Адсорбция и окисление дезоксирибонуклеиновых кислот на электродах, модифицированных углеродными нанотрубками

Абдуллин, Тимур Илдарович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Адсорбция и окисление дезоксирибонуклеиновых кислот на электродах, модифицированных углеродными нанотрубками
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Адсорбция и окисление дезоксирибонуклеиновых кислот на электродах, модифицированных углеродными нанотрубками"

На правах рукописи

□030543 Ю

Абдуллин Тимур Илдарович

АДСОРБЦИЯ И ОКИСЛЕНИЕ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТНА ЭЛЕКТРОДАХ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ

03.00.04 - биохимия 02.00.02 - аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Казань - 2007

003054310

Работа выполнена на кафедре биохимии государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина"

11аучные руководи гели: доктор биологических наук. _

профессор ¡Винтер Виктор Георгиевич!

доктор биологических наук.

профессор Ишмухаметова Диляра Г'алимовна

доктор химических наук.

профессор Будников Герман Константинович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук.

профессор Чиков Владимир Иванович

(лаборатория биохимии апопласта Казанского института

биохимии и биофизики КНЦ РАН. г. Казань)

доктор химических наук, профессор Евгеньев Михаил Иванович (кафедра аналитической химии Казанского государственного технологического университета, г. Казань)

Ведущая организация: ГОУ ДПО "Казанская государственная

медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию", г. Казань

Зашита состоится " 22 " февраля 2007 г. в 13® часов на заседании диссертационного Совета Д212.081.08 при Казанском государственном университете но адресу: г. Казань, ул. Кремлевская 18. главное здание КГУ, аудитория 209.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. Н.И. Лобачевского Казанского государственного университета.

Автореферат разослан января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биолог ических наук

З.И. Абрамова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Нуклеиновые кислоты являются одними из немногих биополимеров, обладающих электрохимической активностью. Способность нуклеотидов окисляться или восстанавливаться на электродах позволяет проводить прямое детектирование нуклеиновых кислот, что актуально для разработки гибридизационных биосенсоров, не требующих использования меток или индикаторов. Сигналом в таких биосенсорах, как правило, служит ток окисления гуаниновых или адениновых нуклеотидов (Kerman et al.. 2004).

Известно, что электрохимическая активность ДНК зависит от ее структуры. Структурные изменения в двунитевой ДНК, возникающие в результате действия повреждающих факторов, в том числе химических агентов, могут приводить к увеличению тока окисления пуриновых нуклеотидов. Биосенсоры, реализующие этот принцип детектирования, применяются для изучения взаимодействия ДНК с различными антибиотиками и выявления мутагенной активности ксенобиотиков (Raufet al., 2005; Oliveira-Brett, Silva, 2002).

Однако разработка новых биосенсоров, основанных на электроактивных свойствах нуклеиновых кислот, сдерживается вследствие низкой чувствительности детектирования нуклеотидов, окисление которых наблюдается при высоких потенциалах и характеризуется низкой скоростью переноса электронов (Armistead. Thoip. 2000).

В настоящее время широкое применение в биосенсорике находят углеродные нанотрубки (УНТ) благодаря их уникальному строению, физико-химическим свойствам и совместимости с биологическими молекулами. Работы последних лет показывают, что модификация электродов УНТ облегчает электрохимические процессы с участием биомолекул и способствует увеличению регистрируемого сигнала (Mcrko^i et al., 2005). Эти свойства позволяют рассматривать УНТ как один из наиболее перспективных материалов для создания электрохимических биосенсоров, использующих электроактивные свойства нуклеиновых кислот.

на электродах, модифицированных УНТ. представляет собой актуальную задачу, требующую своего решения.

Цель исследования: разработка электрохимических биосенсоров на основе электродов, модифицированных УНТ, для прямого детектирования дезоксирибонуклеиновых кислот и их характеристики. Были поставлены следующие задачи:

• модификация стеклоуглеродных электродов углеродными нанотрубками и тестирование полученных электродов;

• изучение электрохимических свойств низкомолекулярных компонентов нуклеиновых кислот на модифицированных электродах;

• выяснение особенностей поведения ДНК на разработанных электродах в зависимости от структуры биополимера;

• разработка сенсоров на основе модифицированных электродов для детектирования повреждений ДНК.

Научная новизна

Предложен спектрофотометрический метод оценки концентрации УНТ в суспензиях, используемых для модификации электродов.

Выявлен механизм электрохимического окисления дезоксигуанозин-монофосфата на электродах, модифицированных УНТ.

Установлено, что нативная и денатурированная ДНК претерпевают интенсивное окисление на электродах, модифицированных УНТ.

Получены характеристики поведения нативной и денатурированной ДНК на электродах, модифицированных УНТ; оценен вклад адсорбции в электроокисление ДНК.

Электроды, модифицированные УНТ, применены для детектирования депуринизации ДНК и действия на ДНК активных форм кислорода. Практическая значимость

Предложен способ конструирования электродов на основе УНТ, которые могут быть использованы в качестве нового типа электрохимических преобразователей, в том числе для чувствительного детектирования электрохимически активных биомолекул.

Разработанные электроды позволяют оценивать степень нативности и молекулярную массу ДНК. содержание гуаниновых нуклеотидов в ДНК, а также свободного гуанина, образующегося при депуринизации.

Полученные данные о поведении ДНК на разработанных электродах служат практической основой для создания элекгрохимических устройств и биосенсоров с использованием электродов, модифицированных УНТ, в качестве преобразователя и тока окисления гуаниновых нуклеотидов в качестве сигнала. Положения, выносимые на защиту:

1. Способ изготовления электродов, модифицированных УНТ, для детектирования нуклеиновых кислот и их компонентов.

2. Результаты применения комплекса независимых методов исследования для характеристики поверхностной структуры электродов, модифицированных УНТ. и выявления адсорбции ДНК на углеродных нанотрубках.

3. Особенности поведения ДНК при окислении на электродах, модифицированных УНТ.

4. Сенсоры, разработанные на основе электродов, модифицированных УНТ, для оценки депуринизации ДНК и повреждения ДНК активными формами кислорода.

Апробация работы

Основные результаты исследований докладывались на международном симпозиуме "New trends in nucleic acid based biosensors" (Firenze, 2003). VI Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа с международным участием "ЭМА-2004" (Уфа. 2004), V и VI Научных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета "Материалы и технологии XXI века" (Казань, 2005-2006), IX международном конгрессе по биосенсорам "Biosensors 2006" (Toronto, 2006), международном конгрессе по аналитическим наукам "ICAS-2006" (Moscow, 2006).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 9 работ. Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 142 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и их

обсуждения с 28 рисунками и 2 таблицами, выводов и списка цитируемой литературы с 212 наименованиями.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Использованы многостенные УНТ (Sigma-Aldrich, Германия), имеющие внутренний диаметр 1-3 нм. внешний диаметр 3-10 нм, длину 0.1-10 мкм.

Волътамперограммы регистрировали с помощью анализатора Экотест-ВА (Эконикс-Эксперт. Россия) в 0.01 М буферных растворах, содержащих 0.1 М хлорид натрия в качестве фонового электролита. Для измерений использовали чистые или модифицированные стеклоуглеродные электроды диаметром 1.5 мм (рабочие электроды). Электродом сравнения служил хлоридсеребряный электрод, противоэлектродом - никелевая пластина.

Морфологию поверхности электродов исследовали на атомно-силовом микроскопе Solver Р47Н (ЗАО НТ-МДТ, Россия) в полуконтактном режиме в воздушной среде с использованием сканера 50 цт и стандартных кремниевых кантилеверов NSG11 (ЗАО НТ-МДТ).

Растворы ДНК диализовали против бидистиллированной воды при 4°С в течение ночи. Электрофорез ДНК и УНТ проводили в 0.7 % агарозном геле (Маниатис и др., 1984).

Активные формы кислорода генерировали по реакции Фентона в 0.01 М натрий-фосфатном буферном растворе (рН 6.5). содержащем сульфат железа (II). ЭДТА и пероксид водорода до конечных концентраций 20 мкМ, 40 мкМ и 100 мкМ соответственно. Реактив предварительно выдерживали 15 мин. при комнатной температуре.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изготовление и тестирование электродов, модифицированных УНТ

Схема модификации стеклоуглеродных электродов (СУЭ) углеродными нанотрубками приведена на рис.1.

УНТ являются чрезвычайно гидрофобной субстанцией, что затрудняет получение гомогенных суспензий УНТ и осложняет их применение для модификации электродов. Поэтому УНТ предварительно окисляли в смеси азотной и серной кислот

(3:1) в сочетании с ультразвуковым диспергированием (рис.1. I) и далее осаждали центрифугированием (II).

Установлено, что водная суспензия УНТ интенсивно поглощает свет в УФ-области с максимумом при 260 им, характерным для ароматических соединений. Оптическая плотность разбавленных растворов УНТ при 260 нм была пропорциональна разведению вещества, что позволило применить спектрофотометрический метод для оценки концентрации УНТ перед модификацией электродов (рис.1, III). По причине отсутствия коэффициентов экстинкции для УНТ концентрацию модификатора выражали в единицах оптической плотности (опт. ед.).

Рис.1. Схема предварительной обработки УНТ и модификации электродов (объяснение в тексте)

СУЭ модифицировали путем формирования на рабочей поверхности электрода однородного слоя УНТ (рис.1, IV).

Методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) изучена морфология поверхности модифицированных электродов (СУЭ-УНТ) и чистых СУЭ. По данным АСМ модифицирующий слой состоит из червеобразных структур, диаметр которых не превышает 10 нм (рис.2А). Эти структуры переплетены между собой, что затрудняет определение их длины. Отполированный стеклоуглерод в отличие от слоя УНТ обладает неструктурированной аморфной поверхностью (рис.2Б).

Среднеквадратическая шероховатость чистого стеклоуглерода составляла около 10 нм. Для СУЭ-УНТ, получаемого из насыщенных суспензий модификатора

(более 30 oiir. ед.), шероховатость была почти и четыре раза больше, что указывает на возможное увеличение площади поверхности электрода в результате модификации.

Вольтамперометрическое исследование показало, что СУЭ-УНТ по сравнению с чистыми СУЭ обладакп более высокими фоновыми токами {рис.ЗА). Следовательно, модификация электрода УНТ сопровождается увеличением cío электроемкости.

Рис.2. Топографические АСМ-изображения (А) СУЭ-УНТ и (Б) чистого стеклоуглерода

В катодной области потенциалов СУЭ-УНТ проявляют собственную рсдокс-активность (рис.ЗБ). Учитывая данные литературы |Shanmugam. Gedanken, 2006), можно предположить, что наблюдаемая редокс-пара около 0 мВ (рис.ЗЬ) соответствует обратимому восстановлению карбоксильных групп УНТ. [ 1о-видимому, присутствие ионизованных кислородсодержащих Групп в УНТ наряду с большой п:юшадыо поверхности модифицирующего слоя обуславливают высокий емкостный ток на СУЭ-У1 ГГ.

Установлено, что величина фоновых токов на СУЭ-УНТ зависит от концентрации УНТ, используемой при модификации. С уменьшением этой концентрации от 140 до 30 опт. ед. фоновые токи СУЭ-УНТ понижались (рис.ЗБ), что указывает на уменьшение эффективной площади поверхности модифицированного электрода. Однако шероховатость формируемых при этом слоев УНТ по данным АСМ варьировалась незначительно.

Это наблюдение позволило сделать вывод о наличии пористой структуры у СУ'З-УНТ, которая, очевидно, является следствием большой поверхностной площади самих УНТ. Пористость электродов, модифицированных УНТ, может приводить к

существенному увеличению границы раздела фаз и способствовать протеканию электрохимических реакций.

ЛцА 6

■з-

/, И А

-4-

250 500 750 1000 Е, мВ отн. Ад/АдС1

-400 0 400 800 Е, мВ отн. Ад/АдС!

Рис.3. (А) Циклические вольтамперограммы СУЭ и СУЭ-УНТ в анодной области потенциалов; (Б) редокс-процесс на СУЭ-УНТ в зависимости от нагрузки модификатора. Ацетатный буферный раствор (рН 5.0), скорость сканирования 100мВ/с

Важным этапом тестирования разрабатываемых электродов является оценка скорости переноса электронов между электродом и электроактивным веществом. Для этого СУЭ-УПТ были охарактеризованы с использованием модельных соединений -ферроцианида калия и гидрохинона, претерпевающих квазиобратимые реакции с переносом одного и двух электронов соответственно.

], цА

-30-

100 200 300 £, мВ отн. Ад/АдС!

400

-300 0 300 600 900 Е, мВ отн. Ад/АдС1

Рис.4. Циклические вольтамперограммы (А) 1x10 М ферроцианида калия и (Б) 3x100 М

гидрохинона на СУЭ и СУЭ-УНТ. Ацетатный буферный раствор (рН 5.0). скорость сканирования 100 мВ/с

На рис.4 приведены циклические вольтамперограммы этих соединений на чистых СУЭ и СУЭ-УНТ. Как показали результаты, после модификации электродов разность потенциалов пиков (ДЕп) уменьшается со 150 мВ до 90 мВ для редокс-пары

4- 3-

Fe(CN)6 /Fe(CN)6 (рис.4А) и с 500 мВ до 150 мВ для редокс-пары гидрохинон/бензохинон (рис.4Б). Уменьшение величины ДЕп свидетельствует об увеличении скорости переноса электронов в исследуемых процессах, что. очевидно, обусловлено электрокаталитическим действием УНТ.

/, цА

ДцА А 24

168-

СУЭ

СУЭ-УНТ

16-

0 200 400 600 800 Е, мВ отн. Ag/AgCI

300 600 900 1200 В, мВ отн. Ag/AgCI

Рис.5. Вольтамперограммы окисления (А) аскорбиновой кислоты и (Б) L-цистеина на СУЭ и СУЭ-УНТ. Ацетатный буферный раствор (рН 5.0), скорость сканирования 100 мВ/с, концентрация биомолекул 1.5 х 10"3 М

Согласно данным литературы, важная роль в электрокаталитическом действии УНТ принадлежит кислородсодержащим группам, присутствующим в структурных дефектах УНТ или появляющимся в УНТ после обработки окисляющими агентами (Gooding, 2005). Эти функциональные группы также образуются в результате предпринятой нами обработки УНТ (рис.1, I), на что указывают высокие значения фонового тока и наличие редокс-процесса на СУЭ-УНТ (рис.3).

При изучении вольтамперометрического поведения аскорбиновой кислоты и L-цистеина были получены сходные результаты. На немодифинированных СУЭ эти биомолекулы окисляются с перенапряжением, тогда как на СУЭ-УНТ наблюдается существенное уменьшение потенциала окисления, наряду с увеличением регистрируемых токов (рис.5).

Выявляемые свойства СУЭ-УНТ предполагают возможность чувствительного детектирования биомолекул, характеризующихся низкой электрохимической активностью. Отсутствие ступеней на фоновых кривых СУЭ-УНТ в анодной области потенциалов (рис.ЗА) благоприятствует исследованию окисления нуклеиновых кислот на разработанных электродах.

Электрохимические свойства азотистых оснований и нуклеотидов

Анодное поведение нуклеиновых кислот на СУЭ-УНТ было оценено по реакциям пуриновых оснований и их производных.

На рис.6 показаны вольтамперограммы окисления гуанина и дезоксигуанозинмонофосфата (дГМФ) на СУЭ-УНТ. Вольтамперные кривые гуанина и дГМФ имеют форму почти симметричных пиков, что характерно для редокс-процессов с участием сильно адсорбированного вещества.

Насыщение поверхности СУЭ-УНТ веществом наблюдалось в течение первых 60 с. выдерживания электрода в растворах гуанина или дГМФ. Это также свидетельствует об интенсивной адсорбции исследуемых соединений на СУЭ-УНТ. Эта адсорбция, вероятно, обусловлена гидрофобными и л-стекинг взаимодействиями между ароматическими гетероциклами и стенками УНТ, которые также обладают ароматическими свойствами.

Пики окисления гуанина и дГМФ на СУЭ-УНТ располагаются при потенциалах около +800 и +1000 мВ соответственно (рис.6). Повышение потенциала окисления для нуклеотида по сравнению с азотистым основанием почти на 200 мВ обусловлено индуктивным влиянием гликозидной связи, затрудняющей отрыв электронов от азотистого основания.

на СУЭ-УНТ

I. цА

20-,

Гуанин О, дГМФ

А ' /

Рис.б. Вольтамперограммы окисления гуанина и дГМФ на СУЭ-УНТ. Ацетатный буферный раствор (рН 5.0), скорость сканирования 100 мВ/с

400 600 800 1000 1200 Е, мВ отн. Ag/AgCI

Окисление аденина на СУЭ-УНТ наблюдалось при потенциалах, близких к потенциалу пика дГМФ. Резкое увеличение фонового тока модифицированного электрода при потенциалах выше +1 В вследствие разряда ионов электролита препятствует детектированию адениновых нуклеотидов. Поскольку пиримидиновые нуклеотиды имеют еще более высокие потенциалы окисления, регистрация токов в этих условиях также невозможна.

Результаты показали, что гуанин и его производные являются наиболее легко окисляемыми компонентами нуклеиновых кислот. В связи с этим предстояло выяснить особенности электрохимических реакций гуанина и дГМФ на СУЭ-УНТ, как наиболее вероятных электроактивных центров в ДНК.

Используя линейную и циклическую вольтамперометрии с быстрым сканированием потенциала, были выявлены различные продукты окисления гуанина и дГМФ на СУЭ-УНТ (рис.7). Методом Лавирона (Ьа\'1гоп. 1979) показано, что количество электронов, переносимых в скоростьлимитирующей стадии окисления обоих соединений равно двум.

о,

250 500 750 1000 1250 Е, мВ отн. Ад/АдС1

15>Л

150 300 450 600 Е, мВ отн. Ад/АдС1

750

Рис.7. Вольтамперометрическое детектирование продуктов окисления гуанина и дГМФ на СУЭ-УНТ: (А) последовательные вольтамперограммы гуанина, фосфатный буферный раствор (рН 7.0), скорость сканирования 0.1 В/с; (Б) редокс-пары 8-оксопроизводных гуанина и дГМФ, фосфатный буферный раствор (рН 7.0), скорость сканирования 1 В/с

На основании полученных результатов, а также имеющихся в литературе данных, предложена схема электрохимического окисления гуанина и дГМФ на электродах, модифицированных УНТ (рис.8).

Согласно схеме, как гуанин, так и дГМФ претерпевают необратимое четырехэлектронное окисление, протекающее в две стадии. Первая стадия является скоростьлимитирующей, она включает отрыв двух электронов с образованием 8-оксопроизводных гуанина и дГМФ. Эти интермедиаты, характеризующиеся сходным электрохимическим поведением (рис.7Б), обратимо окисляются с участием двух электронов до нестабильных хиноноидных производных, которые далее претерпевают быстрый гидролиз с образованием конечных продуктов.

Известно, что 8-оксогуанин и 8-гидроксидезоксигуанозин являются важнейшими биомаркерами окисления ДНК in vivo (Collins et al., 2004). Электрохимическое окисление гуанина и дГМФ на СУЭ-УНТ также сопровождается образованием 8-оксопроизводных интермедиатов. окисляющихся при более низких потенциалах, чем гуанин (рис.7). Эти результаты указывают на возможность разработки сенсоров на основе СУЭ-УНТ для детектирования окислительного повреждения ДНК.

о о

HN/Sr'fl Продукты

HN Тг~ HN г «___

| I р -— I • -олигомеризации

I -e, -н 2 I

R R

G, dG,

Gc dGc

н2о HN-^S^v HN^yV

Продукты „- XX> ' ^

гидролиза HN^n^N -2е-,-2ЬГ, H,N N N

+2H20 R

<ю„

Рис.8. Схема электрохимического окисления гуанина (Я - Н) и дГМФ (Я - дезоксирибозилфосфат) на электродах, модифицированных УНТ

Адсорбции и окисление ДНК на СУЭ-УЙТ

Поскольк\ электрохимическая активность Д} Ж зависит от се структуры (Olivcira В ген ct а!.. 2005), представляло интерес исследовать окисление нативной ДНК (нДНК) н денатурированной ДИК (дДНК) на СУЭ-УНТ и выяснить вклад адсорбции в эти процессы.

Первоначально иэаимодсйствие нДНК н дДИщ с УНТ оценивали в растворе, используя электрофоретическое разделение продуктов сю инкубации ДНК и УНТ (рис.У). ДНК выявляли окрашиванием бромидом этидия: УНТ проявлялись и геле в виде темных зон без дополнительного окрашивания,

í t | з i i б 1 2 з ¿ 5 s

Рис.9. Электрофорез продукта и соинкубации ДНК и УНТ в агар очном геле: (А) УНТ в неокрашенном геле; (Б) гель после окрашивания бромидом этидия

На электрофор с грамме часть УНТ после инкубации с дДНК проникает в гель в виде широкого шлейфа (рис.9А. дорожки 5 н 6). следующего за зоной дДНК (рис.9Б. дорожкй 5 и 6). После инк>башш с нДНК нанотрубки остаются на старте (рис.9 Ай дорожка 3). также как и в контрольной пробе, не содержащей ДНК (дорожка I).

Полученные результаты свидетельствуют о том. что дДНК связывается с УНТ эффективней, чем нДНК. Адсорбция дДНК на УНТ, по-видимому, обусловлена я-стекинг взаимодействия® между стенками УНТ и азотистыми основаниями однонитевыхучастков биополимера.

Вольтайперограммы окисления нДНК и дДНК. адсорбированных на СУЭ-УНТ. Издержат два пика, обозначенные как пик 5 и пик 11 (рис.10). Потенциалы этих пиков близки к потенциалам окисления гуанина и дГ МФ соответственно. Это показывает, что электроактивным компонентом в ДНК являются гуаниновые нукиеотиды (на волътцмперограммах им соответствует пик 11).

1 УНТ

2 нДНК

$ нДНК. УНТ

4 дДНК

5 дДНК. УНТ |рН 7.5)

6 лДНК. УНТ (рН 5.0)

Л цА

--ДЦНК

------ нДНК

/ \

Рис.10. Вольтамперограммы окисления нативной и денатурированной ДНК, адсорбированных на СУЭ-УНТ. Фосфатный буферный раствор (рН 7.0), скорость сканирования 100 мВ/с

300

600 900

Е, мВ отн. Ад/АдС1

1200

Появление выраженных анодных пиков полинуклеотидов в режиме линейного сканирования потенциала свидетельствует об интенсивном окислении ДНК на СУЭ-УНТ. Очевидно, это происходит благодаря сильной адсорбции азотистых оснований ДНК на модифицированном электроде и способности УНТ облегчать электрохимические реакции. На немодифицированных СУЭ как нДНК, так и дДНК не проявляли электрохимической активности.

/, ц А

15-

Ю-

нДНК Е23 дДНК

АДСОРБ.

ИММОБ.

Рис.11. Ток окисления нативной и денатурированной ДНК на СУЭ-УНТ в зависимости от способа нанесения биополимера на электрод

Как показано на рис.10, величина пика II существенно выше для дДНК, чем для нДНК, что, вероятно, является следствием более сильной адсорбции дДНК на УНТ. В то же время можно предположить, что это различие обусловлено затруднением окисления нуклеотидов в двупитевой ДНК по сравнению с однонитевой.

Для выяснения этого вопроса на поверхности СУЭ-УНТ иммобилизовали равное количество нДНК или дДНК. В этом случае соотношение между сигначами, генерируемыми дДНК и нДНК, было существенно меньше, чем при адсорбции биополимеров на электроде (рис.11). Этот факт не выявляет сильных различий в окислении нуклеотидов в нДНК и дДНК на СУЭ-УНТ. Следовательно, наблюдаемое

ранее различие в сигналах (рис.10) обусловлено прежде всего более эффективной адсорбцией дДНК на СУЭ-УНТ, что согласуется с данными электрофореза.

Полученные результаты свидетельствуют о высокой электрохимической активности нДНК на СУЭ-УНТ. Это принципиально отличается от общепринятых представлений (ВгаЬес, Коис1е1ка, 1980), согласно которым жесткая двунитевая структура ДНК препятствует проникновению фрагментов биополимера в бороздки электрода и их окислению (рис.12А).

Выявленные особенности поведения ДНК на СУЭ-УНТ, очевидно, обусловлены "тонкой" структурированностью поверхности электродов, модифицированных УНТ (рис.12Б). По данным АСМ поверхность СУЭ-УНТ состоит из индивидуальных УНТ, размеры которых соизмеримы с размерами биополимеров. Такая наноструктура увеличивает количество точек адсорбции нДНК на электроде и способствует ее окислению. Подобный контакт затруднен при использовании традиционных электродов, как правило, обладающих "грубой" микрогеометрией поверхности (рисЛ 2А).

Представленная выше схема адсорбционного поведения ДНК на углеродных электродах предполагает, что с уменьшением молекулярной массы биополимера сигнал, производимый при его окислении, будет увеличиваться.

Для проверки этого предположения было исследовано влияние механического разрушения ДНК на ток окисления гуаниновых нуклеотидов на СУЭ-УНТ (рис.1 ЗА). Степень фрагментации биополимеров оценивали электрофоретически (рис.13Б). Установлено, что интенсивное разрушение ДНК под действием ультразвука (УЗ) приводит к увеличению регистрируемого сигнала, что согласуется с приведенной выше схемой электрохимического поведения ДНК.

Рис. 12. Схематическая модель адсорбции ДНК (А) на обычных углеродных электродах; (Б) на электродах, модифицированных УНТ

ЛцА 12-j А S-63-

лС

нДНК

дцнк

I. vi

¿r

гзио

941 е 65S7 4361 2322 2027

1 маркеры ДНК (п.н.)

2 нДНК (контроль)

3 Оилетирс ванная нД:1К

4 нДНК после УЗ обработки

5 дДНК (контроль)

6 пикетированная дДНК

7 лЛНК мосле УЗ обработки

Рис.13. (А) Влияние механического разрушения ДНК на ток се окисления на СУЭ-УНТ: (Ь) электрофореграмма проб Д1IK. подвергнутых механическому разрушен нк)

Детектирование повреждений ДНК с использованием СУЭ-УНТ

Выявление факторов, приводящих к нарушениям в структуре ДНК. является важной биомедицинской проблемой. Поэтому представляло интерес выяснить возможность применения СУЭ-УНТ для детектирования деп\рпиизацип и окислений ДНК активными формами кислорода (АФК). как наиболее распространенных процессов in vivo, приводящих к повреждениям ДНК.

Обнаружено, что содержание гуанина в мономерной форме в растворе ДНК резко увеличивается после термическом денатурации (рис.10). Это Означает. что термическая обработка ДНК сопровождается се деггуринизацией. После диализа растворов ДНК них окисления гуанина (пик 1) исчезал на во л ьтам перогра м м е при почти неизменном пике ДНК (пик (1).

Установлено, что при инкубации СУЭ-УНТ в растворах с различным содержанием гуанина величина пика I линейно позрастает с увеличением концентрации вещества в интервал! Приблизительно от !.9х10"6 до 3.6* 10"* М. Уравнение линейной зависимое гн имеет вид:

Y А) = (0.63 ± ÍU2) + (0.33 г 0.02) X il0'f'M) г = 0.9938

Совместная адсорбция гуанина и аденина на СУЭ-УНТ, также как гуанина и дГМФ. приводила к уменьшению регистрируемых пиков (рис.14), что указывает на конкурентный характер связывания азотистых оснований и их производных с поверхностью модифицированного электрода.

Эти результаты предполагают возможность детектирования высвобождаемого гуанина в присутствии ДНК с использованием СУЭ-УНТ.

Рис.14. Вольтамперограммы

/. цА 28-] 21 14-

Гуанин Аденин

Гуанин + Аденин

600 800 1000 1200 £, мВ отн. Ад/АдС1

1400

окисления гуанина и аденина, адсорбированных на СУЭ-УНТ. Ацетатный буферный раствор (рН 5.0). скорость сканирования 100 мВ/с, концентрация оснований 2.9x10"4 М

В табл.1 приведены значения величины пика окисления гуанина для проб ДНК, инкубированных при температуре 100°С в различных буферных растворах. Как показали результаты, величина пика I зависит от времени инкубации, рН и ионной силы буферного раствора, что свидетельствует о различной скорости депуринизации ДНК в этих условиях.

Табл. 1. Влияние термической обработки на высвобождение гуанина из ДНК при различных условиях

№ Условия Пик гуанина, цА

1 Контроль (без прогревания) 0.20 ±0.07

2 1ЬО, 5 мин. 2.20 ± 0.50

3 РЬО, 15 мин. 5.19± 1.40

4 Н20, 30 мин. 9.04 ± 1.52

5 0.01 М ацетат натрия (рН 4.5), 15 мин. 15.04 ± 1.03

6 0.01 М трис-НС1 (рН 7.5), 15 мин. 7.19 ±0.87

7 0.01 М фосфат натрия + 0.1 М хлорид натрия (рН 7.5), 15 мин. 0.65 ±0.15

Полученные результаты согласуются с литературными данными о кислотном механизме гидролиза jV-гликозидной связи и замедлении этого процесса с увеличением ионной силы раствора (Lindahl. Nyberg, 1972). Это подтверждает, что разработанные электроды можно применять для количественного детектирования депуринизации ДНК.

Влияние АФК на электроокисление ДНК исследовали на примере гидроксил-радикалов, генерируемых в реакции Фептона. Сенсоры готовили, иммобилизуя нДНК на поверхности СУЭ-УНТ. Вольтамперограммы окисления контрольной ДНК и ДНК

Рис.15. Вольтамперограммы нативной ДНК, иммобилизованной на СУЭ-УНТ, до и после действия АФК. Вольтамперограммы получены с поправкой на фоновую кривую при 100 мВ/с в фосфатном буферном растворе (рН 7.0)

В результате десятиминутной инкубации ДНК-сенсоров в растворе, содержащем АФК, пик окисления гуаниновых нуклеотидов увеличивался до 18.1 ± 3.1 цА по сравнению с контролем (11.1 ± 0.7 рА). Выдерживание СУЭ-УНТ с реактивом Фентона в отсутствие ДНК не сопровождалось изменением фонового тока электрода.

Наблюдаемое увеличение регистрируемого сигнала является следствием разрушения ДНК гидроксил-радикалами. Выше было показано, что ток окисления ДНК на СУЭ-УНТ зависит от молекулярной массы биополимера. Известно, что действие гидроксил-радикалов приводит к расщеплению сахарофосфатного остова ДНК в результате окисления остатков дезоксирибозы (Cadet et al.. 1999). Это объясняет увеличение тока окисления ДНК после инкубации сенсоров с раствором АФК.

после действия АФК приведены на рис.15. /. р-А

300 600 900 1200 1500

£, мВ отн. AgfAgCI

ВЫВОДЫ

1. Разработан способ модификации стеклоуглеродных электродов углеродными нанотрубками. Установлено, что модифицированные электроды обладают однородной наноструктурированной поверхностью и воспроизводимыми электрохимическими свойствами. Модификация электродов углеродными нанотрубками облегчает протекание окислительно-восстановительных реакций и увеличивает регистрируемый сигнал.

2. Установлено, что пуриновые основания и гуаниновые нуклеотиды претерпевают сильную адсорбцию и окисление на модифицированных электродах. Предложена схема механизма электрохимического окисления гуанина и дезоксигуанозинмонофосфата на разработанных электродах.

3. Показано, что электроактивным компонентом ДНК на модифицированных электродах являются гуаниновые нуклеотиды, ток окисления которых можно использовать в качестве сигнала для детектирования полинуклеотидов и их характеристики.

4. Установлено, что как денатурированная, так и нативная ДНК проявляют выраженную электрохимическую активность на разработанных электродах. Уменьшение молекулярной массы ДНК приводит к увеличению тока ее окисления.

5. Разработаны сенсоры с использованием модифицированных электродов для детектирования депуринизации ДНК и повреждения ДНК активными формами

- :кислорода.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Evtugyn, G.A. Amperometric DNA sensors with enzymatic amplification of the signal / O.A. Evtugyn, O.E. Goldfarb, T.I. Abdullin, H.C. Budnikov, V.G. Vinter // Workshop on "New trends in nucleic acid based biosensors". - Firenze, 2003. - Book of Abstracts. - P.25.

2. Будников, Г.К. Электрохимические ДНК-сенсоры / Г.К. Будников, Г.А. Евтюгин, О.Э. Гольдфарб, C.B. Белякова, Т.И. Абдуллин, В.Г. Винтер // VI Всероссийская конф. по электрохимическим методам анализа. - Уфа, 2004. - Сборник тезисов. - С.266-267.

3. Абдуллин, Т.Н. Получение ковалентно связанного комплекса пероксидазы с молекулой ДНК / Т.Н. Абдуллин // V Науч. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казан, гос. ун-та "Материалы и технологии XXI века". - Казань, 2005. - Тезисы докладов. - С.9.

4. Абдуллин, Т.И. ДНК-пероксидазный коньюгат. Получение, свойства и иммобилизация на поверхности стеклоуглеродных электродов / Т.И. Абдуллин, В.Г. Винтер. М.В. Коландинская, Г.А. Евтюгин, Г.К. Будников // Учен, записки Казан, гос. ун-та. - 2005. - Т. 147. - Кн. 1. - С. 107-120.

5. Абдуллин, Т.И. Фарадеевский импеданс стеклоуглеродного электрода, модифицированного пленкой ДНК-полианилин / Т.И. Абдуллин, В.Г. Винтер, JI.3. Манапова, Г.А. Евтюгин, Г.К. Будников // Учен, записки Казан, гос. ун-та. - 2006. -Т.148.-Кн.1.-С. 102-110.

6. Никитина, И.И. Электроды, модифицированные углеродными нанотрубками, для детектирования биомолекул / И.И. Никитина, Т.И. Абдуллин // VI Науч. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казан, гос. ун-та "Материалы и технологии XXI века". - Казань, 2006. - Тезисы докладов. - С.85.

7. AbdulHn, T.I. Electrochemical properties of DNA-polyaniline bicomponent films / T.I. Abdullin, L.Z. Manapova, G.A. Evtugyn, H.C. Budnikov // The Ninth World Congress on Biosensors "Biosensors 2006". - Toronto, 2006. - Book of Abstracts. - P.329.

8. Abdullin, T.I. Voltammetric behaviour of guanine, guanosine triphosphate and DNA on carbon nanotubes modified electrodes / T.I. Abdullin, G.K. Budnikov, G.A. Evtugyn. O.A. Konovalova. M.Kh. Salakhov // International Congress on Analytical Sciences "ICAS-2006". - Moscow, 2006. - Book of Abstracts. - P.620-621.

9. Абдуллин, Т.И. Электроды, модифицированные углеродными нанотрубками, для электрохимических ДНК-сенсоров / Т.И. Абдуллин, И.И. Никитина, Д.Г. Ишмухаметова, Г.К. Будников, О.А. Коновалова, М.Х. Салахов // Журн. аналит. химии. - 2007. - Т.62. - №6 (в печати).

Отпечатано в ООО «Печатный двор», г. Казань, ул. Журналистов, 1/16, оф.207

Тел: 272-74-59, 541-76-41, 541-76-51. Лицензия ПД№7-0215 от 01.11.2001 г. Выдана Поволжским межрегиональным территориальным управлением МПТР РФ. Подписано в печать 10.11.2006 г. Усл. п.л 1,31. Заказ № К-5571. Тираж 100 экз. Формат 60x841/16. Бумага офсетная. Печать - ризография.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Абдуллин, Тимур Илдарович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Биомедицинские аспекты применения электрохимических методов анализа.

1.2. Биосенсорика как новое направление электроаналитических методов.

1.3. Методы электрохимического детектирования нуклеиновых кислот.

1.3.1. Использование индикаторов и меток для детектирования ДНК.

1.3.2. Электрохимические свойства нуклеиновых кислот.

1.3.3. Детектирование структурных изменений в ДНК.

1.4. Применение углеродных нанотрубок в электрохимических биосенсорах.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Адсорбция и окисление дезоксирибонуклеиновых кислот на электродах, модифицированных углеродными нанотрубками"

Актуальность проблемы

В настоящее время широкое применение в биосенсорике находят углеродные нанотрубки (УНТ) благодаря их уникальному строению, физико-химическим свойствам и совместимости с биологическими молекулами. Работы последних лет показывают, что модификация электродов УНТ облегчает электрохимические процессы с участием биомолекул и способствует увеличению регистрируемого сигнала (Мегко*^ et al., 2005а). Эти свойства позволяют рассматривать УНТ как один из наиболее перспективных материалов для создания электрохимических биосенсоров, использующих электроактивные свойства нуклеиновых кислот.

Разработка таких биосенсоров предполагает выяснение особенностей электрохимического окисления полинуклеотидов. Эти процессы активно исследовались ранее на обычных углеродных электродах. Изучение поведения ДНК на электродах, модифицированных УНТ, представляет собой актуальную задачу, требующую своего решения.

• модификация стеклоуглеродных электродов углеродными нанотрубками и тестирование полученных электродов;

• разработка сенсоров на основе модифицированных электродов для детектирования повреждений ДНК.

Научная новизна

Электроды, модифицированные УНТ, применены для детектирования депуринизации ДНК и действия на ДНК активных форм кислорода.

Практическая значимость

Разработанные электроды позволяют оценивать степень нативности и молекулярную массу ДНК, содержание гуаниновых нуклеотидов в ДНК, а также свободного гуанина, образующегося при депуринизации.

Полученные данные о поведении ДНК на разработанных электродах служат практической основой для создания электрохимических устройств и биосенсоров с использованием электродов, модифицированных УНТ, в качестве преобразователя и тока окисления гуаниновых нуклеотидов в качестве сигнала.

Положения, выносимые на защиту:

2. Результаты применения комплекса независимых методов исследования для характеристики поверхностной структуры электродов, модифицированных УНТ, и выявления адсорбции ДНК на углеродных нанотрубках.

3. Особенности поведения ДНК при окислении на электродах, модифицированных УНТ.

Апробация работы

Основные результаты исследований докладывались на международном симпозиуме "New trends in nucleic acid based biosensors" (Firenze, 2003), VI Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа с международным участием "ЭМА-2004" (Уфа, 2004), V и VI Научных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета "Материалы и технологии XXI века" (Казань, 2005-2006), IX международном конгрессе по биосенсорам "Biosensors 2006" (Toronto, 2006), международном конгрессе по аналитическим наукам "ICAS-2006" (Moscow, 2006). По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Абдуллин, Тимур Илдарович

119 ВЫВОДЫ

5. Разработаны сенсоры с использованием модифицированных электродов для детектирования депуринизации ДНК и повреждения ДНК активными формами кислорода.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Абдуллин, Тимур Илдарович, Казань

1. Абдуллин, Т.И. Фарадеевский импеданс стеклоуглеродного электрода, модифицированного пленкой ДНК-полианилин / Т.И. Абдуллин, В.Г. Винтер, J1.3. Манапова, Г.А. Евтюгин, Т.К. Будников // Учен, записки Казан, гос. ун-та.-2006.-Т.148.-Кн.1.-С.102-110.

2. Арутюнов, П.А. Сканирующая зондовая микроскопия (туннельная и силовая) в задачах метрологии наноэлектроники / П.А. Арутюнов, А.Л. Толстихина // Микроэлектроника.-1997.-Т.26.-№6.-С.426-439.

3. Будников, Г.К. Основы современного электрохимического анализа / Г.К. Будников, В.Н. Майстренко, М.Р. Вяселев.-М.: Мир-Бином, 2003.-592с.

4. Дамаскин, Б. Принципы современных методов изучения электрохимических реакций / Б. Дамаскин.-М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1965.-104с.

5. Досон, Р. Справочник биохимика / Р. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот и др.-М.: Мир, 1991.-544с.

6. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин.-М.: Высшая школа, 1990.-352с.

7. Маниатис, Т. Молекулярное клонирование. Методы генетической инженерии / Т. Маниатис, Э. Фрич и Дж. Сэмбрук.-М.: Мир, 1984.-479с.

8. Тернер, Э. Биосенсоры: основы и приложения / Э. Тернер, И. Карубе, Дж. Уилсон.-М.: Мир, 1992.-616с.

9. Ферапонтова, Е.Э. Электрохимически индуцированное окислительное повреждение двухцепочечной ДНК из тимуса теленка, адсорбированной на золотых электродах / Е.Э. Ферапонтова и С.В. Шиповсков // Биохимия.-2003 .-Т.68.-№ 1 .-С. 118-124.

10. Штерн, Э. Электронная абсорбционная спектроскопия в органической химии / Э. Штерн, К. Тиммонс.-М.: Мир, 1974.-296с.

11. Abbaspour, A. Electrocatalytic oxidation of guanine and ss-DNA at a cobalt (II) phthalocyanine modified carbon paste electrode / A. Abbaspour, M.A. Mehrgardi, R. Kia// J. Electroanal. Chem.-2004.-V.568.-261-266.

12. Abbaspour, A. Electrocatalytic oxidation of guanine and DNA on a carbon paste electrode modified by cobalt hexacyanoferrate films / A. Abbaspour and M.A. Mehrgardi //Anal. Chem.-2004.-V.76.-P.5690-5696.

13. Armistead, P.M. Modification of indium tin oxide electrodes with nucleic acids: detection of attomole quantities of immobilized DNA by electrocatalysis / P.M. Armistead and H.H. Thorp // Anal. Chem.-2000.-V.72.-P.3764-3770.

14. Armistead, P.M. Oxidation kinetics of guanine in DNA molecules adsorbed onto indium tin oxide electrodes / P.M. Armistead and H.H. Thorp // Anal. Chem.-2001 .-V.73.-P.558-564.

15. Azamian, B.R. Bioelectrochemical single-walled carbon nanotubes / B.R. Azamian, J.J. Davis, K.S. Coleman et al. // J. Am. Chem. Soc.-2002.-V. 124.-P. 12664-12665.

16. Bagni, G. Deoxyribonucleic acid (DNA) biosensors for environmental risk assessment and drug studies / G. Bagni, D. Osella, E. Sturchio et al. // Anal. Chim. Acta.-2006.-V.573-574.-P.81-89.

17. Banks, C.E. Edge plane pyrolytic graphite electrodes in electroanalysis: an overview / C.E. Banks and R.G. Compton // Anal. Sci.-2005.-V.21.-P.1263-1268.

18. Barisci, J.N. Electrochemical characterization of single-walled carbon nanotube electrodes / J.N. Barisci, G.G. Wallace, R.H. Baughman // J. Electrochem. Soc.-2000.-V.147.-P.4580-4583.

19. Basiuk, E.V. Adsorption modification of single-walled carbon nanotubes with tetraazaannulene macrocyclic complexes / E.V. Basiuk, E.V. Rybak-Akimova, V.A. Basiuk et al. //Nano Lett.-2002.-V.2.-№l l.-P.l249-1252.

20. Belin, T. Characterization methods of carbon nanotubes: a review / T. Belin and F. Epron //Mater. Sci. Eng., B.-2005.-V.119.-P. 105-118.

21. Boon, E.M. Charge transport in DNA / E.M. Boon and J.K. Barton // Curr. Opin. Struct. Biol.-2002.-V. 12.-P.320-329.

22. Brabec, V. Oxidation of deoxyribonucleic acid at carbon electrodes. The effect of the quality of the deoxyribonucleic acid sample / V. Brabec and J. Koudelka // Bioelectrochem. Bioenerg.-1980.-V.7.-793-805.

23. Britto, P.J. Carbon nanotube electrode for oxidation of dopamine / P.J. Britto, K.S.V. Santhanam, P.M. Ajayan // Bioelectrochem. Bioenerg.-1996.-V.41.-P.121-125.

24. Bruskov, V.I. Heat-induced formation of reactive oxygen species and 8-oxoguanine, a biomarker of damage to DNA / V.I. Bruskov, L.V. Malakhova, Zh.K. Masalimov et al. // Nucleic Acids Res.-2002.-V.30.-P.l 354-1363.

25. Cadet, J. Hydroxyl radicals and DNA base damage / J. Cadet, T. Delatour, T. Douki et al. //Mutat. Res.-1999.-V.424.-P.9-21.

26. Cai, H. Carbon nanotube-enhanced electrochemical DNA biosensor for DNA hybridization detection / H. Cai, X. Cao, Y. Jiang et al. // Anal. Bioanal. Chem.-2003.-V.375.-P.287-293.

27. Caruana, D.J. Enzyme-amplified amperometric detection of hybridization and of a single base pair mutation in an 18-base oligonucleotide on а 7-цт-diameter microelectrode / D.J. Caruana and A. Heller // J. Am. Chem. Soc.-1999.-V. 121 .-P.769-774.

28. Chen, X. Characterization of the direct electron transfer and bioelectrocatalysis of horseradish peroxidase in DNA film at pyrolyticgraphite electrode / X. Chen, C. Ruan, J. Kong et al. // Anal. Chim. Acta.-2000.-V.412.-P.89-98.

29. Chen, R.J. Noncovalent sidewall functionalization of single-walled carbon nanotubes for protein immobilization / R.J. Chen, Y. Zhang, D. Wang et al. //J. Am. Chem. Soc.-2001-V.123.-P.3838-3839.

30. Chen, P. Control of electron transfer kinetics at glassy carbon electrodes by specific surface modification / P. Chen and R.L. McCreery // Anal. Chem.-1996.-V.68.-P.3958-3965.

31. Chen, R.J. Controlled precipitation of solubilized carbon nanotubes by delamination of DNA / R.J. Chen and Y. Zhang // J. Phys. Chem., B.-2006.-V.l 10.-P.54-57.

32. Chiorcea Paquim, A.-M. AFM and electroanalytical studies of synthetic oligonucleotide hybridization / A.-M. Chiorcea Paquim, V.C. Diculescu, T.S. Oretskaya et al. // Biosens. Bioelectron.-2004.-V.20.-P.933-944.

33. Chiti, G. Electrochemical DNA biosensor for environmental monitoring / G. Chiti, G. Marrazza and M. Mascini / Anal. Chim. Acta.-2001.-V.427.-P.155-164.

34. Chou, A. Demonstration of the importance of oxygenated species at the ends of carbon nanotubes for their favourable electrochemical properties / A. Chou, T. Bocking, N.K. Singh et al. // Chem. Commun.-2005.-P.842-844.

35. Clark, L.C. Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery / L.C. Clark, J.R. Lyons, C. Lyons // Ann. New York Acad. Sci.-1962.-V. 102.-P.29-45.

36. Collins, A.R. Are we sure we know how to measure 8-oxo-7,8-dihydroguanine in DNA from human cells? / A.R. Collins, J. Cadet, L. Moller et al. //Arch. Biochem. Biophys.-2004.-V.423.-P.57-65.

37. Cosnier, S. Biomolecule immobilization on electrode surfaces by entrapment or attachment to electrochemically polymerized films. A review / S. Cosnier // Biosens. Bioelectron.-1999.-V. 14.-P.443-456.

38. Coster, H.G.L. Impedance spectroscopy of interfaces, membranes and ultrastructures / H.G.L. Coster, T.C. Chilcott, A.C.F. Coster // Bioelectrochem. Bioenerg.-1996.-V.40.-P.79-98.

39. Cui, J. Pharmacological evidence for the selectivity of in vivo signals obtained with enzyme-based electrochemical sensors / J. Cui, N.V. Kulagina, A.C. Michael // J. Neurosci. Methods.-2001.-V.104.-P.183-189.

40. Davis, F. Structured thin films as functional components within biosensors /

41. F. Davis and S.P.J. Higson // Biosens. Bioelectron.-2005.-V.21.-P.l-20.

42. Davis, F. Species differentiation by DNA-modified carbon electrodes using an ac impedimetric approach / F. Davis, A.V. Nabok, S.P.J. Higson // Biosens. Bioelectron.-2005.-V.20.-P.1531-1538.

43. Del Pozo, M.V. Electrochemical DNA sensing using osmium complexes as hybridization indicators / M.V. Del Pozo, C. Alonso, F. Parientea et al. // Biosens. Bioelectron.-2005.-V.20.-P.1549-1558.

44. Dryhurst, G. Electrochemical oxidation of guanine at the pyrolytic graphite electrode / G. Dryhurst and G.F. Pace // J. Electrochem. Soc.-1970.-V.l 17.-P.1259-1264.

45. Dryhurst, G. Adsorption of guanine and guanosine at the pyrolytic graphite electrode / G. Dryhurst// Anal. Chim. Acta.-1971.-V.57.-P.137-149.

46. Dryhurst G. Electrochemical determination of adenine and adenosine /

47. G. Dryhurst // Talanta.-1972.-V. 19.-P.769-787.

48. Erdem, A. Rigid carbon composites: a new transducing material for label-free electrochemical genosensing / A. Erdem, M.I. Pividori, M. Valle et al. //J. Electroanal. Chem.-2004.-V.567.-P.29-37.

49. Erdem, A. Direct DNA hybridization at disposable graphite electrodes modified with carbon nanotubes / A. Erdem, P. Papakonstantinou and H. Murphy // Anal. Chem.-2006.-V.78.-P.6656-6659.

50. Ferapontova, E.E. Electrochemistry of guanine and 8-oxoguanine at gold electrodes / E.E. Ferapontova // Electrochim. Acta.-2004.-V.49.-P.1751-1759.

51. Fernandez-Sanchez, C. Electrochemical impedance spectroscopy studies of polymer degradation: application to biosensor development / C. Fernandez-Sanchez, C.J. McNeil, K. Rawson // Trends Anal. Chem.-2005.-V.24.-№l.-P.37-48.

52. Fojta, M. Two-surface strategy in electrochemical DNA hybridization assays: detection of osmium-labeled target DNA at carbon electrodes / M. Fojta, L. Havran, S. Billova et al. // Electroanalysis.-2003.-V.15.-P.431-440.

53. Ge, C. Glutaraldehyde-modified electrode for nonlabeling voltammetric detection of pl6INK4A gene / C. Ge, W. Miao, M. Ji et al. // Anal. Bioanal. Chem.-2005.-V.383.-P.651-659.

54. Ghindilis, A.N. Immunosensors: electrochemical sensing and other engineering approaches / A.N. Ghindilis, P. Atanasov, M. Wilkins et al. // Biosens. Bioelectron.-1998.-V. 13.-P. 113-131.

55. Gong, K. Electrochemistry and electroanalytical application of carbon nanotubes: a review / K. Gong, Y. Yan, M. Zhang // Anal. Sci.-2005.-V.21 .-P.1383-1393.

56. Gooding, J,J. Protein electrochemistry using aligned carbon nanotube arrays / J.J. Gooding, R. Wibowo, J. Liu et al. // J. Am. Chem. Soc.-2003.-V.125.-P.9006-9007.

57. Gooding, J.J. Nanostructuring electrodes with carbon nanotubes: A review on electrochemistry and applications for sensing / J.J. Gooding // Electrochim. Acta.-2005.-V.50.-P.3049-3060.

58. Goss, C.A. Imaging the incipient electrochemical oxidation of highly oriented pyrolytic graphite / C.A. Goss, J.C. Brumfield, E.A. Irene et al. // Anal. Chem.-1993.-V.65.-P. 1378-1389.

59. Gosser, D.K. Syclic voltammetry. Simulation and analysis of reaction mechanism / D.K. Gosser, Jr.-New York: VCH Publishers, Inc.-1993.-155p.

60. Goyal, R.N. Electrochemical oxidation of adenosine monophosphate at a pyrolytic graphite electrode / R.N. Goyal and A. Sangal // J. Electroanal. Chem.-2003.-V.557.-P. 147-155.

61. Goyal, R.N. Investigations into the electrooxidation of guanosine-5'-triphosphate at the pyrolytic graphite electrode / R.N. Goyal and A. Tyagi // Anal. Bioanal. Chem.-2005.-V.382.-P.1683-1690.

62. Greer, S. Studies on depurination of DNA by heat / S. Greer and S. Zamenhof // J. Mol. Biol.-1962.-V.4.-P.123-141.

63. He P. Layer-by-layer fabrication and characterization of DNA-wrapped single-walled carbon nanotube particles / P. He and M. Bayachou // Langmuir.-2005.-V.21.-P.6086-6092.

64. He, P. Applications of carbon nanotubes in electrochemical DNA biosensors / P. He, Y. Xu and Y. Fang // Microchim. Acta.-2006.-V. 152.-P. 175-186.

65. Henle, E.S. Formation, prevention, and repair of DNA damage by iron/hydrogen peroxide / E.S. Henle and S. Linn // J. Biol. Chem.-1997.-V.272.-P. 19095-19098.

66. Heng, L.Y. Demonstration of the advantages of using bamboo-like nanotubes for electrochemical biosensor applications compared with single walled carbon nanotubes / L.Y. Heng, A. Chou, J. Yu et al. // Electrochem. Commun.-2005.-V.7.-P. 1457-1462.

67. Jasnowska, J. DNA sensor for o-dianisidine / J. Jasnowska, M. Ligaj, B. Stupnicka et al. // Bioelectrochemistry.-2004.-V.64.-P.85-90.

68. Hu, C.G. Systematic investigation on the properties of carbon nanotube electrodes with different chemical treatments / C.G. Hu, W.L. Wang, K.J. Liao et al. //J. Phys. Chem. Solids.-2004.-V.65.-P.1731-1736.

69. Ibrahim, M.S. Voltammetric studies of the interaction of nogalamycin antitumor drug with DNA / M.S. Ibrahim // Anal. Chim. Acta.-2001.-V.443.-P.63-72.

70. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature.-1991.-V.354.-P.56-58.

71. Iijima, S. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter / S. Iijima and T. Ichihashi // Nature.-1993V.3 63 .-P.603 -605.

72. Ivnitski, D. Electrochemical biosensor based on supported planar lipid bilayers for fast detection of pathogenic bacteria / D. Ivnitski, E. Wilkins, H.T. Tien et al. //Electrochem. Commun.-2000.-V.2.-P.457-460.

73. Kam, N.W.S. Functionalization of carbon nanotubes via cleavable disulfide bonds for efficient intracellular delivery of siRNA and potent gene silencing / N.W.S. Kam, Z. Liu and H. Dai // J. Am. Chem. Soc.-2005.-V.127.-P. 12492-12493.

74. Kanvah, S. The sacrificial role of easily oxidizable sites in the protection of DNA from damage / S. Kanvah and G.B. Schuster // Nucleic Acids Res.-2005.-У.ЗЗ.-Ж16.-Р.5133-5138.

75. Kawanishi, S. Mechanism of guanine-specific DNA damage by oxidative stress and its role in carcinogenesis and aging / S. Kawanishi, Y. Hiraku, S. Oikawa // Mutat. Res.-2001.-V.488.-P.65-76.

76. Kerman, K. Label-free electrochemical detection of DNA hybridization on gold electrode / K. Kerman, Y. Morita, Y. Takamura et al. // Electrochem. Commun.-2003.-V.5.-887-891.

77. Kerman, К. Recent trends in electrochemical DNA biosensor technology / K. Kerman, M. Kobayashi and E. Tamiya // Meas. Sci. Technol.-2004.-V.15.-R1-R11.

78. Killard, A.J. Development of an electrochemical flow injection immunoassay (FIIA) for the real-time monitoring of biospecific interactions / A.J. Killard // Anal. Chim. Acta.-1999.-V.400.-P. 109-119.

79. Killard, A.J. Amperometric separation-free immunosensor for real-time environmental monitoring / A.J. Killard, L. Micheli, K. Grennan et al. // Anal. Chim. Acta.-2001.-V.427.-P.173-180.

80. Kim, J.-E. 8-Oxoguanine induces intramolecular DNA damage but free 8-oxoguanine protects intermolecular DNA from oxidative stress / J.-E. Kim, S. Choi, J.-A. Yoo et al. // FEBS Lett.-2004.-V.556.-P. 104-110.

81. Koehne, J.E. Miniaturized multiplex label-free electronic chip for rapid nucleic acid analysis based on carbon nanotube nanoelectrode arrays / J.E. Koehne, H. Chen, A.M. Cassell et al. // Clin. Chem.-2004a.-V.50.-№10.-P.1886-1893.

82. Koehne, J. The fabrication and electrochemical characterization of carbon nanotube nanoelectrode arrays / J. Koehne, J. Li, A.M. Cassell et al. // J . Mater. Chem.-2004b.-V. 14.-P.676-684.

83. Kong, Y.-T. Direct electrochemistry of horseradish peroxidase bonded on a conducting polymer modified glassy carbon electrode / Y.-T. Kong, M. Boopathi, Y.-B. Shim // Biosens. Bioelectron.-2003.-V.19.-P.227-232.

84. Laviron, E. General expression of the linear potential sweep voltammogram in the case of diffusionless electrochemical systems / E. Laviron // J. Electroanal. Chem.-1979b.-V. 101 .-P. 19-28.

85. Lawrence, N.S. Advances in the voltammetric analysis of small biologically relevant compounds / N.S. Lawrence, E.L. Beckett, J. Davis et al. // Anal. Biochem.2002.-V.3 03 .-P. 1-16.

86. Lawrence, N.S. Comparison of the electrochemical reactivity of electrodes modified with carbon nanotubes from different sources / N.S. Lawrence, R.P. Deo, J. Wang // Electroanalysis.-2005.-V.17.-P.65-72.

87. Li, H.J. Thermal denaturation of calf thymus DNA: existence of a GC-richer fraction / H.J. Li, B. Brand, A. Rotter // Nucleic Acids Res.-1974.-V.l.-P.257-265.

88. Li, J. Novel three-dimensional electrodes: electrochemical properties of carbon nanotube ensembles / J. Li, A. Cassell, L. Delzeit et al. // J. Phys. Chem., B.-2002.-V. 106.-P.9299-9305.

89. Li, J. Carbon nanotube nanoelectrode array for ultrasensitive DNA detection / J. Li, H.T. Ng, A. Cassell et al. // Nano Lett.-2003.-V.3.-P.597-602.

90. Li, Q. Thionine-mediated chemistry of carbon nanotubes / Q. Li, J. Zhang, H. Yan et al. // Carbon.-2004.-V.42.-P.287-291.

91. Li, J. DNA biosensor based on chitosan film doped with carbon nanotubes / J. Li, Q. Liu, Y. Liu et al. // Anal. Biochem.-2005.-V.346.-P.107-114.

92. Li, J. Cutting of multi walled carbon nanotubes / J. Li and Y. Zhang // Appl. Surf. Sci.-2006.-V.252.-P.2944-2948.

93. Lim, S.H. Electrochemical genosensing properties of gold nanoparticle-carbon nanotube hybrid / S.H. Lim, J. Wei, J. Lin // Chem. Phys. Lett.-2004.-V.400.-P.578-582.

94. Lindahl, T. Rate of depurination of native deoxyribonucleic acid / T. Lindahl and B. Nyberg//Biochemistry.-1972.-V.11.-P.3610-3618.

95. Lindahl, Т. Instability and decay of the primary structure of DNA / T. Lindahl // Nature.-1993 .-V.362.-P.709-715.

96. Liu, J. Fullerene pipes / J. Liu, A.G. Rinzler, H. Dai et al. // Science.-1998.-V.280-P. 1253-1256.

97. Liu, H.-H. Direct electrochemistry of cytochrome с surface-confined on DNA-modified gold electrodes / H.-H. Liu, J.-L. Lu, M. Zhang et al. // J. Electroanal. Chem.-2003.-V.544.-P.93-l00.

98. Liu, J. Achieving direct electrical connection to glucose oxidase using aligned single walled carbon nanotube arrays // J. Liu, A. Chou, W. Rahmat et al. // Electroanalysis.-2005.-V.17.-P.38-46.

99. Long, Y.-T. AC impedance spectroscopy of native DNA and M-DNA / Y.-T. Long, C.-Z. Li, H.-B. Kraatz et al. // Biophys. J.-2003.-V.84.-P.3218-3225.

100. Lu, Q. RNA polymer translocation with single-walled carbon nanotubes / Q. Lu, J.M. Moore, G. Huang et al. // Nano Lett.-2004.-V.4.-№ 12.-2473-2477.

101. Lu, Q. Studies on direct electron transfer and biocatalytic properties of heme proteins in lecithin film / Q. Lu, X. Chen, Y. Wu et al. // Biophys. Chem.-2005.-V.117.-P.55-63.

102. Lucarelli, F. Carbon and gold electrodes as electrochemical transducers for DNA hybridisation sensors / F. Lucarelli, G. Marrazza, A.P.F. Turner et al. // Biosens. Bioelectron.-2004.-V.19.-P.515-530.

103. Luo, H. Investigation of the electrochemical and electrocatalytic behavior of single-wall carbon nanotube film on a glassy carbon electrode / H. Luo, Z. Shi, N. Li // Anal. Chem.-2001.-V.73.-P.915-920.

104. Luong, J.H.T. Development and application of biosensors / J.H.T. Luong, A. Mulchandani, G.G. Guilbault // Trends Biotechnol.-1988.-V.6.-P.310-316.

105. Martinez, G.R. Oxidative and alkylating damage in DNA / G.R. Martinez, A.P.M. Loureiro, S.A. Marques et al. // Mutat. Res.-2003.-V.544.-P.l 15127.

106. Martinis, B.S. Methodology for urinaiy 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine analysis by HLPC with electrochemical detection / B.S. Martinis and M.L.P. Bianchi // Pharmacol. Res.-2002.-V.46.-№2.-P.129-131.

107. Mates, J.M. Chemical and biological activity of free radical 'scavengers' in allergic diseases / J.M. Mates, C. Perez-Gomez, M. Blanca // Clin. Chim. Acta.-2000.-V.296.-P. 1-15.

108. Mello, L.D. Investigations of the antioxidant properties of plant extracts using a DNA-electrochemical biosensor / L.D. Mello, S. Hernandez, G. Marrazza et al. // Biosens. Bioelectron.-2006.-V.21.-P.1374-1382.

109. Merko9i, A. New materials for electrochemical sensing VI: Carbon nanotubes / A. Merko?i, M. Pumera, X. Llopis et al. // Trends Anal. Chem.-2005a.-V.24.-P.341-349.

110. Merko9i, A. New materials for electrochemical sensing V: Nanoparticles for DNA labeling / A. Merko?i, M. Aldavert, S. Marin et al. // Trends Anal. Chem.-2005b.-V.24.-P.341-349.

111. Meyerhotf, M.E. New in vitro analytical approaches for clinical chemistry measurements in critical care / M.E. Meyerhotf // Clin. Chem.-1990.-V.36.-P.1567-1572.

112. Moulton, S.E. Biomolecules as selective dispersants for carbon nanotubes / S.E. Moulton, A.I. Minett, R. Murphy et al. // Carbon.-2005.-V.43.-P.1879-1884.

113. Musameh, M. Electrochemical activation of carbon nanotubes / M. Musameh, N.S. Lawrence, J. Wang // Electrochem. Commun.-2005.-V.7.-P.14-18.

114. Nakayama, M. DNA sensors using a ferrocene-oligonucleotide conjugate // M. Nakayama, T. Ihara, K. Nakano et al. // Talanta.-2002.-V.56.-857-866.

115. Napier, M.E. Probing biomolecule recognition with electron transfer: electrochemical sensors for DNA hybridization / M.E. Napier, C.R. Loomis, M.F. Sistare et al. // Bioconjugate Chem.-1997.-V.8.-P.906-913.

116. Napier, M.E. Electrocatalytic oxidation of DNA-wrapped carbon nanotubes / M.E. Napier, D.O. Hull, H.H. Thorp // J. Am. Chem. Soc.-2005.-V.127.-P.l 1952-11953.

117. Niyogi, S. Chemistry of single-walled carbon nanotubes / S. Niyogi, M.A. Hamon, H. Hu et al. // Acc. Chem. Res.-2002.-V.35.-P.l 105-1113.

118. Niyogi, S. Solution properties of graphite and graphene / S. Niyogi, E. Bekyarova, M.E. Itkis et al. // J. Am. Chem. Soc.-2006.-V.128.-P.7720-7721.

119. Nugent, J.M. Fast electron transfer kinetics on multiwalled carbon nanotube microbundle electrodes / J.M. Nugent, K.S.V. Santhanam, A. Rubio // Nano Lett.-2001 .-V. 1 .-P.87-91.

120. Oikawa, S. Site-specific DNA damage at the GGG sequence by UVA involves acceleration of telomere shortening / S. Oikawa, S. Tada-Oikawa and S. Kawanishi //Biochemistry.-2001.-V.40.-P.4763-4768.

121. Oliveira Brett, A.M. Sonoelectrochemical studies of guanine and guanosine / A.M. Oliveira Brett and F.-M. Matysik // Bioelectrochem. Bioenerg.-1997.-V.42.-P.111-116.

122. Oliveira Brett, A.M. Electrochemical oxidation of 8-oxo-guanine / A.M. Oliveira Brett, J.A.P. Piedade and S.H.P. Serrano // Electroanalysis.-2000.-V.12.-P.969-973.

123. Oliveira-Brett, A.M. Adsorption of guanine, guanosine, and adenine at electrodes studied by differential pulse voltammetry and electrochemical impedance / A.M. Oliveira Brett, L.A. Silva and C.M.A. Brett // Langmuir.-2002a.-V. 18.-P.2326-2330.

124. Oliveira-Brett, A.M. Electrochemical oxidation mechanism of guanine and adenine using a glassy carbon microelectrode / A.M. Oliveira Brett, V. Diculescu and J.A.P. Piedade // Bioelectrochemistry.-2002b.-V.55.-P.61-62.

125. Oliveira-Brett, A.M. A DNA-electrochemical biosensor for screening environmental damage caused by s-triazine derivatives / A.M. Oliveira-Brett and L.A. Silva // Anal. Bioanal. Chem.-2002c.-V.373.-P.717-723.

126. Oliveira-Brett, A.M. Electrochemical study of quercetin-DNA interactions: Part I. Analysis in incubated solutions / A.M. Oliveira-Brett and V.C. Diculescu // Bioelectrochemistry.-2004a.-V.64.-P. 133-141.

127. Oliveira-Brett, A.M. Electrochemical study of quercetin-DNA interactions Part II. In situ sensing with DNA biosensors / A.M. Oliveira-Brett and V.C. Diculescu // Bioelectrochemistry.-2004b.-V.64.-P.143-150.

128. Oliveira-Brett, A.M. Voltammetric determination of all DNA nucleotides / A.M. Oliveira-Brett, J.A.P. Piedade, L.A. Silva et al. // Anal. Biochem.-2004.-V.332.-P.321-329.

129. Oliveira Brett, A.-M. Synthetic oligonucleotides: AFM characterisation and electroanalytical studies / A.M. Oliveira Brett, A.-M. Chiorcea Paquima, V. Diculescua et al. // Bioelectrochemistry.-2005.-V.67.-P. 181-190.

130. Palecek, E. Oscillographic polarography of highly polymerized deoxyribonucleic acid // E. Palecek // Nature- 1960.-V.188.-P.656-665.

131. Park, H. Electrochemical and in situ UV-visible spectroscopic behavior of cytochrome с at a cardiolipin-modified electrode / H. Park, J.-S. Park, Y.-B. Shim // J. Electroanal. Chem.-2001.-V.514.-P.67-74.

132. Pedano, M.L. Immobilization of DNA on glassy carbon electrodes for the development of affinity biosensors / M.L. Pedano and G.A. Rivas // Biosens. Bioelectron.-2003.-V. 18.-P.269-277.

133. Pedano, M.L. Adsorption and electrooxidation of nucleic acids at carbon nanotubes paste electrodes / M.L. Pedano and G.A. Rivas // Electrochem. Commun.-2004.-V.6.-P. 10-16.

134. Pilger, A. Urinary excretion of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine measured by high-performance liquid chromatography with electrochemical detection / A.

135. Pilger, S. Ivancsits, D. Germadnik et al. // J. Chromatogr., B.-2002.-V.778.-P.393-401.

136. Pinkerton, T.C. Analytical problems facing the development of electrochemical transducers for in vivo drug monitoring: an overview / T.C. Pinkerton and B.L. Lawson // Clin. Chem.-1982.-V.28.-P.1946-1955.

137. Pividori, M.I. Electrochemical genosensor design: immobilisation of oligonucleotides onto transducer surfaces and detection methods / M.I. Pividori, A. Merkogi and S. Alegret // Biosens. Bioelectron.-2000.-V.15.-P.291-303.

138. Pividori, M.I. Classical dot-blot format implemented as an amperometric hybridisation genosensor / M.I. Pividori, A. Merkofi and S. Alegret // Biosens. Bioelectron.-2001 .-V. 16.-P. 1133-1142.

139. Pumera, M. Carbon nanotube-epoxy composites for electrochemical sensing / M. Pumera, A. Merko?i, S. Alegret // Sens. Actuators, B.-2006.-V.113.-P.617-622.

140. Rajendra, J. Flow linear dichroism to probe binding of aromatic molecules and DNA to single-walled carbon nanotubes / J. Rajendra, M. Baxendale, L.G.D. Rap et al. //J. Am. Chem. Soc.-2004.-V.126.-P.l 1182-11188.

141. Rauf, S. Electrochemical approach of anticancer drugs-DNA interaction / S. Rauf, J.J. Gooding, K. Akhtara et al. // J. Pharm. Biomed. Anal.-2005.-V.37.-P.205-217.

142. Ravanat, J.-L. Mechanistic aspects of the oxidation of DNA constituents mediated by singlet molecular oxygen / J.-L. Ravanat, G.R. Martine, M.H.G. Medeiros et al. //Arch. Biochem. Biophys.-2004.-V.423.-P.23-30.

143. Ropp, P.A. Site-selective electron transfer from purines to electrocatalysts: voltammetric detection of a biologically relevant deletion in hybridized DNA duplexes / P.A. Ropp and H.H. Thorp // Chem. Biol.-1999.-V.6.-№9.-P.559-605.

144. Rubianes, M.D. Carbon nanotubes paste electrode / M.D. Rubianes and G.A. Rivas // Electrochem. Commun.-2003.-V.5.-P.689-694.

145. Rusling, J.F. Sensors for toxicity of chemicals and oxidative stress based on electrochemical catalytic DNA oxidation / J.F. Rusling // Biosens. Bioelectron.-2004.-V.20.-P. 1022-1028.

146. Saito, I. Mapping of the hot spots for DNA damage by one-electron oxidation: efficacy of GG doublets and GGG triplets as a trap in long-range hole migration /1. Saito, T. Nakamura, K. Nakatani et al. // J. Am. Chem. Soc.-1998.-V. 120.-P. 12686-12687.

147. Salimi, A. Abrasive immobilization of carbon nanotubes on a basal plane pyrolytic graphite electrode: application to the detection of epinephrine / A. Salimi, C.E. Banks, R.G. Compton // Analyst.-2004.-V.129.-P.225-228.

148. Salimi, A. Direct electrochemistry and electrocatalytic activity of catalase incorporated onto multiwall carbon nanotubes-modified glassy carbon electrode / A. Salimi, A. Noorbakhsh and M. Ghadermarz // Anal. Biochem.-2005.-V.344.-P. 16-24.

149. Samcova, E. Determination of urinary 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in obese patients by HPLC with electrochemical detection / E.P. Samcova, Marhol, F. Opekar et al. // Anal. Chim. Acta.-2004.-V.516.-P. 107-110.

150. Santos-Alvarez, P. Voltammetric determination of underivatized oligonucleotides on graphite electrodes based on their oxidation products / P.r

151. Santos-Alvarez, M.J. Lobo-Castanon, A.J. Miranda-Ordieres et al. // Anal. Chem.-2002.-V.74.-P.3342-3347.

152. Shanmugam, S. Electrochemical properties of bamboo-shaped multiwalled carbon nanotubes generated by solid state pyrolysis / S. Shanmugam and A. Gedanken // Electrochem. Commun.-2006a.-V.8.-P. 1099-1105.

153. Shanmugam, S. Generation of hydrophilic, bamboo-shaped multiwalled carbon nanotubes by solid-state pyrolysis and its electrochemical studies / S. Shanmugam and A. Gedanken // J. Phys. Chem., B.-2006b.-V.l 10.-P.2037-2044.

154. Sheppard, T.L. A DNA enzyme with N-glycosylase activity / T.L. Sheppard, P. Ordoukhanian and G.F. Joyce // PNAS.-2000.-V.97.-P.7802-7807.

155. Singh, R. Binding and condensation of plasmid DNA onto functionalized carbon nanotubes: toward the construction of nanotube-based gene delivery vectors / R. Singh, D. Pantarotto, D. McCarthy et al. // J. Am. Chem. Soc.-2005.-V.127.-P.4388-4396.

156. Solage, A. The kinetics of E. coli RNA polymerase / A. Solage and H. Cedar // Nucleic Acids Res.-1976.-V.3.-P.2207-2222.

157. Steichen, M. Electrochemical detection of the immobilization and hybridization of unlabeled linear and hairpin DNA on gold / M. Steichen and

158. C. Buess-Herman // Electrochem. Commun.-2005.-V.7.-P.416-420.

159. Subramanian, P. Electrochemical oxidation of guanosine. Formation of some novel guanine oligonucleosides / P. Subramanian and G. Dryhurst // J. Electroanal. Chem.-1987.-V.224.-P. 137-162.

160. Sun, Y. Fabrication of a multi-wall carbon nanotubes modified glassy carbon electrode and its catalytic effect on the oxidation of estradiol, estrone and estriol / Y. Sun, K. Wu, S. Hu et al. // Microchim. Acta.-2003.-V.142,-P.49-53.

161. Takenaka, S. DNA sensing on a DNA probe-modified electrode using ferrocenylnaphthalene diimide as the electrochemical active ligand / S. Takenaka, K. Yamashita, M. Takagi et al. // Anal. Chem.-2000.-V.72.-P.1334-1341.

162. Teh, H.F. Electrochemical biosensing of DNA with capture probe covalently immobilized onto glassy carbon surface / H.F. The, H. Gong, X.

163. D. Dong et al. // Anal. Chim. Acta.-2005.-V.551 .-P.23-29.

164. Terui, N. Voltammetric behavior and determination of 17f3-estradiol at multi-wall carbon nanotube-nafion modified glassy carbon electrode / N. Terui, B. Fugetsu and S. Tanaka // Anal. Sci.-2006.-V.22.-P.895-898.

165. Thorp, H.H. Cutting out the middleman: DNA biosensors based on electrochemical oxidation / H.H. Thorp // Trends Biotechnol.-1998.-V. 16.117-121.

166. Tombelli, S. Analytical applications of aptamers / S. Tombelli, M. Minunni, M. Mascini // Biosens. Bioelectron.-2005.-V.20.-P.2424-2434.

167. Tzeng Y. Electrochemical behaviors and hydration properties of multi-wall carbon nanotube coated electrodes in water / Y. Tzeng, Y. Chen, N. Sathitsuksanoh et al. //Diamond Relat. Mater.-2004.-V.13.-P. 1281-1286.

168. Valentini, F. Carbon nanotube purification: preparation and characterization of carbon nanotube paste electrodes / F. Valentini, A. Amine, S. Orlanducci et al. //Anal. Chem.-2003.-V.75.-P.5413-5421.

169. Valentini, F. Carbon nanotubes as electrode materials for the assembling of new electrochemical biosensors / F. Valentini, S. Orlanducci, M.L. Terranova et al. // Sens. Actuators, B.-2004.-V.100.-P.117-125.

170. Wakai, J. A novel method of identifying genetic mutations using an electrochemical DNA array / J. Wakai, A. Takagi, M. Nakayama et al. //• Nucleic Acids Res.-2004.-V.32.-№ 18.-е 141.

171. Wang, J. DNA biosensors based on Peptide Nucleic Acid (PNA) recognition layers. A review / J. Wang // Biosens. Bioelectron.-1998a.-V.13.-P.757-762.

172. Wang, J. Interactions of antitumor drug daunomycin with DNA in solution and at the surface / J. Wang, M. Ozsoz, X. Cai et al. // Bioelectrochem. Bioenerg.-1998b.-V.45.-P.33-40.

173. Wang, J. Indicator-free electrochemical DNA hybridization biosensor / J. Wang, G. Rivas, J.R. Fernandes et al. // Anal. Chim. Acta.-1998c.-V.375.-P.197-203.

174. Wang, J. Survey and summary. From DNA biosensors to gene chips / J. Wang //Nucleic Acids Res.-2000a.-V.-28.-№ 16.-3011-3016.

175. Wang, J. Analytical electrochemistry. Second edition / J. Wang.-New York: Wiley-VCH (electronic version, ISBN 0-471-22823-0), 2000b.

176. Wang, J. Dual enzyme electrochemical coding for detecting DNA hybridization / J. Wang, A.-N. Kawde, M. Musameh and et al. // Analyst.-2002a.-V.127.-P. 1279-1282.

177. Wang, Z. Carbon nanotube-modified electrodes for the simultaneous determination of dopamine and ascorbic acid / Z. Wang, J. Liu, Q. Liang et el. // Analyst.-2002b.-V.127.-P.653-658.

178. Wang, H.-S. Simultaneous determination of guanine and adenine in DNA using an electrochemically pretreated glassy carbon electrode / H.-S. Wang, H.-X. Ju, H.-Y. Chen //Anal. Chim. Acta.-2002c.-V.461.-P.243-250.

179. Wang, J. Nanoparticle-based electrochemical DNA detection / J. Wang // Anal. Chim. Acta.-2003.-V.500.-P.247-257.

180. Wang, J. Carbon-nanotube-modified glassy carbon electrodes for amplified label-free electrochemical detection of DNA hybridization / J. Wang, A.-N. Kawde and M. Musameh // Analyst.-2003.-V.128.-P.912-916.

181. Wang, J. Carbon nanotube/teflon composite electrochemical sensors and biosensors / J. Wang and M. Musameh //Anal. Chem.-2003.-V.75.-P.2075-2079.

182. Wang, J. Carbon-nanotube-modified electrodes for amplified enzyme-based electrical detection of DNA hybridization / J. Wang, A.-N. Kawdei and M.R. Jan // Biosens. Bioelectron.-2004a.-V.20.-P.995-1000.

183. Wang, J. Ultrasensitive electrical biosensing of proteins and DNA: carbon-nanotube derived amplification of the recognition and transduction events / J. Wang, G. Liu and M.R. Jan / J. Am. Chem. Soc.-2004b.-V.126.-P.3010-3011.

184. Wang, J. Electrochemistry of DNA at single-wall carbon nanotubes / J. Wang, M. Li, Z. Shi et al. // Electroanalysis.-2004c.-V.16.-P.140-144.

185. Wang, L. Direct electron transfer between cytochrome с and a gold nanoparticles modified electrode / L. Wang and E. Wang // Electrochem. Commun.-2004.-V.6.-P.49-54.

186. Wang, Z. P-Cyclodextrin incorporated carbon nanotubes-modified electrodes for simultaneous determination of adenine and guanine / Z. Wang, S. Xiao and Y. Chen // J. Electroanal. Chem.-2006.-V.589.-P.237-242.

187. Warsinke, A. Electrochemical immunoassays / A. Warsinke, A. Benkert, F.W. Scheller // Fresenius J. Anal. Chem.-2000.-V.366.-P.622-634.

188. Wildgoose, G.G. Chemically modified carbon nanotubes for use in electroanalysis / G.G. Wildgoose, C.E. Banks, H.C. Leventis, R.G. Compton // Microchim. Acta.-2006.-V.152.-P. 187-214.

189. Wu, K. Direct electrochemistry of DNA, guanine and adenine at a nanostructured film-modified electrode / K. Wu, J. Fei, W. Bai et al. // Anal. Bioanal. Chem.-2003.-V.376.-P.205-209.

190. Xie, H. Highly sensitive amperometric detection of genomic DNA in animal tissues / H. Xie, Y.H. Yu, P.-L. Mao et al. // Nucleic Acids Res.-2004.-V.32.-№2.-el5.

191. Xu, X. A novel hydrogen peroxide sensor via the direct electrochemistry of horseradish peroxidase immobilized on colloidal gold modified screen-printed electrode / X. Xu, S. Liu and H. Ju // Sensors.-2003.-V.3.-P.350-360.

192. Xu, Y. Electrochemical impedance detection of DNA hybridization based on the formation of M-DNA on polypyrrole carbon nanotube modified electrode / Y. Xu, Y. Jiang, H. Cai et al. // Anal. Chim. Acta.-2004.-V.516.-P. 19-27.

193. Yan, Y. Adsorption of methylene blue dye onto carbon nanotubes: a route to an electrochemically functional nanostructure and its layer-by-layer assembled nanocomposite / Y. Yan, M. Zhang, K. Gong et al. // Chem. Mater.-2005.-V.17.-P.3457-3463.

194. Yang, M. Genosensor technology and the detection of interfacial nucleic acids chemistry / M. Yang, M.E. McGovern, M. Thompson // Anal. Chim. Acta.-1997.-V.346.-P. 125-275.

195. Yang, I.V. Modification of indium tin oxide electrodes with repeat polynucleotides: electrochemical detection of trinucleotide repeat expansion / I.V. Yang and H.H. Thorp // Anal. Chem.-2001.-V.73.-P.5316-5322.

196. Ye, Y. Rapid detection of ssDNA and RNA using multi-walled carbon nanotubes modified screen-printed carbon electrode / Y. Ye and H. Ju // Biosens. Bioelectron.-2005.-V.21 .-P.735-741.

197. Yin, Y. Direct electrochemistry of redox proteins and enzymes promoted by carbon nanotubes / Y. Yin, Y. Lu, P. Wu et al. // Sensors.-2005.-V.5.-P.220-234.

198. Yu, X. Peroxidase activity of enzymes bound to the ends of single-wall carbon nanotube forest electrodes / X. Yu, D. Chattopadhyay, I. Galeska et al. // Electrochem. Commun.-2003.-V.5.-P.408-411.

199. Zen, J.-M. Simultaneous determination of guanine and adenine contents in DNA, RNA and synthetic oligonucleotides using a chemically modified electrode / J.-M. Zen, M.-R. Chang and G. Ilangovan // Analyst.-1999.-V.124.-P. 679-684.

200. Zhang, Y. Enzyme-amplified amperometric detection of 3000 copies of DNA in а 10-цЬ droplet at 0.5 fM concentration / Y. Zhang, H.-H. Kim and A. Heller//Anal. Chem.-2003a.-V.75.-P.3267-3269.

201. Zhang, J. Photoluminescence and electronic interaction of anthracene derivatives adsorbed on sidewalls of single-walled carbon nanotubes / J. Zhang, J.-K. Lee, Y. Wu et al. // Nano Lett.-2003b.-V.3.-№3.-P.403-407.

202. Zhao, Y.-D. Direct electrochemistry of horseradish peroxidase at carbon nanotube powder microelectrode / Y.-D. Zhao, W.-D. Zhang, H. Chen et al. // Sens. Actuators, B.-2002.-V.87.-P.168-172.

203. Zhao, G.-C. Myoglobin on multi-walled carbon nanotubes modified electrode: direct electrochemistry and electrocatalysis / G.-C. Zhao, L. Zhang, X.-W. Wei et al. //Electrochem. Commun.-2003a.-V.5.-P.825-829.

204. Zhao, Y.-D. Electrocatalytic oxidation of cysteine at carbon nanotube powder microelectrode and its detection / Y.-D. Zhao, W.-D. Zhang, H. Chen et al. // Sens. Actuators, B.-2003b.-V.92.-P.279-285.

205. Zhao, Y.-D. The interface behavior of hemoglobin at carbon nanotube and the detection for H202 / Y.-D. Zhao,Y.-H. Bia, W-D. Zhang et al. // Talanta.-2005b.-V.65.-P.489-494.

206. Zheng, M. DNA-assisted dispersion and separation of carbon nanotubes / M. Zheng, A. Jagota, E.D. Semke et al. // Nat. Mater.-2003a.-V.2.-P.338-342.

207. Zheng, M. Structure-based carbon nanotube sorting by sequence-dependent DNA assembly / M. Zheng, A. Jagota, M.S. Strano et al. // Science.-2003b.-V.302.-P. 1545-1548.

208. Zhou, L. Toxicity screening by electrochemical detection of DNA damage by metabolites generated in situ in ultrathin DNA-enzyme films / L. Zhou, J. Yang, C. Estavillo et al. //J. Am. Chem. Soc.-2003.-V.125.-P.1431-1436.

Информация о работе

Абдуллин, Тимур Илдарович
кандидата биологических наук
Казань, 2007
ВАК 03.00.04

Диссертация

Адсорбция и окисление дезоксирибонуклеиновых кислот на электродах, модифицированных углеродными нанотрубками - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы