АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ БИОСЕНСОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕТРАЦИКЛИНА

Для экспрессного и точного определения тетрациклина разработаны амперометрические биосенсоры на основе иммобилизованного фермента тирозиназы и планарньгх графитовых электродов, модифицированных многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ) в хитозане, восстановленным оксидом графена (ВГО), наночастицами золота (НЧ Аи) в хнтозане и нанокомпозитами на их основе. Установлено, что тетрациклин является ингибитором тирозиназы, что позволяет определять его с использованием тирозиназного биосенсора в диапазоне концентраций от 1 нмоль/л до 1 мкмоль/л. По результатам кинетических исследований реакции ферментативного превращения фенола установлено, что в присутствии тетрациклина на тирозиназном биосенсоре наблюдается бесконкурентное ингибирование. Комбинация углеродных наноматериалов с наночастицами металлов может образовывать нанокомпозит с синергетическим эффектом. Применение углеродных наноматериалов и наночастиц металлов в качестве модификаторов поверхности электродов позволило улучшить аналитические характеристики разрабатываемых сенсоров: расширить диапазон определяемых концентраций и уменьшить нижнюю границу определяемых содержаний (сн  = 50 нмоль/л для биосенсора с МУНТ/НЧ Аи н 0,7 нмоль/л для биосенсора с ВГО/НЧ Аи). Относительное стандартное отклонение полученных с использованием биосенсоров результатов не превышало 0,08. Апробированы методики определения тетрациклина с помощью предлагаемых биосенсоров в молоке и косметическом средстве. Присутствующие в данных образцах структурно не родственные тетрациклину соединения не оказывают мешающего влияния на его определение.

1. Большая медицинская энциклопедия. Т. 25. Фармокологический справочник / Под ред. Б. В. Петровского. 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1985. https://6M3.opr/index.php/TETPAU,niOinHbI (дата обращения 10 августа 2022 г.)

2. Есипо в С. Е. Тетрациклины / Химическая энциклопедия: в 5 т. Т. 4. / Под. ред. Н. С. Зефирова. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. С. 559.

3. Pei Yang, Ziqi Zhu, Minzhi Chen, et al. Microwave-assisted synthesis of xylan-derived carbon quantum dots for tetracycline sensing / Opt. Mater. 2018. Vol. 85. P 329-336. DOI:10.1016/j.optmat.2018.06.034

4. Anand S. K., Sivasankaran U., Jose A. R., Kumar K. G. Interaction of tetracycline with L-cysteine functionalized CdS quantum dots — Fundamentals and sensing application / Spectrochim. Acta. A. 2019. Vol. 213. P 410-415. DOI:10.1016/j.saa.2019.01.068

5. Grande-Martinez A., Moreno-Gonzalez D., Arrebola-Liebanas F. J., et al. Optimization of a modified QuEChERS method for the determination of tetracyclines in fish muscle by UHPLC-MS/MS / J. Pharm. Biomed. Anal. 2018. Vol. 155. P 27-32. DOI:10.1016/j.jpba.2018.03.029

6. Gissawong N., Boonchiangma S., Mukdasai S., Srijaranai S.. Vesicular supramolecular solvent-based microextraction followed by high performance liquid chromatographic analysis of tetracyclines / Talanta. 2019. Vol. 200. P 203-211. DOI:10.1016/j.talanta.2019.03.049

7. Hua Guo, Ya Su, Yanling Shen, et al. In situ decoration of Au nanoparticles on carbon nitride using a single-source precursor and its application for the detection of tetracycline / J. Colloid Interface Sci. 2019. Vol. 536. P 646-654. DOI:10.1016/j.jcis.2018.10.104

8. Huimin Zhao, Hongtao Wang, Xie Quana, Feng Tan. Amperometric Sensor for Tetracycline Determination Based on Molecularly Imprinted Technique / Procedia Environ. Sci. 2013. Vol. 18. P 249-257. DOI:10.1016/j.proenv.2013.04.032

9. Кулапин а Б. Г., Баринов а О. И., Кулапин а О. И. и др. Современные методы определения антибиотиков в биологических и лекарственных средах (обзор) / Антибиотики и химиотерапия. 2009. Т. 54. № 9-10. С. 53-60.

10. Besharati М., Hamedi J., Hosseinkhani S., Sabe R. A novel electrochemical biosensor based on TetX2 monooxygenase immobilized on a nano-porous glassy carbon electrode for tetracycline residue detection / Bioelectrochemistry 2019. Vol. 128. P 66-73. DOI:10.1016/j.bioelechem.2019.02.010

11. Штыко в С. PI. Нанообъекты и нанотехнологии в химическом анализе / Проблемы аналитической химии. Т. 20 // Под ред. С. Н. Штыкова. — М.: Наука, 2015. — 431 с.

12. Викулов а Е. В. Электрохимические свойства наночастиц золота и сенсор на их основе: автореф. ... дисс. канд. хим. наук. — Екатеринбург, 2013. — 24 с.

13. Duckworth Н. W., Coleman J. Е. Physicochemical and kinetic properties of mushroom tyrosinase / J. Biol. Chem. 1970. Vol. 245. P 1613-1625. DOI:10.1016/S0021-9258(19)77137-3

14. Yakup Arica M., Giilay В., Niyazi B. Characterisation of tyrosinase immobilised onto spacer-arm attached glycidyl methacrylate-based reactive microbeads / Process Biochem. 2004. Vol. 39. P 2007-2017. DOI:10.1016/j.procbio.2003.09.030

15. Евтюги н Г. А., Буднико в Г. К., Стойков а Е. Е. Основы биосенсорики: уч. пособие. — Казань, 2007. — 82 с.

16. Кулис Ю. Ю. Аналитические системы на основе иммобилизованных ферментов. — Вильнюс: Мокслас, 1981. — 200 с.

17. Zhao Q., Zhuang Q. К. Determination of Phenolic Compounds Based on the Tyrosinase-Single Walled Carbon Nanotubes Sensor / Electroanalysis. 2005. Vol. 17. N 1. P 85-88. DOI:10.1002/elan.200403123

18. Huang Т., Xu X.-H. N. Synthesis and characterization of tunable rainbow colored colloidal silver nanoparticles using single-nanoparticle plasmonic microscopy and spectroscopy / J. Mater. 2007. Vol. 300. P 13-19. DOI:10.1039/C0JM01990A

19. De Lima C., da Silva P. S., Spinelli A. Chitosan-stabilized silver nanoparticles for voltammetric detection of nitrocompounds / Sens. Actuators. B. 2014. Vol. 196. P 39-45. DOI:10.1016/j.snb.2014.02.005

20. Mani V, Devadas В., Chen S. M. Direct electrochemistry of glucose oxidase at electrochemically reduced graphene oxidemultiwalled carbon nanotubes hybrid material modified electrode for glucose biosensor / Biosens. Bioelectron. 2013. Vol. 42. P 309-315. DOI:10.1016/j.bios.2012.08.045

21. Шашканов а О. Ю., Ермолаев а Т. Н. Новый метод диагностики аутоиммунных заболеваний, основанный на аффинной реакции на поверхности пьезокварцевого сенсора / Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9. № 5. С. 677-692.

22. Варламов а Р. М., Медянцев а Э. П., Хамидуллин а Р. Р., Будников Г. К. Амперометрические тирозиназные биосенсоры на основе модифицированных наноматериалами электродов для определения афлатоксина Ml / Жури, аналит. химии. 2019. Т. 74. № 7. Приложение. С. S71-S80. DOI:10.1134/S0044450219070211

23. Бейлинсо н Р. М., Явишев а А. А., Медянцев а Э. П., Буднико в Г. К. Амперометрические тирозиназные биосенсоры, модифицированные наноматериалами различной природы, для определения диклофенака / Жури, аналит. химии. 2021. Т. 76. № 5. С. 467-474. DOI:10.31857/S004445022105078

24. Крупянк о В. И. Векторный метод представления ферментативных реакций. — М.: Наука, 1990. — 144 с.

25. Vuran В., Ulusoy Н. I., Sarp G., et al. Determination of chloramphenicol and tetracycline residues in milk samples by means of nanofiber coated magnetic particles prior to high-performance liquid chromatography-diode array detection / Talanta. 2021. Vol. 230. P 1-8. DOI:10.1016/j.talanta.2021.122307

26. Wang Q., Zhang L. Fabricated ultrathin magnetic nitrogen doped graphene tube as efficient and recyclable adsorbent for highly sensitive simultaneous determination of three tetracyclines residues in milk samples / J. Chromatogr. A. 2018. Vol. 1568. P 1-7. DOI:10.1016/j.chroma.2018.07.012

27. Wang G., Jing H. C. Z., Jian L., Wang E A receptor-based chemiluminescence enzyme linked immunosorbent assay for determination of tetracyclines in milk / Anal. Biochem. 2019. Vol. 564 - 565. P 40-46. DOI:10.1016/j.ab.2018.10.017