The development of potentiometric biosensors diagnosised for phenylketonuria (PKU)

Fenilketonüri (PKU), yenidoğan bebeklerde fenilalanin hidroksilaz enzim yetersizliğinden kaynaklanan ve tedavi edilebilir zeka geriliklerinin en önemli nedeni olan bir hastalıktır. Fenilketonuri hastalığının teşhisi için, plazma'da fenilalanin miktarını tayin eden potansiyometrik biyosensörlerin ve ölçüm yöntemlerinin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Geliştirilen potansiyometrik enzim biyosensörler, yeni bir teknoloji kullanılarak ilk kez laboratuarlarımızda geliştirilen mikro büyüklükte bütünüyle katı-hal (kompozit) NH4+ seçici elektrotların yüzeyine, fenilalanin dehidrogenaz ve fenilalanin amonyak liyaz gibi, enzimlerin immobilizasyonu ile hazırlandı. Fenilalanin dehidrogenaz enzimi ile hazırlanan biyosensör çalışmadı. Fenilalanin amonyak liyaz enzimi ile hazırlanan biyosensörün seçiciliği, tayin limiti, kullanım ömrü, cevap zamanı ve tekrarlanabilirliği gibi potansiyometrik performansını ortaya koyan özellikler, durgun ve hareketli ortamlarda (akış-enjeksiyon sistemi gibi) belirlendi. Performansları belirlenen biyosensörler, fenilalanin ilavesi yapılmış fosfat tampon çözeltilerine ve Ondokuz Mayıs Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesinden temin edilen gerçek plazma örneklerine fenilalanin tayini için uygulandı. Elde edilen veriler Ondokuz Mayıs Üniversitesi Tıp Fakültesi merkez laboratuarında uygulanmakta olan yüksek basınç sıvı kromatografi (HPLC) yöntemiyle elde edilen değerlerle karşılaştırmalı olarak incelendi. Verilerin merkez laboratuvarındaki ölçüm değerleriyle uyum içerisinde olduğu görüldü. Bütün bu sonuçlar geliştirilen fenilalanin biyosensör ve buna dayalı ölçüm yöntemin fenilketonüri hastalığının rutin tayininde etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.Phenylketonuria (PKU) is arised by deficiency of phenylalanine hydroxilase enzyme of newborn babies and assumed to be the main reason of treatable IQ defficiencies. The development of potentiometric phenylalanine biosensor that could be applied for the measurement of phenylalanine levels in the blood as an indicator. Potentiometric biosensors developed in respect to the above aim were prepared by immobilization of phenylalanine dehydrogenase and phenylalanine ammonia lyase enzymes onto the surface of micro-sized all solid-state (composite) NH4+ selective electrode membrane that are invented in our lab with a novel sensor fabrication technology. Phenylalanine biosensor prepared with phenylalanine dehydrogenase didn?t work. Potentiometric performance characteristics of the developed micro sized biosensors prepared with phenylalanin ammonia lyase such as selectivity, sensitivity, detection limit, response time, life time and reproducibility were examined under static and dynamic conditions e.g. flow injection analysis by using a computer-controlled potentiometric measuring system. Then the sensors were evaluated for the determination of phenylalanine via applying standard phenylalanine solutions and real plazma samples provided from medical Hospital of Ondokuz Mayıs University. The obtained data from the real plazma samples was comperatively examined with the data received by the HPLC method that has been in use for long time in the hospital. The data obtained from the micro-sized biosensors was in agreement with the data obtained from the HPLC method. Overall the results indicate that the phenylalanine biosensor and the method of the measurement developed here could be efficiently applied for the rutin analysis of the phenylketonuria disease