РАДИОХИМИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОХОЖДЕНИЯ ИОНОВ ЧЕРЕЗ МОДЕЛЬНЫЕ ФЕРМЕНТСОДЕРЖАЩИЕ МЕМБРАНЫ

Никольская Е. Б., Юринская В. Е., Медянцева Э. П.
Институт эволюционеной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, 194223 Санкт-Петербург
Разработана методика изучения ионного транспорта через ферментсодержащие модельные мембраны, учитывающая поглощение ионов мембраной и их взаимодействие с ферментом. Методика заключается в одновременной регистрации радиоактивности раствора и мембраны и отклика потенциометрического или амперометрического биосенсора на основе этой мембраны. В работе использовали растворы хлорида цинка, нитрата таллия (I) и хлорида стронция, меченых радиоактивными изотопами цинка-65, таллия-204 и етронция-85 соответственно. Модельные мембраны были приготовлены иммобилизацией холинэстеразы сыворотки крови лошади (КФ 3.1.1.8, ХЭ) в различных материалах: желатине, нитрат целлюлозе, ацетилцеллюлозе и фторопласте с последующим ковалентным связыванием глутаровым альдегидом. Радиоактивность мембран и раствора измеряли сцинтилляционным методом. Потенциометрическим датчиком служил рН-метрический электрод с ПВХ плоской мембраной, амперометрическим - стандартный ртутно-пленочный электрод с серебряной подложкой. Показано, что уравновешивание фторопластовых, ацетилцеллюлозных и нитрат целлюлозных мембран по ионам цинка и таллия происходит за 10 минут независимо от толщины мембраны и активности иммобилизованного в ней фермента. Это время соответствует времени отклика потенциометрического ферментного сенсора с той же мембраной. Что касается желатиновой мембраны, то ее уравновешивание требует нескольких часов, при этом потенциал сенсора так и не меняется. Фоновые желатиновые мембраны (без ХЭ) по количеству сорбированных ионов и времени уравновешивания не отличаются от ферментсодержащих, что говорит о полном сорбировании ионов цинка и таллия материалом мембраны. Уравновешивание нитрат целлюлозных мембран по ионам стронция происходит за 30-40 минут, за 15 минут оно происходит на 80%. Количество сорбированного стронция существенно повышается в присутствии субстрата бутирилтиохолина (концентрация 2.10-3 моль/л). Соответственно повышается и отклик амперометрического сенсора: имеет место активация ферментативной активности ионами стронция. Процесс отмывания ферментсодержащих мембран фосфатным буферным раствором идет гораздо медленнее, чем поглощение: для фторопластовых, ацетилцеллюлозных и нитрат целлюлозных мембран - за 40 60 минут, для желатиновых - более суток. При этом ионы цинка, таллия и стронция не удается отмыть полностью, остается небольшой фон, не влияющий на отклик биосенсора.