Разработка биоселектирующего агента на основе иммобилизованных клеток бактерий с активностью амидазы для биодетекции акриламида

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Клетки актинобактерий Rhodococcus erythropolis 4-1, Rhodococcus erythropolis 11-2 и протеобактерий Alcaligenes faecalis 2, обладающих амидазной активностью, были иммобилизованы методом включения в структуру геля альгината бария и агарозы, а также при получении биопленок на терморасширенном графите (ТРГ). Определена операционная стабильность таких иммобилизованных биокатализаторов после хранения в замороженном и обезвоженном виде и разработан прототип кондуктометрического биосенсора на акриламид на основе такого биоселектирующего агента. Наиболее предпочтительными способами хранения иммобилизованных клеток было замораживание при температурах от –20 до –80°С, также возможно долговременное хранение во влажном состоянии при 4–25°С. Показано, что наиболее предпочтительными для биодетекции акриламида были клетки A. faecalis 2, иммобилизованные в структуре геля агарозы. Гель агарозы с иммобилизованными в его структуре бактериальными клетками обладал большей механической прочностью и устойчивостью при проведении последовательных циклов конверсии акриламида в акриловую кислоту по сравнению с гелем альгината бария. Механическая прочность геля альгината бария может быть усилена добавлением углеродных наноматериалов при иммобилизации клеток. Также перспективно выращивание биопленок на углеродных материалах, используемых для изготовления электродов. Биопленки R. erythropolis 11-2 на ТРГ способны конвертировать акриламид в акриловую кислоту более чем в 20 циклах реакции с сохранением не менее чем 50% амидазной активности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. М. Протасова

Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН

Email: yul_max@mail.ru

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Россия, Пермь, 614081

Ю. Г. Максимова

Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН; Пермский государственный национальный исследовательский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: yul_max@mail.ru

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Россия, Пермь, 614081; Пермь, 614990

Список литературы

  1. Bedade D.K., Dev M.J., Singhal R.S. // Biochem. Eng. 2019. V. 149. 107245. https://doi.org/10.1016/j.bej.2019.107245
  2. Duda-Chodak A., Wajda Ł., Tarko T., Sroka P., Satora P. // Food Funct. 2016. V. 7. № 3. P. 1282–1295. https://doi.org/10.1039/c5fo01294e
  3. Kusnin N., Syed M.A., Ahmad S.A. // JOBIMB. 2015. V. 3. № 2. P. 6–12. https://doi.org/10.54987/jobimb.v3i2.273
  4. Лопушанская Е.М., Максакова И.Б., Крылов А.И. // Вода: Химия и Экология. 2017. № 10. С. 3–10.
  5. Hu Q., Xu X., Fu Y., Li Y. // Food Control. 2015. V. 56. P. 135–146. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2015.03.021
  6. Куликовский А.В., Вострикова Н.Л., Кузнецова О.А., Семенова А.А., Иванкин А.Н. // Аналитика и контроль. 2019. Т. 23. № 3. С. 393–400. https://doi.org/10.15826/analitika.2019.23.3.002
  7. Liu C., Luo F., Chen D., Qiu B., Tang X., Ke H., Chen X. // Talanta. 2014. V. 123. P. 95–100. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2014.01.019.
  8. lgnatov O.V., Rogatcheva S.M., Kozulin S.V., Khorkina N.A. // Biosensors & Bioelertronics. 1997. V. 12. № 2. P. 105–111.
  9. Batra B., Lata S., Sharma M., Pundir C.S. // Anal. Biochem. 2013. V. 433. P. 210–217. https://doi.org/10.1016/j.ab.2012.10.026
  10. Krajewska A., Radecki J., Radecka H. // Sensors. 2008. V. 8. P. 5832–5844. https://doi.org/10.3390/s8095832
  11. Li D., Xu Y., Zhang L., Tong H. // Int. J. Electrochem. Sci. 2014. V. 9. P. 7217–7227. https://doi.org/10.1016/S1452-3981(23)10961-8
  12. Huang S., Lu S., Huang C., Sheng J., Zhang L., Su W., Xiao Q // Sensors and Actuators B. 2016. V. 224. P. 22–30. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.10.008
  13. Silva N., Gil D., Karmali A., Matos M. // Biocat. Biotrans. 2009. V. 27. № 2. P. 143–151. https://doi.org/10.1080/10242420802604964
  14. Silva N.A.F., Matos M.J., Karmali A., Rocha M.M. // Port. Electrochim. Acta. 2011. V. 29. № 5. P. 361–373. https://doi.org/10.4152/pea.201105361
  15. Решетилов А.Н., Плеханова Ю.В. Биосенсорные системы и топливные элементы на основе микробных клеток. В кн. Иммобилизованные клетки: биокатализаторы и процессы. / Ред. Е.Н. Ефременко. М.: РИОР, 2018. 499 с.
  16. Плеханова Ю.В., Решетилов А.Н. // Журнал аналитической химии. 2019. Т. 74. № 12. С. 883–901. https://doi.org/10.1134/S0044450219120090
  17. Michelini E., Roda A. // Anal. Bioanal. Chem. 2012. V. 402. P. 1785–1797. https://doi.org/10.1007/s00216-011-5364-x
  18. Решетилов А.Н. // Прикл. биохимия микробиология. 2015. Т. 51. № 2. С. 268–274. https://doi.org/10.7868/S055510991502018X
  19. Sharma M., Sharma N.N., Bhalla T.C. // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2009. V. 8. P. 343–366. https://doi.org/10.1007/s11157-009-9175-x
  20. Максимова Ю.Г., Горбунова А.Н., Зорина А.С., Максимов А.Ю., Овечкина Г.В., Демаков В.А. // Прикл. биохимия микробиология. 2015. Т. 51. № 1. С. 53–58. https://doi.org/10.7868/S055510991406010519
  21. Демаков В.А., Васильев Д.М., Максимова Ю.Г., Павлова Ю.А., Овечкина Г.В., Максимов А.Ю. // Микробиология. 2015. Т. 84. № 3. С. 369–378. https://doi.org/10.7868/S0026365615030039
  22. Мочалова Е.М., Максимова Ю.Г. // Вестник Пермского университета. Серия биология. 2020. № 1. С. 26–32. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2020-1-26-32
  23. Максимова Ю.Г., Якимова М.С., Максимов А.Ю. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. № 1. С. 73–79. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2019-1-73-79
  24. Китова А.Е., Колесов В.В., Решетилов А.Н. // Известия ТулГУ. Естественные науки. 2018. № 1. С. 9–16.
  25. Максимова Ю.Г., Васильев Д.М., Зорина А.С., Овечкина Г.В., Максимов А.Ю. // Прикл. биохимия микробиология. 2018. Т. 54, № 2. С. 158–164. https://doi.org/10.7868/S0555109918020058
  26. Понаморева O.H., Арляпов В.А., Алфёров В.А., Решетилов А.Н. // Прикл. биохимия микробиология. 2011. Т. 47. № 1. С. 5–15.
  27. Перчиков Р.Н., Арляпов В.А. // Известия ТулГУ. Естественные науки. 2023. № 1. С. 69–81. https://doi.org/10.24412/2071-6176-2023-1-69-81

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Операционная стабильность биокатализатора на основе клеток A. faecalis 2, включенных в структуру геля альгината бария с углеродными нанотрубками.

Скачать (55KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Операционная стабильность биокатализаторов на основе клеток R. erythropolis 4-1 (1) и R. erythropolis 11-2 (2), адгезированных на ТРГ.

Скачать (51KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Операционная стабильность биокатализатора на основе биопленок R. erythropolis 11-2, выращенных на ТРГ.

Скачать (57KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Операционная стабильность биокатализатора на основе биопленок A. faecalis 2, выращенных на ТРГ.

Скачать (55KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электропроводность растворов АК.

Скачать (107KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024