Аналитические ферментативные реакции в микрофлюидных чипах : научное издание

Описание

Перевод названия: Analytical Enzymatic Reactions in Microfluidic Systems

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2016

Идентификатор DOI: 10.1016/0234-2758-2016-32-5-69-76

Ключевые слова: биолюминесценция, люцифераза, микрофлюидика, микрофлюидный чип, ферментативное биотестирование, bioluminescence, enzymatic bioassay, luciferase, microfluidics, Microfluidic system

Аннотация: Предложен и апробирован ряд подходов, позволяющих осуществить перенос энзиматических реакций в функциональные элементы микрофлюидных чипов на примере биферментной биолюминесцентной реакции с участием ферментов NAD(P)H:FMN-оксидоредуктазы и люциферазы. Измерение каталитической активности этих ферментов (под влиянием загрязняющих вещПоказать полностьюеств) является основой метода ферментативного биотестирования различных жидкостей. Было установлено, что для повышения воспроизводимости измерений все компоненты реакции необходимо размещать в одной камере чипа. Использование крахмального геля в качестве носителя для иммобилизации и подложки из желатина в реакторе чипа позволяет сохранять активность ферментов в ходе герметизации чипов при комнатной температуре. Показано, что для повышения эффективности анализа компоненты реакции необходимо активно перемешивать в реакторе микрофлюидного чипа. По результатам проведенных исследований предложен прототип микрофлюидного чипа на основе ферментативной биолюминесцентной реакции, который характеризуется пределом обнаружения сульфата меди 3 мкМ, что соответствует чувствительности традиционных lux-биосенсоров на основе живых клеток. При этом время анализа сокращается до 1 мин, а сам анализ может быть выполнен лицами, не имеющими специальных лабораторных навыков. An approach to transfer enzyme reactions into the functional elements of the microfluidic chip has been suggested. It was developed and evaluated using the bienzyme bioluminescent reaction with the NAD(P)H:FMN-oxidoreductase and luciferase enzymes. The assessment of the catalytic activity of these enzymes is the basis of the enzymatic bioassay of various liquids. It was found out that all components of the reaction should be placed in one reaction chamber of microfluidic chip to increase the reproducibility of measurements. The use of starch gel as a carrier for immobilization and gelatin scaffold allowed to preserve the enzyme activity during the room-temperature sealing of the chips. To improve the efficiency of the analysis, it is necessary to use the active mixing of a sample in the reaction chamber of the chip. The results of the study permit to suggest a prototype of a microfluidic chip based on enzyme bioluminescent reaction for the bioassay with the detection limit of copper sulfate of 3 мM, which is in consent with the traditional lux-biosensors based on living cells. Moreover, the analysis time was reduced up to 1 min, and the procedure could be performed by staff without special laboratory skills.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Биотехнология

Выпуск журнала: Т. 32, 5

Номера страниц: 69-76

ISSN журнала: 02342758

Место издания: Москва

Издатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов"

Авторы

  • Лукьяненко К.А. (Сибирский федеральный университет)
  • Белобров П.И. (Институт биофизики, Сибирское отделение Российской академии наук)
  • Денисов И.А. (Сибирский федеральный университет)
  • Якимов А.С. (Сибирский федеральный университет)
  • Есимбекова Е.Н. (Институт биофизики, Сибирское отделение Российской академии наук)
  • Белоусов К.И. (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики)
  • Букатин А.С. (Сибирский федеральный университет)
  • Кухтевич И.В. (Сибирский федеральный университет)
  • Сорокин В.В. (Сибирский федеральный университет)
  • Евстрапов А.А. (Институт аналитического приборостроения Российской академии наук)

Вхождение в базы данных