Предложена биоэлектрохимическая модель для оценки протеазной активности, основанная на детекции токов восстановления электроактивного соединения (толуидинового синего), диффундирующего в среде желатинового геля. Электрохимическое поведение толуидинового синего в желатиновом геле характеризуется ростом пиковых значений силы тока во времени и сдвигом потенциалов пиковых значений силы тока относительно показателей, полученных в фосфатно-солевом буферном растворе. Внесение в ячейку трипсина в концентрации 0,08 % (масс.) привело к изменению характера зависимости «ток-время», отражающему снижение диффузионных ограничений. Показателями протеазного катализа в данной модели стали значения силы тока восстановления и скорость изменения силы тока. Наиболее существенные изменения вольтамперных кривых отмечены к 10-й минуте эксперимента. Развитием описанной модели может стать электрохимический сенсор протеазной активности для оценки ферментных препаратов и клеточных культур.
циклическая вольтамперометрия, трипсин, фенотиазиновые красители, гидрогели
1. Heiskanen A., Emnéus J. Monitoring of Cellular Dynamics with Electrochemical Detection Techniques. Applications of Electrochemistry and Nanotechnology in Biology and Medicine I, ed. Eliaz N., 2011, vol. 52, no. 52, pp. 1-104.
2. Goldin M.M., Khubutia M.Sh., Evseev A.K., Goldin M.M., Pinchuk A.V., Pervakova, El.I., Tarabrin Y.A., Hall P. J. Noninvasive Diagnosis of Dysfunctions in Patients After Organ Transplantation by Monitoring the Redox Potential of Blood Serum. Transplantation, 2015, vol. 99, no. 6, pp. 1288-1292.
3. Шумянцева В.В., Булко Т.В., Супрун Е.В., Кузиков А.В., Агафонова Л.Е., Арчаков А.И. Электрохимические методы в биомедицинских исследованиях. Биомедицинская химия, 2015, т. 61, № 2, с. 188-202. [Shumyanceva V.V., Bulko T.V., Suprun E.V., Kuzikov A.V., Agafonova L.E., Archakov A.I. Electrochemical methods for biomedical investigations. Biomedicinskaya himiya, 2015, vol. 61, no. 2, pp. 188-202. (In Russ.)]
4. Stoytcheva M., Zlatev R., Cosnier S., Arredondo M. Square wave voltammetric determination of trypsin activity. Electrochim. Acta, Elsevier, 2012, vol. 76, pp. 43-47.
5. Ionescu R.E., Fillit C., Jaffrezic-Renault N., Cosnier S. Urease-gelatin interdigitated microelectrodes for the conductometric determination of protease activity. Biosens. Bioelectron. Elsevier, 2008, vol. 24, no. 3, pp. 489-492.
6. Karpenko M.N., Abdurasulova I.N., Klimenko V.M. Calpain Activity in Spinal Cord Cells from Rats with Experimental Allergic Encephalomyelitis of Different Grades. Neurosci. Behav. Physiol. Springer, 2011, vol. 41, no. 3, pp. 252-258.
7. Ricci S.D.V., Oriente F.,F.P., Di C.A. Substrate-zymography: A still worthwhile method for gelatinases analysis in biological samples. Clin. Chem. Lab. Med., 2016, vol. 54, no. 8, pp. 1281-1290.
8. Deshmukh A.A., Weist J.K., Leight L. Detection of proteolytic activity by covalent tethering of fluorogenic substrates in zymogram gels. Biotechniques, 2018, vol. 64, no. 5. pp. 203-210.
9. Черенков И.А. Кропачева Т.Н. Перевозчиков Е.А. Сергеев В.Г. Электрохимическая оценка метаболической активности клеток родококков, иммобилизованных на планарном графитовом электроде. Технологии живых систем, 2015, т. 12, № 2, c. 12-19. [Cherenkov I.A. Kropacheva T.N. Perevozchikov E.A. Sergeev V.G. Electrochemical assessment of metabolic activity of rhodococcal cells immobilized on planar graphite electrode. Tekhnologii zhivyh sistem, 2015, vol. 12, no. 2, pp. 12-19. (In Russ.)]
10. Fonseca K.B., Bidarra S. J., Oliveira M. J., Granja P. L., Barrias C. C. Molecularly designed alginate hydrogels susceptible to local proteolysis as three-dimensional cellular microenvironments. Acta Biomater. Acta Materialia Inc., 2011, vol. 7, no. 4, pp. 1674-1682.
11. Katsen-Globa A., Meiser I., Petrenko Y.A., Ivanov R.V., Lozinsky V.I., Zimmermann H., Petrenko A.Y. Towards ready-to-use 3-D scaffolds for regenerative medicine: Adhesion-based cryopreservation of human mesenchymal stem cells attached and spread within alginate-gelatin cryogel scaffolds. J. Mater. Sci. Mater. Med., 2014, vol. 25, no. 3, pp. 857-871.
12. Bahmanzadeh S., Ruzgas T., Sotres J. Proteolytic degradation of gelatin-tannic acid multilayers. J. Colloid Interface Sci., 2018, vol. 526, pp. 244-252.
13. Sánchez P., Pedraz J.L., Orive G. Biologically active and biomimetic dual gelatin scaffolds for tissue engineering. Int. J. Biol. Macromol. Elsevier B.V., 2017, vol. 98, pp. 486-494.
14. Karyakin A.A., Karyakina, E.E., Schmidt H.-L. Electropolymerized Azines: A New Group of Electroactive Polymers. Electroanalysis, 1999, vol. 11, no. 3, pp. 93-110.
