اندازه گیری نوروترانسمیتر گلوتامات در مغز موش صحرایی نر با استفاده از زیست حسگر الکتروشیمیایی مبتنی بر آنزیم گلوتامات اکسیداز

گلوتامات اکسیداز (GluOx; EC 1.4.3.11)، به عنوان یک آنزیم اکسیدوردوکتاز، اکسیداسیون گلوتامات را به آلفا-کتوگلوتارات، آمونیاک و هیدروژن پراکساید (H2O2) کاتالیز می کند. در این واکنش مقدار H2O2 متناسب با غلظت گلوتامات بوده و به وسیله ی زیست حسگر الکتروشیمیایی قابل ردیابی است. مانند سایر زیست حسگرهای مبتنی بر آنزیم، گلوتامات اکسیداز یکی از عناصر کلیدی در ساخت زیست حسگرهای گلوتامات است. همچنین این حسگرهای زیستی توانایی شناسایی آنالیت های بیولوژیکی مانند گلوتامین، آمونیاک و کراتینین را دارا هستند. حسگرهای زیستی مبتنی بر گلوتامات اکسیداز در اندازه گیری های کمی و کیفی در شیمی تجزیه، تعیین کیفیت محصولات غذایی و تشخیص زود هنگام اختلالات قلبی و کبدی در بیوشیمی بالینی نیز کاربردهای زیادی دارند. با توجه به اهمیت نوروترانسمیتر عصبی گلوتامات در عملکردهای مختلف مغز، در این مطالعه اندازه گیری آن در مغز موش های صحرایی نر نژاد ویستار با استفاده از حسگر زیستی مورد بررسی قرار گرفت.

برای اندازه گیری گلوتامات، ابتدا یک حسگر زیستی مبتنی بر گلوتامات اکسیداز با تثبیت همزمان آنزیم و چیتوسان بر روی سطح الکترود پلاتینی ساخته شد. سپس حیوانات قربانی و مغز آن ها خارج شده و در بافر فسفات قرار گرفت. سپس بافر فسفات محتوی مغز سانتریفوژ شده تا مخلوطی کاملا یکنواخت ایجاد شود. در نهایت، غلظت گلوتامات در نمونه های مغز با استفاده از زیست حسگر ساخته شده با تکنیک ولتامتری چرخه ای اندازه گیری شد.

نتایج آزمایش های ولتامتری چرخه ای نشان داد که پیک جریان کاتدی زیست حسگر ساخته شده µA  812/0 بود. همچنین منحنی کالیبراسیون حاکی از آن بود که پاسخ حسگر زیستی تا mM  1 خطی بوده و غلظت گلوتامات در نمونه های مغزی برابر با µM  5/63 بوده است.

آزمایش های ولتامتری چرخه ای نشان داد که غلظت H2O2 تولید شده در طی فعالیت کاتالیتیکی گلوتامات اکسیداز، کاملا متناسب با غلظت گلوتامات است. همچنین، این مطالعه نشان داد علی رغم غلظت بسیار ناچیز نوروترانسمیتر گلوتامات، زیست حسگر الکتروشیمیایی مبتنی بر گلوتامات اکسیداز می تواند به طور دقیق آن را از نظر کیفی و کمی در نمونه های بیولوژیکی مانند مغز شناسایی کند.