профессор кафедры неорганической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Nikolay.Ulakhovich@kpfu.ru

Медянцева Эльвина Павловна, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: emedyant@gmail.com

Гатаулина Альфия Ринатовна, кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: alphiag@mail.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.