Využití elektrochemického DNA biosenzoru při detekci poškození DNA způsobeného genotoxickým 2-nitrofluorenem

Abstract

2-Nitrofluoren (NF) je považován za modelového zástupce nitrovaných polycyklických aromatických uhlovodíků (NPAH) patřících do skupiny mutagenů a karcinogenů. Interakce DNA s genotoxickým 2-nitrofluorenem byla sledována pomocí elektrochemického DNA biosenzoru připraveného z elektrody ze skelného uhlíku (GCE) a nízkomolekulární DNA z lososích spermií. Použity byly techniky elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS), cyklická voltametrie (CV) a square-wave voltametrie (SWV). Za pomoci techniky EIS nebyla pozorována žádná poškozující interakce, která by způsobovala zlomy ve struktuře DNA. Pomocí CV byla ale zjištěna interkalace NF do struktury DNA za vzniku komplexu NF-DNA. Interkalace má za následek snížení počtu elektroaktivních míst schopných podléhat oxidaci, což bylo prokázáno technikou SWV, kdy docházelo ke snížení výšek píku guanosinu a adenosinu. Z důvodu nebezpečného působení NF na strukturu DNA byla vyvinuta elektroanalytická metoda pro jeho stanovení a aplikovatelnost metody byla úspěšně ověřena na modelovém vzorku písku. Pro vývoj byla použita technika diferenční pulsní voltametrie (DPV) v prostředí směsi Brittonova-Robinsonova purfu o pH 7,0 a ethanolu v poměru 7:3 (v/v) a s pravidelnou předúpravou povrchu elektrody. Mez stanovitelnosti (LQ) byla 1. 10-7 M.

2-Nitrofluorene is a model representative of nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons (NPAH) which belongs to a group of mutagens and carcinogens. Interaction of DNA with genotoxic 2-nitrofluorene was monitored by an electrochemical DNA biosensor made of a glassy carbon electrode (GCE) and low molecular weight DNA from salmon sperm. Techniques used are electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV) and square-wave voltammetry (SWV). Using the EIS technique, no damage to DNA, which would cause strand breaks in DNA, was observed, whereas using the CV technique, the intercalation of NF to the structure of DNA was observed, leading to the formation of a NF-DNA complex. The intercalation results in a reduction of electroactive sites which can be oxidized. It was verified using the SWV technique, by which a decrease of the peak heights of adenosine and guanosine was observed. Because of the dangerous effect of NF on the structure of DNA, an electroanalytical method for its determination was developed. An applicability of the method was successfully tested on a model sample of sand. For the development of the technique, differential pulse voltammetry (DPV) was used in a mixture of the Britton-Robinson buffer of pH 7.0 and ethanol in a ratio of 7:3 (v/v) and with a periodic...