La dialisi è un processo che consiste principalmente nella depurazione del sangue dai cataboliti proteici e nella sottrazione dei liquidi in esubero che, in caso di insufficienza renale, non possono essere escreti per mera via fisiologica. Uno degli aspetti negativi della dialisi è la deplezione, attraverso il filtro da dialisi, di sostanze metabolicamente e fisiologicamente utili quali amminoacidi, ormoni, vitamine e la colina, quest’ultima un’importante vitamina del gruppo B12. Già in passato, Rennick et al. [1] hanno mostrato ad es. che i livelli di colina libera nel plasma aumentano nei pazienti uremici, per poi diminuire drasticamente durante l’emodialisi in seguito al passaggio della colina dal sangue al dializzato. La colina può quindi considerarsi un marker utile per individuare un’eventuale disfunzione renale che, se cronica, porta alla dialisi. Le principali metodologie analitiche utilizzate per la determinazione della colina si avvalgono principalmente di metodi cromatografici, spettrofotometrici e radiometrici [2-4]. Non essendo la colina una specie spettrofotometricamente attiva ed elettroattiva, queste metodiche richiedono una fase di derivatizzazione pre o post colonna comportando un aumento della complessità procedurale e strumentale, che mal si adatta alle tipologie di analisi in campo o on-line. In questo contesto i biosensori elettrochimici giocano un ruolo decisamente innovativo ed assai promettente in quanto assicurano elevata sensibilità e selettività, bassi costi di utilizzo e facilità di impiego. Lo scopo del presente lavoro di ricerca è stato quello di realizzare un biosensore amperometrico per la determinazione della colina in campioni di siero e di dializzato, basato sulla immobilizzazione della colina ossidasi mediante la tecnica del co-crosslinking enzimatico su un elettrodo di platino precedentemente modificato con un film polimerico permselettivo. L’immobilizzazione della colina ossidasi mediante co-crosslinking è già stata riportata nel caso di un sensore bienzimatico realizzato co-immobilizzando colina ossidasi ed acetilcolinesterasi su elettrodo di platino [5, 6] o modificato con film polimerici non conduttori elettrosintetizzati [7]. Data la complessità delle matrici biologiche analizzate, nel presente lavoro sono state investigate le proprietà permselettive di svariati film polimerici quali ad es. il poli(2-naftolo) [8], il polipirrolo overossidato e un bilayer costituito da un film di poli(2-naftolo) elettrosintetizzato su polipirrolo allo scopo di realizzare un sensore immune da problemi relativi ad avvelenamento elettrodico ed interferenza faradica. Tale biosensore è stato utilizzato come rivelatore amperometrico in flusso fornendo un tempo di risposta breve (3-4 s), un range lineare esteso fino a 5x10-4 M, una sensibilità di 1.22x10-4 A/(M*mm2) ed un limite di rivelabilità (misurato per un rapporto S/N uguale a 3) pari a 0.5 µM, valori più che adeguati per la metodica di analisi della colina in campioni di siero e di dializzato. Il biosensore, applicato all’analisi della colina in tali fluidi biologici, ha fornito valori di concentrazione in buon accordo con quelli riportati in letteratura [1] evidenziando una effettiva deplezione di tale nutriente essenziale durante il trattamento dialitico. Inoltre esperimenti preliminari di simulazione on line incoraggiano una possibile integrazione del biosensore nel sistema operativo allo scopo di seguire l’andamento della colina durante l’intera seduta di dialisi. Riferimenti bibliografici [1] B. Rennick, M. Acara, P. Hysert, B. Mookerjee Kidney Int. 10 (1976) 329 [2] J. R. Saucerman, C. E. Winstead, T. M. Jones J. Assoc. Off. Anal. Chem. 67 (1984) 982 [3] Y. Ikarashi, Y. Maruyama, J. Chromatogr. 616 (1993) 323 [4] T. F. Woodman, B. Johnson, R. K. Marwaha J. Liq. Chromatogr. 5 (1982) 1341 [5] A. Guerrieri, G. E. De Benedetto, F. Palmisano, P. G. Zambonin The Analyst 120 (1995) 2731 [6] A. Guerrieri, F. Palmisano Analytical Chemistry 73(13) (2001) 2875 [7] A. Curulli, S. Dragulescu, C. Cremisini, G. Palleschi Electroanalysis 13 (2001) 236 [8] R. Ciriello, T. R. I. Cataldi, D. Centonze, A. Guerrieri Electroanalysis 12 (11) (2000) 825

Determinazione della colina in pazienti sottoposti a dialisi mediante biosensore a colina ossidasi

CIRIELLO, Rosanna;GUERRIERI, Antonio
2005

Abstract

La dialisi è un processo che consiste principalmente nella depurazione del sangue dai cataboliti proteici e nella sottrazione dei liquidi in esubero che, in caso di insufficienza renale, non possono essere escreti per mera via fisiologica. Uno degli aspetti negativi della dialisi è la deplezione, attraverso il filtro da dialisi, di sostanze metabolicamente e fisiologicamente utili quali amminoacidi, ormoni, vitamine e la colina, quest’ultima un’importante vitamina del gruppo B12. Già in passato, Rennick et al. [1] hanno mostrato ad es. che i livelli di colina libera nel plasma aumentano nei pazienti uremici, per poi diminuire drasticamente durante l’emodialisi in seguito al passaggio della colina dal sangue al dializzato. La colina può quindi considerarsi un marker utile per individuare un’eventuale disfunzione renale che, se cronica, porta alla dialisi. Le principali metodologie analitiche utilizzate per la determinazione della colina si avvalgono principalmente di metodi cromatografici, spettrofotometrici e radiometrici [2-4]. Non essendo la colina una specie spettrofotometricamente attiva ed elettroattiva, queste metodiche richiedono una fase di derivatizzazione pre o post colonna comportando un aumento della complessità procedurale e strumentale, che mal si adatta alle tipologie di analisi in campo o on-line. In questo contesto i biosensori elettrochimici giocano un ruolo decisamente innovativo ed assai promettente in quanto assicurano elevata sensibilità e selettività, bassi costi di utilizzo e facilità di impiego. Lo scopo del presente lavoro di ricerca è stato quello di realizzare un biosensore amperometrico per la determinazione della colina in campioni di siero e di dializzato, basato sulla immobilizzazione della colina ossidasi mediante la tecnica del co-crosslinking enzimatico su un elettrodo di platino precedentemente modificato con un film polimerico permselettivo. L’immobilizzazione della colina ossidasi mediante co-crosslinking è già stata riportata nel caso di un sensore bienzimatico realizzato co-immobilizzando colina ossidasi ed acetilcolinesterasi su elettrodo di platino [5, 6] o modificato con film polimerici non conduttori elettrosintetizzati [7]. Data la complessità delle matrici biologiche analizzate, nel presente lavoro sono state investigate le proprietà permselettive di svariati film polimerici quali ad es. il poli(2-naftolo) [8], il polipirrolo overossidato e un bilayer costituito da un film di poli(2-naftolo) elettrosintetizzato su polipirrolo allo scopo di realizzare un sensore immune da problemi relativi ad avvelenamento elettrodico ed interferenza faradica. Tale biosensore è stato utilizzato come rivelatore amperometrico in flusso fornendo un tempo di risposta breve (3-4 s), un range lineare esteso fino a 5x10-4 M, una sensibilità di 1.22x10-4 A/(M*mm2) ed un limite di rivelabilità (misurato per un rapporto S/N uguale a 3) pari a 0.5 µM, valori più che adeguati per la metodica di analisi della colina in campioni di siero e di dializzato. Il biosensore, applicato all’analisi della colina in tali fluidi biologici, ha fornito valori di concentrazione in buon accordo con quelli riportati in letteratura [1] evidenziando una effettiva deplezione di tale nutriente essenziale durante il trattamento dialitico. Inoltre esperimenti preliminari di simulazione on line incoraggiano una possibile integrazione del biosensore nel sistema operativo allo scopo di seguire l’andamento della colina durante l’intera seduta di dialisi. Riferimenti bibliografici [1] B. Rennick, M. Acara, P. Hysert, B. Mookerjee Kidney Int. 10 (1976) 329 [2] J. R. Saucerman, C. E. Winstead, T. M. Jones J. Assoc. Off. Anal. Chem. 67 (1984) 982 [3] Y. Ikarashi, Y. Maruyama, J. Chromatogr. 616 (1993) 323 [4] T. F. Woodman, B. Johnson, R. K. Marwaha J. Liq. Chromatogr. 5 (1982) 1341 [5] A. Guerrieri, G. E. De Benedetto, F. Palmisano, P. G. Zambonin The Analyst 120 (1995) 2731 [6] A. Guerrieri, F. Palmisano Analytical Chemistry 73(13) (2001) 2875 [7] A. Curulli, S. Dragulescu, C. Cremisini, G. Palleschi Electroanalysis 13 (2001) 236 [8] R. Ciriello, T. R. I. Cataldi, D. Centonze, A. Guerrieri Electroanalysis 12 (11) (2000) 825
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