Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

Kovalente Immobilisierung von Lactatoxidase auf Zirkonoxid-beschichteten Silica-Nanopartikeln/Chitosan-Hybridfilmen zur amperometrischen Bestimmung von Lactat

Kusum Dagar und Pundir CS

Ein verbesserter amperometrischer L-Lactat-Biosensor wurde auf Basis der kovalenten Immobilisierung von Lactatoxidase (LOx) auf einem mit Zirkonoxid beschichteten Silica-Nanopartikeln (SiO2@ZrONPs)/Chitosan (CHIT)-Hybridfilm konstruiert, der auf der Oberfläche einer Goldelektrode (AuE) galvanisch abgeschieden wurde. Die Enzymelektrode wurde mittels zyklischer Voltammetrie (CV), Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) und elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) charakterisiert, während SiO2@ZrONPs durch chemische Reduktion synthetisiert und mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), UV-Spektroskopie und Röntgenbeugung (XRD) charakterisiert wurden. Der Biosensor zeigte bei einem pH-Wert von 7,5 in 0,05 M Natriumphosphatpuffer und 30 °C eine optimale Reaktion innerhalb von 3 s, wenn er bei 20 mVs-1 betrieben wurde. Der Biosensor hatte eine niedrige Nachweisgrenze von 0,2 nM mit einem breiten Arbeits-/Linearbereich zwischen 0,1 – 4000 μM. Der Biosensor wurde zur Messung des L-Milchsäurespiegels im Plasma von anscheinend gesunden und kranken Personen eingesetzt. Die analytische Rückgewinnung von zugesetzter Milchsäure (5,0 mM und 10,0 mM) im Plasma betrug 99 % bzw. 96,6 %. Die Variationskoeffizienten innerhalb und zwischen den Chargen betrugen 1,79 % bzw. 2,89 %. Es gab eine gute Korrelation (R2 = 0,99) zwischen den Plasmalaktatwerten, gemessen mit einer standardmäßigen enzymatischen spektrophotometrischen Methode, und dem vorliegenden Biosensor. Die Enzymelektrode wurde 160 Mal über einen Zeitraum von 120 Tagen verwendet, wenn sie trocken bei 4 °C gelagert wurde.