天津工業(yè)生物所在木糖電化學(xué)生物傳感器方面取得新進(jìn)展

目前木糖的檢測(cè)只能依賴(lài)于液相色譜，分析時(shí)間較長(zhǎng)，而且對(duì)操作人員技能和設(shè)備要求均較高。不同于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)生物電化學(xué)傳感的葡萄糖檢測(cè)方法，木糖由于沒(méi)有相應(yīng)的氧化酶，只能使用輔酶依賴(lài)型的木糖脫氫酶作為識(shí)別元件。此前，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所體外合成生物學(xué)中心朱之光研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)基于木糖脫氫酶的生物傳感器，通過(guò)高效的酶固定化技術(shù)和輔酶再生納米酶的協(xié)同催化，使其對(duì)純糖樣品具有良好的檢測(cè)性能。然而對(duì)于真實(shí)發(fā)酵樣品，由于輔酶干擾的存在，其檢測(cè)值會(huì)出現(xiàn)較大偏差。因此，如何去除發(fā)酵樣品中輔酶的干擾，是實(shí)現(xiàn)發(fā)酵樣品精確檢測(cè)的關(guān)鍵。

為了解決這一難題，近日，該團(tuán)隊(duì)從輔酶電化學(xué)再生時(shí)容易失活這一現(xiàn)象獲得啟發(fā)，基于相關(guān)分子機(jī)制，開(kāi)發(fā)出一種可高效去除發(fā)酵樣品等復(fù)雜環(huán)境下的輔酶的便捷方法，并成功設(shè)計(jì)了一種用于檢測(cè)發(fā)酵樣品的集成型木糖生物傳感裝置。該裝置由發(fā)酵樣品預(yù)處理室和樣品分析室兩部分構(gòu)成，在樣品預(yù)處理室中采用廉價(jià)的泡沫鎳作為工作電極，偶聯(lián)循環(huán)伏安法實(shí)現(xiàn)對(duì)NAD(H)和NADP(H)的去除；在樣品分析室，將作為識(shí)別元件的木糖脫氫酶和用于再生生物活性NAD的黃遞酶共固定在磁性納米粒子的表面，并進(jìn)一步涂覆在修飾了電子中介體的磁性玻碳電極表面，構(gòu)成生物電極用于木糖的檢測(cè)。該裝置對(duì)木糖的檢測(cè)范圍為 0.5～10 g/L，檢測(cè)限為 0.01 g/L，重復(fù)使用10次后，仍保持原活力的77%，放置35 d后可保持原活力的85%，滿(mǎn)足真實(shí)發(fā)酵樣品的檢測(cè)條件，并實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的高選擇性和高重現(xiàn)性。相關(guān)裝置原型也已開(kāi)發(fā)出，其制備過(guò)程簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、有望實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。該研究也為其他可用于真實(shí)復(fù)雜樣品檢測(cè)的基于脫氫酶的生物傳感器構(gòu)建提供了思路。

該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，相關(guān)研究成果已申請(qǐng)2項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，論文發(fā)表在SCI期刊Biosensors and Bioelectronics上。天津工業(yè)生物所助理研究員宋海燕為論文第一作者，朱之光為論文通訊作者。

[信息來(lái)源]中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物所.天津工業(yè)生物所在木糖電化學(xué)生物傳感器方面取得新進(jìn)展[EB/OL].(2021-9-14).http://www.tib.cas.cn/xwzx_104015/kyjz/202109/t20210914_6202539.html