Uricase immobilization on nanofibre membranes prepared by electrospinning and its use as voltammetric uric acid biosensor
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2022
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
İnönü Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Ürik asit klinikte gut ve hiperürisemi başta olmak üzere çeşitli hastalıkların belirteci olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle serum ve gıda örnekleri gibi biyolojik numuneler hassas bir şekilde ölçümü oldukça önemlidir. Ürikaz (ürat oksidaz, E.C.1.7.3.3, UOx) vücutta ürik asidin allantoine oksidasyonundan sorumlu enzim olup özellikle in vitro ürik asit düzeyeni ölçmede yaygın kullanımı mevcuttur. Uygulamada ürik asit tayinine yönelik kolorimetrik, kromotografik, spektrofotometrik ve biyosensör temelli yöntemler mevcuttur. Bununla beraber özellikle hızlı sonuç veren, seçici ve kolay kullanılabilir sistemlerin oluşturulması ürik asit tayini için hala önemli bir ihtiyaçtır. Bu çalışmada ürik asidin seçici ve hassas bir şekilde belirlenmesi için elektroeğirme ile hazırlanan membranlar içeren perde baskılı elektrotların hazırlanması, ürikaz enziminin immobilizasyonu ve amperometrik ürik asit biyosensörü olarak kullanılması mevcuttur. Bu kapsamda elektroeğirme hazırlanan membranda mekanik mukavemeti nedeniyle polikaprolakton (PCL, % 10) ve enzimin immobilizasyonu için amin grubu içeren polietilenimin'den (PEI, % 7.5) faydalanılmıştır. İki farklı membran içeren Quantum Dot Screen Printed Electrode (QD - SPCE) hazırlanmıştır. Bunlardan biri PCL/PEI /UOx /QD – SPCE, diğeri ise metilen mavisi (MB) ile desteklenmiş PCL/PEI/UOx/MB/QD–SPCE şeklindedir. Hazırlanan membranlar yapısal olarak FTIR, EDX ve XRD, morfolojik açıdan SEM ve hidrofiliklik açıdan sıvı temas açısı ile karakterize edilmiştir. Voltametrik ölçümlerde standardizasyon, PBS pH 7.4'te 5 ve 52 µM arasında ürik asit (UA) konsantrasyonu için DPV (Diferansiyel Puls Voltametrisi) tekniği ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar UOx/QD–SPCE için LOD:3,9619 ± 0,588 µM (R 2 = 0.9947) iken UOx/MB/QD–SPCE için LOD:1,8598 ± 0,2345 µM ( R 2 = 0.9988) olarak tespit edilmiştir. 4 haftalık stabilite sonuçları UOx/QD–SPCE ve UOx/MB/QD–SPCE için akımdaki değişimi sırasıyla %92 ve %87 olduğunu göstermiştir. Ayrıca interferansları içeren karışım çözeltisi kullanıldığında ürik asit için akım oranları UOx/QD–SPCE ve UOx/MB/QD–SPCE elektrolar için sırasıyla %95 ve %82 gerçekleşmiştir. Sonuç olarak hazırlanmış iki biyosensör sisteminde ürik asit ölçümünde literatürdeki sensörler ile karşılaştırılabilir düzeyde ölçüm niteliklerine sahip olduğu tespit edilmiştir.
Uric acid (UA) is clinically used as a marker of various diseases, especially gout and hyperuricemia. Therefore, precise measurement of biological samples such as serum and food samples is crucial. Uricase (urate oxidase, E.C.1.7.3.3, UOx) is the enzyme responsible for the oxidation of UA to allantoin in the body, and it is widely used especially in measuring UA level in vitro. In practice, there are colorimetric, chromatographic, spectrophotometric and biosensor-based methods for UA determination. However, a crucial need for determination of UA is exist, especially the creation of rapid results, selective and easy-to-use systems. In this study, the preparation of screen-printed electrodes containing membranes prepared by electrospinning, immobilization of UOx enzyme and its use as an voltammetric UA biosensor for the selective and sensitive determination of UA are available. In this context, polycaprolactone (PCL, 10%) was used in the membrane prepared by electrospinning due to its mechanical strength, and polyethyleneimine containing amine group (PEI, 7.5%) was used for the immobilization of the enzyme. Quantum Dot Screen Printed Electrode (QD - SPCE) containing two different membranes was prepared. One of them is PCL/PEI /UOx /QD – SPCE, the other is PCL/PEI/UOx/MB/QD–SPCE supplemented with methylene blue (MB). The prepared membranes were structurally characterized by FTIR, EDX and XRD, morphologically by SEM and voltammetric by water contact angle. Standardization in was performed by DPV (Differential Pulse Voltammetry) technique for UA concentration between 5 and 52 µM in PBS pH 7.4. Results were determined as LOD: 3.9619 ± 0.588 µM (R 2 = 0.9947) for UOx/QD–SPCE, while LOD: 1.8598 ± 0.2345 µM (R 2 = 0.9988) for UOx/MB/QD–SPCE. The 4-week stability results showed the change in current for UOx/QD–SPCE and UOx/MB/QD–SPCE to be 92% and 87%, respectively. In addition, in the mixed interference test remaining current ratios for UA were 95% and 82% for the UOx/QD–SPCE and UOx/MB/QD–SPCE electrodes, respectively. As a result, it has been determined that the two prepared biosensor systems have comparable measurement qualities with the sensors in the literature in UA measurement.
Uric acid (UA) is clinically used as a marker of various diseases, especially gout and hyperuricemia. Therefore, precise measurement of biological samples such as serum and food samples is crucial. Uricase (urate oxidase, E.C.1.7.3.3, UOx) is the enzyme responsible for the oxidation of UA to allantoin in the body, and it is widely used especially in measuring UA level in vitro. In practice, there are colorimetric, chromatographic, spectrophotometric and biosensor-based methods for UA determination. However, a crucial need for determination of UA is exist, especially the creation of rapid results, selective and easy-to-use systems. In this study, the preparation of screen-printed electrodes containing membranes prepared by electrospinning, immobilization of UOx enzyme and its use as an voltammetric UA biosensor for the selective and sensitive determination of UA are available. In this context, polycaprolactone (PCL, 10%) was used in the membrane prepared by electrospinning due to its mechanical strength, and polyethyleneimine containing amine group (PEI, 7.5%) was used for the immobilization of the enzyme. Quantum Dot Screen Printed Electrode (QD - SPCE) containing two different membranes was prepared. One of them is PCL/PEI /UOx /QD – SPCE, the other is PCL/PEI/UOx/MB/QD–SPCE supplemented with methylene blue (MB). The prepared membranes were structurally characterized by FTIR, EDX and XRD, morphologically by SEM and voltammetric by water contact angle. Standardization in was performed by DPV (Differential Pulse Voltammetry) technique for UA concentration between 5 and 52 µM in PBS pH 7.4. Results were determined as LOD: 3.9619 ± 0.588 µM (R 2 = 0.9947) for UOx/QD–SPCE, while LOD: 1.8598 ± 0.2345 µM (R 2 = 0.9988) for UOx/MB/QD–SPCE. The 4-week stability results showed the change in current for UOx/QD–SPCE and UOx/MB/QD–SPCE to be 92% and 87%, respectively. In addition, in the mixed interference test remaining current ratios for UA were 95% and 82% for the UOx/QD–SPCE and UOx/MB/QD–SPCE electrodes, respectively. As a result, it has been determined that the two prepared biosensor systems have comparable measurement qualities with the sensors in the literature in UA measurement.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Elektroeğirme yöntemi, Membranlar
Kaynak
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
Sayı
Künye
Fakhriy, M. (2022). Uricase immobilization on nanofibre membranes prepared by electrospinning and its use as voltammetric uric acid biosensor. Yayınlanmış Yüksek Lisans Tezi. İnönü Üniversitesi, Malatya.
