Электрохимические ферментные и ДНК-сенсоры на основе полимеризованных тиазиновых красителей

Объектом исследования являлись биосенсоры на основе электроактивных фенотиазиновых полимеров. Цель работы заключалась в создании ферментных и ДНК-сенсоров на основе комбинированных покрытий, включающих электрополимеризованные фенотиазиновые красители в сочетании с углеродной чернью (УЧ) и пиллар[5]ареном (П[5]А) как дополнительным медиатором электронного переноса, для решения задач регистрации специфических взаимодействий ДНК и определения субстратов оксидоредуктаз и ингибиторов ацетилхолинэстеразы (АХЭ) в проточном режиме. Измерение электрохимических характеристик электродов при их модификации, регистрацию аналитического сигнала ДНК-сенсора при дискриминации повреждения ДНК и определении доксорубицина проводили с помощью циклической вольтамперометрии. Регистрацию сигнала ферментных сенсоров в присутствии субстрата и ингибиторов осуществляли в потоке в хроноамперометрическом режиме в проточной ячейке со сменным реактором. Математическую обработку полученных данных и метрологическую оценку результатов эксперимента осуществляли с помощью программного обеспечения OriginPro 8.1. Научная новизна работы состоит в установлении синергетического действия П[5]А в сочетании с УЧ и полимерными фенотиазиновыми красителями (тионин, азур Б, МС) на биохимические взаимодействия с участием ДНК и ферментов (уриказа, тирозиназа, АХЭ), предложении новых протоколов электроосаждения редокс-активных полимерных пленок в одностадийной электрополимеризации на электродах, модифицированных УЧ, с включением в полимер макроциклического медиатора электронного переноса (П[5]А), нового протокола изготовления проточных ферментных сенсоров и измерения их сигнала, отличающийся раздельной иммобилизацией фермента на внутренних стенках проточного сменного реактора и регистрацией сигнала на пространственно отделенном от него анализируемым потоком ПГЭ, модифицированном разработанным композитным покрытием полифенотиазинов и П[5]А на слое УЧ. Разработаны высокочувствительные способы определения субстратов ферментов (мочевая кислота, тирозин), медицинских препаратов (донепезил, берберин) и пестицидов (карбофуран) с хроноамперометрической регистрацией сигнала в непрерывном проточном режиме; разработана конструкция и изготовлена с помощью 3D-печати из полимолочной кислоты разборная проточная ячейка со сменным реактором, предложены протоколы иммобилизации ферментов на поверхности реактора с помощью карбодиимидного связывания; проведена оценка матричных эффектов и предложены надежные и простые способы пробоподготовки при определении аналитов с помощью ферментных сенсоров в модельных образцах биологических жидкостей. ДНК-сенсоры могут найти применение в обнаружении и дискриминации повреждений ДНК и в скрининге противоопухолевых препаратов цитостатического ряда. Компактная проточная ячейка со сменным реактором для электрохимических измерений, которая может быть использована для проведения иммобилизации различных ферментов и проведения ферментативного анализа в проточных условиях.