Ферменты и их формы, используемые для обнаружения фосфорорганических соединений

И. В. Лягин; Е. Н. Ефременко

И. В. Лягин
Е. Н. Ефременко

Ключевые слова: ацетилхолинэстераза, биочувствительный элемент, бутирилхолинэстераза, пестициды, гидролиз, иммобилизация, ингибирование, мутагенность, нейротоксичность, онкогенность, органофосфатгидролаза, фермент, фосфорорганические соединения, чувствительность анализа

Аннотация

Ферменты способны эффективно взаимодействовать с различными фосфорорганическими соединениями (ФОС), вступая с ними в (био)химические реакции. Изменение исходной активности ферментов в результате их ингибирования ФОС, образование продуктов деструкции ФОС под действием гидролитических ферментов и пр. могут быть определены с использованием разных физико-химических методов и использованы в биоаналитических системах для определения концентраций ФОС. Цель обзора – анализ основных научных результатов, достигнутых за последние 10 лет в развитии аналитических систем на основе ферментов, статья предназначена для разработчиков детекторов ФОС. Показано, что требования к чувствительности биосенсоров исходят из норм содержания анализируемых веществ, детектируемых в/на объектах, подлежащих обязательному контролю. Основой для разработки наибольшего числа ультрачувствительных биосенсоров являются холинэстеразы, хотя и другие ферменты также могут успешно использоваться в роли биочувствительного элемента. Наиболее технологичным решением, приближенным к практическому внедрению, можно считать биоаналитические системы, использующие иммобилизованные ферменты. Улучшение пределов обнаружения ФОС может быть достигнуто за счет использования нанообъектов вкупе с современными методами регистрации сигнала, например, с наномеханическими детекторами и преобразователями сигнала. Это сочетание технических решений обеспечивает чувствительность анализа ФОС вплоть до пг/л. Существенное развитие в настоящее время получили «безреагентные» системы, ставшие основой для производства большого числа коммерчески доступных «стрипов» (тест-полосок) для экспрессного определения ФОС. Современные запросы стимулируют бурное развитие портативных и особенно «мобильных, портативных» биосенсоров, способных закрепляться, в том числе, на одежде. Прогресс, достигнутый в области создания аффинных аминокислотных последовательностей, в перспективе позволит создавать ферментные биосенсоры на любой поверхности.