Сенсор для эффективной экспресс-оценки активности ферментов создали химики ТПУ

Ученые Томского политехнического университета вместе коллегами из университетов Чехии предложили новый подход к определению активности ферментов. Созданный плазмонно-активный оптоволоконный сенсор позволяет проводить процедуру быстро и с минимальным нарушением ферментативной системы. Разработка открывает перспективы к определению критично важного параметра многих технологических процессов – активности ферментов – непосредственно в биохимических реакторах или в суспензии тканей, микроорганизмов.

По словам ученых, обычные методы измерения ферментативной активности всегда требуют отбора образца и его очистки для проведения дальнейшего анализа. Таким образом, практически невозможно оценить активность фермента in situ, например, непосредственно в реакторе или в суспензии ткани или микроорганизмов.

Актуальной остается разработка методов экспрессного и наименее инвазивного определения ферментативной активности. В этой работе ученые предлагают использовать для локальной, простой экспресс-оценки активности фермента биохимический сенсор, созданный на основе плазмон-активного оптоволоконного зонда.

Образцы зонда были изготовлены из многодомовых оптических волокон на основе кварцевого стекла, на поверхность которых методом плазменного напыления было нанесено покрытие из тонких полосок золота. Исследователи поясняют, что золото среди других распространенных плазмонно-активных металлов было выбрано потому, что оно является наиболее химически стабильным и имеет пик плазмонного резонанса в удобной спектральной области.

В качестве модельной реакции химики выбрали оценку активности β-глюкозидазы. Этот фермент встречается в клетках почти всех живых организмов и выполняет множество разнообразных функций, например, участвует в деградации биомассы, антибактериальной защите организма, клеточном биосинтезе и так далее.

Затем полученные образцы погружали в раствор фермента, состоящий из миндальной β-глюкозидазы и ацетата натрия, и непрерывно измеряли изменения спектров поглощения в видимой и ближней инфракрасной областях. Активность фермента определялась в разных температурных условиях – от 20 до 80 °C и использованием различных растворов.

Проведенные эксперименты показали, что предлагаемый научным коллективом подход позволяет просто и быстро определить активность β-глюкозидазы. Более того, процедура может быть выполнена in situ, с минимальным искажением ферментативной каталитической или биохимической системы.

В исследовании принимают участие ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Химико-технологического университета (Чехия), Университета им. Е.Е. Пуркине (Чехия), Чешского технического университета (Чехия).

Результаты опубликованы в Sensors and Actuators B: Chemical.

Источник: Пресс-служба ТПУ