Badania wpływu promieniowania elektromagnetycznego na komponenty matryc biosensora

pol Artykuł w języku polskim DOI: 10.14313/PAR_250/57

wyślij Aleksandra Kłos-Witkowska , Vasyl Martsenyuk Uniwersytet Bielsko-Bialski, Wydział Budowy Maszyn i Informatyki, Katedra Informatyki i Automatyki, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała

Pobierz Artykuł

Streszczenie

W pracy za pomocą zmian przewodności zbadano zmiany konformacyjne proteiny BSA oraz jej kompleksów (BSA-Au oraz BSA-NAA) pod wpływem promieniowania UV oraz MF aplikowanego frakcyjnie w dawkach (3 × 10 min oraz 6 × 10 min) oraz w sposób ciągły (30 min, 60 min). Wykonano analizę porównawczą wpływu promieniowania UV i mikrofalowego w dawkach ciągłych i frakcyjnych na BSA, BSA-Au, BSA-NAA oraz przeanalizowano czułość na pole elektromagnetyczne z zakresu UV i MF dla badanych substancji. Udowodniono efekt przyspieszonych zmian konformacyjnych pod wpływem pola elektromagnetycznego z zakresu UV i MF. Wykazano wpływ czynników na stabilność BSA i jej kompleksów zależny od: rodzaju czynnika, sposobu jego aplikacji oraz czasu ekspozycji. Najbardziej czuły na pole elektromagnetyczne okazał się kompleks BSA-Au.

Słowa kluczowe

biosensor, BSA, konduktometria, MF, stabilność, UV

Studies of the Effect of Electromagnetic Radiation on Biosensor Matrix Components

Abstract

In this study, the conformational changes of BSA protein and its complexes (BSA-Au and BSA-NAA) under UV and MF radiation applied in fractional doses (3 × 10 min and 6 × 10 min) and continuously (30 min, 60 min) were investigated by means of conductivity changes. A comparative analysis of the effect of UV and microwave radiation in continuous and fractional doses on BSA, BSA-Au, BSA-NAA was performed, and the sensitivity to UV and MF electromagnetic fields of the tested substances was analysed. The effect of accelerated conformational changes under the influence of UV and MF electromagnetic field was proved. The influence of the factors on the stability of BSA and its complexes was shown to depend on: the type of agent, the method of its application and the exposure time. The most sensitive to the electromagnetic field turned out to be the complex BSA-Au.

Keywords

biosensor, BSA, conductivity, MF, stability biosensor, UV

Bibliografia

  1. Moroń Z., Pomiary przewodności elektrycznej cieczy przy małych częstotliwościach, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003.
  2. Lubert K.-H., Kalcher K., History of Electroanalytical Methods, “Electroanalysis”, Vol. 22, No. 17–18, 2010, 1937– 1946, DOI: 10.1002/elan.201000087.
  3. Stock J.T., A Short Course on the History of Analytical Chemistry and the Related Sciences, “Journal of Chemical Education”, Vol. 54, No. 10, 1977, 635–637.
  4. Braun R.D., Chemical Analysis. Encyclopedia Britannica. Inc, 2015, Web. 2015.
  5. Harned H.S., Owen B., The physical chemistry of electrolytic solutions. Reinhold Publishing Corporation, 1967.
  6. Kłos-Witkowska A., Martsenyuk V., Stabilność komponenta sieciującego warstwę receptorową biosensora po dodaniu nanocząstek złota. „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 25, Nr 1, 2021, 49–52, DOI: 10.14313/PAR_239/49.
  7. Mosińska L., Fabisiak K., Paprocki K., Kowalska M., Popielarski P., Szybowicz M., Stasiak A., Diamond as a transducer material for the production of biosensors. „Przemysł Chemiczny”, Vol. 92, No. 6, 2013, 919–923.
  8. Sirisha V.L., Jain A., Jain A., Enzyme immobilization an overview on methods, support material, and applications of immobilized enzymes. “Advances in Food and Nutrition Research”, Vol. 79, 2016, 179–211, DOI: 10.1016/bs.afnr.2016.07.004.
  9. Martsenyuk V., Kłos-Witkowska A., Sverstiuk A., Stability, bifurcation and transition to chaos in a model of immunosensor based on lattice differential equations with delay. “Electronic Journal of Qualitative Theory of Differential Equations”, No. 27, 2018, 1–31, DOI:10.14232/ejqtde.2018.1.27.
  10. Jin X., Cai A., Xu T., Zhang X., Artificial intelligence biosensors for continuous glucose monitoring. “Interdisciplinary Materials”, Vol. 2, Issue 2, 2023, 290–307, DOI: 10.1002/idm2.12069.
  11. Martsenyuk V., Klos-Witkowska A., Computation Model of Cyber-Physical Immunosensor System, “IEEE Access”, Vol. 7, 2019, 62325–62337, DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2915946.
  12. Sumitha M., Xavier T., Recent advances in electrochemical biosensors – A brief review. “Hybrid Advances”, Vol. 2, 2023, DOI: 10.1016/j.hybadv.2023.100023.
  13. Kłos-Witkowska A., Biosensory. „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 19, Nr 3, 2015, 37–40, DOI: 10.14313/PAR_217/37.
  14. Soldatkina O.V., Soldatkin O.O., Velychko T.P., Prilipko V.O., Kuibida M.A., Dzyadevych S.V., Conductometric biosensor for arginine determination in pharmaceutics, „Bioelectrochemistry”, Vol. 124, 2018, 40–46, DOI: 10.1016/j.bioelechem.2018.07.002.
  15. Martsenyuk V., Kłos-Witkowska A., Dzyadevych S.V., Sverstiuk A., Nonlinear Analytics for Electrochemical Biosensor Design Using Enzyme Aggregates and Delayed Mass Action, “Sensors”, Vol. 22, No. 3, 2022, 1–17, DOI: 10.3390/s22030980.
  16. Li Y., Su J, Cavaco-Paulo A., Laccase-catalyzed cross-linking of BSA mediated by tyrosine. “International Journal of Biological Macromolecules”, Vol. 166, 2021, 798–805, DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.10.237.
  17. Li Y., Han R., Chen M., Zhang L., Wang G., Luo X, Bovine Serum Albumin-Cross-Linked Polyaniline Nanowires for Ultralow Fouling and Highly Sensitive Electrochemical Protein Quantification in Human Serum Samples. “Analytical Chemistry”, Vol. 93, No. 9, 2021, 4326–4333, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c00089.
  18. Michnik A., Michalik K., Drzazga Z., Effects of UVC radiationon conformational restructuring of human serum albumin. “Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology”, Vol. 90, No. 3, 2008, 170–178, DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2007.12.007.
  19. Bolkowski S., Elektrotechnika, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1998.
  20. Kłos-Witkowska A., Biosensory odpowiedzią na potrzeby współczesnego społeczeństwa. Trendy i rozwiązania technologiczne: odpowiedź na potrzeby współczesnego społeczeństwa. Tom 1 (red.: M. Maciąg, K. Maciąg), 2017, 143–151.
  21. Chinnathambi S., Karthikeyan D., Hanagatan N., Aruna P., Ganesan S., Effect of Moderate UVC Irradiation on Bovine Serum Albumin and Complex with Antimetabolite 5-Fluorouracil-Fluorescence Spectroscopic and Molecular Modelling Studies. “International Journal of Spectroscopy, 2015, DOI: 10.1155/2015/315764.
  22. Michnik A., Michalik K., Drzazga Z., Study of stability of bovine serum albumin at different pH. “Journal of Thermal Analysis and Calorymetry”, Vol. 80, 2005, 399–406, DOI: 10.1007/s10973-005-0667-9.
  23. Gospodarczyk W., Szutkowski K., Kozak M., Interaction of Bovine Serum Albumin (BSA) with Novel Gemini Surfactants Studied by Synchrotron Radiation Scattering (SR-SAXS), Circular Dichroism (CD), and Nuclear Magnetic Resonance (NMR). “Journal of Physical Chemistry B”, Vol. 118, No. 29, 2014, 8652–8661, DOI: 10.1021/jp5047485.