Inhibition of immobilized acetylcholinesterase by aflatoxin B1 in a potentiometric biosensor

Abstract

Aim. To identify a type of inhibition of immobilized acetylcholinesterase by aflatoxin B1. Methods. A bioselective element of the potentiometric biosensor was created using acetylcholinesterase, which was covalently immobilized on the surface of the pH-FET sensor by glutaraldehyde crosslinking with bovine serum albumin. Results. Optimal conditions for the potentiometric biosensor operation such as pH-optimum of the enzyme action and its inhibition were defined. An apparent Michaelis constant, as well as a maximum initial reaction rate of immobilized acetylcholinesterase as a part of the biosensor were determined. The type of reversible inhibition of immobilized acetylcholinesterase by aflatoxin B1 in potentiometric biosensor was identified by using a new graphical “degree of inhibition” method and the obtained result was confirmed with one of the tradi-tional methods, such as the Lineweaver-Burk plot. Conclusions. This study helps to understand the mechanisms of enzyme inhibition in biosensors and brings the biosensor implementation closer.

Мета. Визначення типу інгібування іммобілізованої ацетилхолінестерази афлатоксином B1. Методи. Біоселективний елемент потенціометрического біосенсора був створений використовуючи поперечну зшивку ацетилхолінестерази з бичачим сироватковим альбуміном в мембрані за допомогою глутарового альдегіду. Результати. Визначено оптимальні умови роботи потенціометричного біосенсора, такі як рН-оптимум роботи ферменту та його інгібування. Були визначені уявна константа Міхаеліса, а також максимальна початкова швидкість ферментативної реакції іммобілізованої ацетилхолінестерази в складі біосенсора. Тип оборотного інгібування іммобілізованої ацетилхолінестерази афлатоксином В1 в складі потенціометричного біосенсора був ідентифікований з використанням нового графічного методу – методу «ступеня інгібування», отриманий результат був підтверджений за допомогою одного із традиційних методів –Лайнуівера-Берка. Висновки. Це дослідження допомагає зрозуміти механізми інгібування ферменту в складі біосенсора та наближує впровадження біосенсора у виробництво.

Цель. Определение типа ингибирования иммобилизованной ацетилхолинэстеразы афлатоксином B1. Методы. Биоселективный элемент потенциометрического биосенсора был создан, используя поперечную сшивку ацетилхолинэстеразы с бычьим сывороточным альбумином в мембране при помощи глутарового альдегида. Результаты. Определены оптимальные условия работы потенциометрического биосенсора, такие как рН-оптимум работы фермента и его ингибирования. Были определены кажущаяся константа Михаэлиса, а также максимальная начальная скорость ферментативной реакции иммобилизованной ацетилхолинэстеразы в составе биосенсора. Тип обратимого ингибирования иммобилизованной ацетилхолинестеразы афлатоксином В1 в составе потенциометрического биосенсора был установлен при помощи нового графического метода – метода «степени ингибирования», полученный результат был подтвержден с помощью одного из традиционных методов – Лайнуивера-Берка. Выводы. Это исследование помогает понять механизмы ингибирования фермента в составе биосенсора и приближает внедрение биосенсора в производство.