Development of pyruvate oxidase-based amperometric biosensor for pyruvate determination

Abstract

Aim. The development and optimization of the amperometric biosensor for pyruvate determina-tion. Methods. Immobilized pyruvate oxidase was used as a biorecognition element of the biosen-sor, a platinum disc electrode- as an electrochemical transducer. Results. Different variants of immobilization of pyruvate oxidase were tested and the optimal one was chosen for the creation of a biorecognition element of the biosensor. Optimal concentrations of cofactors for the best per-formance of the pyruvate oxidase-based biosensor were selected. The developed biosensor dem-onstrated a high sensitivity to pyruvate and wide linear range of work. High selectivity of the pro-posed biosensor towards electrically active substances and other substrates present in real samples was shown. The biosensor is characterized by high signal reproducibility and operational stability over two weeks. Conclusions. The highly selective amperometric biosensor for determination of pyruvate in biological samples has been developed. Its analytical characteristics are studied. The biosensor can be further used for the pyruvate analysis in blood serum.

Мета. Розробка та оптимізація роботи амперометричного біосенсора для визначення пірувату. Методи. Застосовано амперометричний біосенсор з іммобілізованою піруватоксидазою як біоселективний елемент та платинові дискові електроди як перетворювачі. Результати. Перевірено різні варіанти іммобілізації піруватоксидази та обрано оптимальний для створення біоселективного елементу біосенсора. Підібрано оптимальні концентрації кофакторів для найкращої роботи біосенсора на основі піруватоксидази. Розроблений біосенсор демонстрував високу чутливість до пірувату та широкий лінійний діапазон роботи. Було показано високу селективність запропонованого біосенсора відносно електроактивних речовин та інших субстратів, що можуть бути присутніми в реальних зразках. Біосенсор характеризується високою відтворюваністю сигналу та операційною стабільністю протягом 2 тижнів. Висновки. Розроблено високоселективний амперометричний біосенсор для визначення пірувату у біологічних зразках та досліджено його аналітичні характеристики. В подальшому даний біосенсор може бути використано для визначення пірувату у сироватці крові.

Цель. Разработка и оптимизация работы амперометрического біосенсора для определения пирувата. Методы. Использовано амперометрический біосенсор с иммобилизованной пируватоксидазой как биоселективным элементом и платиновые дисковые электроды как преобразователи. Результаты. Проверено разные варианты иммобилизации пируватоксидазы и выбрано оптимальный для создания биоселективного элемента биосенсора. Подобрано оптимальные концентрации кофакторов для наилучшей работы биосенсора на основе пируватоксидазы. Разработанный биосенсор демонстрировал высокую чувствительность к пирувату и широкий линейный диапазон работы. Было показано хорошую селективность предложенного биосенсора относительно электроактивных веществ и других субстратов, которые могут присутствовать в реальных образцах. Биосенсор характеризуется высокой воспроизводимостью сигнала и операционной стабильностью на протяжении двух недель. Выводы. Разработан высокоселективный амперометрический биосенсор для определения пирувата в биологических образцах и исследованы его аналитические характеристики. В дальнейшем данный биосенсор может быть использован для определения пирувата в сыворотке крови.