Анотація до роботи:

Назаренко О.А. Розробка біосенсора для визначення концентрацій стероїдних глікоалкалоїдів.– Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Київ, 2005.

Дисертацію присвячено розробці потенціометричного біосенсора на основі іммобілізованої бутирилхолінестерази (БуХЕ) для кількісного аналізу стероїдних глікоалкалоїдів (СГА) у межах 0,03-100 мкМ.

Для підтвердження небезпеки споживання продуктів із високим рівнем СГА та обґрунтування необхідності створення біосенора створено експериментальну модель субхронічної глікоалкалоїдної інтоксикації на щурах.

Встановлено, що СГА інгібують іммобілізовану БуХЕ зворотньо та конкурентно. Запропоновано декілька шляхів цілеспрямованої зміни аналітичних характеристик розробленого біосенсора. Показано, що використання фосфотриестерази та етилендіамінтетраацетат дозволяє проводити селективне визначення СГА розробленим біосенсором у присутності іонів важких металів та пестицидів.

14 сортів картоплі було протестовано методом тонкошарової хроматографії та за допомогою розробленого біосенсора. Порівняльний аналіз двох методів показав добру кореляцію результатів.

Розроблено біосенсор на основі рН-чутливи польових транзисторів та іммобілізованої БуХЕ для експресного визначення концентрації СГА, що не потребує застосування дорогого обладнання, а аналіз може бути проведений за межами спеціалізованої лабораторії.

1. Створено експериментальну модель субхронічної глікоалкалоїдної інтоксикації на щурах та охарактеризовано деякі аспекти цієї інтоксикації. Показано, що інтоксикація супроводжується значним зниженням активностей холінестераз та ушкодженням клітинних мембран, яке обумовило вибір БуХЕ для розробки біосенсорів.

2. Встановлено, що іммобілізована БуХЕ інгібується соланіном та чаконіном зворотньо та конкурентно.

3. Розроблено лабораторний прототип біосенсора для визначення СГА з такими робочими характеристиками:

Діапазон роботи 0,03-100 мкМ СГА;

Стандартне відхилення не вище 5%;

Операційна стабільність протягом 10 годин;

Стабільність при зберіганні - 1,5 місяці.

4. Показано можливість адаптації аналітичних характеристик розроблених біосенсорів шляхом використання БуХЕ різного походження та варіюванням часу іммобілізації ферменту.

5. Виявлено, що додавання ЕДТА в комірку з аналізованою сумішшю та фосфотриестерази у біочутливу мембрану дозволяє селективно визначати СГА на тлі важких металів та фосфорорганічних пестицидів при аналізі складних сумішей.

6. Апробація розробленого біосенсора при аналізі соку різних сортів картоплі показала добру кореляцію даних із класичним методом ТШХ

Публікації автора:

1. Korpan Y.I., Volotovsky V.V., Martelet C., Jaffrezic-Renault N., Nazarenko E.A., El’skaya A.V., Soldatkin A.P. A novel enzyme biosensor for steroidal glycoalkaloids detection based on pH-sensitive field effect transistors // Bioelectrochemistry.-2002.-№55.-P. 9-11.

Особистий внесок здобувача – вивчення шляхів ефективної іммобілізації бутирилхолінестерази на поверхні перетворювачів.

2. Назаренко Е.А., Кишко Т.О., Скрышевская И.В., Шандренко С.Г., Корпан Я.И., Дмитренко Н.П. Токсическое действие проростков картофеля на организм крыс // Современные проблемы токсикологии.-2004.-№4.-С.12-17.

Особистий внесок здобувача - постановка субхронічного експерименту з глікоалкалоїдної інтоксикації на щурах, визначення активностей ацетилхолінестерази та бутирилхолінестерази, визначення впливу стероїдних глікоалкалоїдів in vitro на тимоцити.

3. Назаренко О.А., Солдаткін О.П., Сосовська І.В., Бенілова І.В., Корпан Я.І. Потенціометричний біосенсор для визначення глікоалкалоїдів картоплі: керована зміна аналітичних характеристик, порівняння з методом тонкошарової хроматографії // Біополімери і клітина.-2005.-Т.21, №3.-С. 275-282.

Особистий внесок здобувача – проведення лабораторних досліджень щодо створення селективної мембрани до глікоалкалоїдів шляхом використання додаткових реагентів, визначення чутливості холінестераз різного походженння щодо стероїдних глікоалкалоїдів, підбір оптимальних умов проведення тонко-шарової хроматографії для визначення стероїдних глікоалкалоїдів та підготовка тексту до друку.

4. Назаренко Е.А., Скрышевская И.В, Корпан Я.И. Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения // Біополімери і клітина.-2002.-Т.18, №6.-С. 478-484.

Особистий внесок здобувача – узагальнення та аналіз наукових даних, формулювання висновків та підготовка тексту до друку.

5. Korpan Y.I., Nazarenko E.A., Skryshevskaya I.V., Martelet C., Jaffrezic-Renault N., El’skaya A.V. Potato glycoalkaloids: true safety or false sense of security? // Trends in Biotechnology.-2004.-Vol.22, №3.-P.147-151.

Особистий внесок здобувача – узагальнення та аналіз наукових даних, формулювання висновків та підготовка тексту до друку.

6. Korpan Y., Arkhipova V., Nazarenko E., El’skaya A., Martelet C., Jaffrezic-Renault N., Soldatkin A. Novel Electrochemical Biosensors for Steroidal Glycoalkaloids Detection Based on Butyrylcholinesterase // Abstr of 1-st Black Sea Basin Conf. On Analytical Chemistry.-Odessa (Ukraine).-2001.-P. 38-39.

Особистий внесок здобувача - проведення експериментів з вибору ферментів, чутливих до стероїдних глікоалкалоїдів.

7. Arkhipova V.N., Dzyadevych S.V., Nazarenko E.A., Korpan Y.I., Soldatkin A.P., El’skaya A.V., Martelet C., Jaffrezic-Renault N. Development of potentiometric biosensors for detection of glycoalkaloids in potatoes and their application for studying the enzyme inhibition mechanisms // The 16^th European Conference on Solid-State Transducers.-Prague (Czech Republic).-2002.-P. 1155-1158.

Особистий внесок здобувача - дослідження механізму інгібування іммобілізованої бутирилхолінестерази стероїдними глікоалкалоїдами, вивчення операційної стабільності та стабільності при збереженні біосенсорів.

8. Назаренко О.А., Корпан Я.І., Архипова В.М., Солдаткін О.П., Мартле К., Жафрезік-Рено Н. Застосування бутирилхолінестерази з метою створення потенціометричного сенсора для аналізу стероїдних глікоалкалоїдів у картоплі // Матеріали VIII Українського Біохімічного з’їзду, Чернівці (Україна).-2002.-Т.74, №4б.-C. -132.

Особистий внесок здобувача – визначеня діапазону чутливості іммобілізованої бутирилхолінестерази до стероїдних глікоалкалоїдів та обробка експериментальних даних.

9. Скришевська І.В., Назаренко О.А. Кількісне роздільне визначення a-соланіну та a-чаконіну в картоплі уніфікованим методом тонкошарової хроматографії // Материалы 5-й Всеукр. науч. конф. молодых ученых гигиенистов, токсикологов, химиков-аналитиков.-Киев (Украина).-2003.-С. 109-110.

Особистий внесок здобувача - підбір оптимальних умов проведення тонко-шарової хроматографії для визначення стероїдних глікоалкалоїдів, аналіз експериментальних даних, формулювання висновків.

10. Назаренко О.А., Скришевська І.В. Особливості спектрофотометричного визначення глікоалкалоїдів картоплі // Материалы 5-й Всеукр. Науч. Конф. Молодых ученых гигиенистов, токсикологов, химиков-аналитиков.-Киев (Украина).-2003.-С. 98-99.

Особистий внесок здобувача – розробка схеми вимірювань стероїдних глікоалкалоїдів за допомогою спектрофотометра.

11. Arkhypova V., Dzyadevych S., Nazarenko E., Korpan Y., Soldatkin A., El’skaya A., Gravoueille J.-M., Martelet C., Jaffrezic-Renault N. Application of biosensors based on ENFETs for fast detection of total solanaceous glycoalkaloids in potatoes samples // The 17th Europian Conference on Solid-State Transducers.-Guimaraes (Portugal).-2003.-P. 592-593.

Особистий внесок здобувача – проведення лабораторних досліджень з визначення залежності рівня інгібування іммобілізованої бутирилхзолнестерази від співвідношення соланіну та чаконіну, формулювання висновків.

12. Skryshevskaya I.V., Nazarenko E.A., Kishko T.O., Osipchuk A.A., Korpan Y.I., Dmitrenko N.P. Comparative analysis of alpha-solanine and alpha-chaconine content by thin-layer chromatography in potatoes breeded in Ukraine // Proc. Conference for Young Scientists, PhD Students and Students on Molecular Biology and Genetics dedicated to the 30 anniversary of the Institute of Molecular Biology and Genetics NAS of Ukraine.-2003.-P. 214.

Особистий внесок здобувача – проведення лабораторних досліджень з визначення стероїдних глікоалкалоїдів методом тонкошарової хроматографії, узагальнення та аналіз експериментальних даних, формулювання висновків.

13. Nazarenko E.A., Skryshevskaya I.V., Kishko T.O., Dmitrenko N.P., Soldatkin A.P., Korpan Y.I. Comparative evaluation of total glycoalkaloids content in potatoes detected by biosensor and thin-layer chromatography // Proc. Conference for Young Scientists, PhD Students and Students on Molecular Biology and Genetics dedicated to the 30 anniversary of the Institute of Molecular Biology and Genetics NAS of Ukraine.-2003.-P. 183.

Особистий внесок здобувача – проведення порівняльного аналізу методом тонкошарової хроматографії та за допомогою біосенсорів при визначенні стероїдних глікоалкалоїдів.

14. Назаренко О.А., Сосовська О.Ф., Корпан Я.І. Природні токсини картоплі – стероїдні глікоалкалоїди та методи їх визначення // Матеріали II З’їзду токсикологів України, Київ.-2004.-С. 102.

Особистий внесок здобувача – визначення розробленими біосенсорами вмісту стероїдних глікоалкалоїдів у соку картоплі різних сортів.

15. Nazarenko E.A., Sosovs’ka O.P., Arkhypova V.N., Dzyadevych S.V., Korpan Y.I., El’skaya A.V., Gravoueille J.-M., Jaffrezic-Renault N., Martelet C., Soldatkin A.P. Comparative evaluation of total glycoalkaloids contents in potato breeded in Ukraine and France // MADICA.-Tunise (Tunis).-2004.-P. 59.

Особистий внесок здобувача – проведення за допомогою розроблених біосенсорів порівняльного аналізу картоплі, що вирощується в Україні та Франції.

16. Benilova I.V., Nazarenko E.A., Kishko T.O., Korpan Y.I., Dmitrenko N.P. Cytotoxic and membrane-acting effects of glycoalkaloids on erythrocytes and thymocytes of rats // Abstr. 10^th International Congress of Toxicology.-Tampere (Finland).-2004.-P.312.

Особистий внесок здобувача - проведення лабораторних досліджень з визначення токсичної дії стероїдних глікоалкалоїдів на мембрани клітин.

17. Arkhypova V.N., Dzyadevych S.V., Nazarenko E.A, Soldatkin A.P., El’skaya A.V., Martelet C., Jaffrezic-Renault N. Cholinesterase-based biosensor for glycoalkaloids analysis in potatoes and tomatoes // Book of abstracts of the VIII International Meeting on Cholinesterases.-Perugia (Italy).-2004.-P. 9.

Особистий внесок здобувача – проведення лабораторних досліджень з визначення впливу стероїдних глікоалкаоїдів картоплі та томатів на іммобілізовані холінестерази.

18. Назаренко О.А., Корпан Я.І., Архипова В.М., Дзядевич С.В., Солдаткін О.П., Єльська Г.В. Розробка біосенсора на основі іммобілізованої бутирилхолінестерази та рН-чутливих польових транзисторів для аналізу стероїдних глікоалкалоїдів картоплі // Конференція–звіт з комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України „Дослідження у галузі сенсорних систем та технологій”, Київ (Україна).-2005.-С. 83.

Особистий внесок здобувача - підбір оптимального часу іммобілізації бутирилхолінестерази на поверхні перетворювача для збільшення діапазону чутливості до стероїдних глікоалкалоїдів.