Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі
Enzymatic reactions are the basis of many biotechnological manufacturing and biomedical diagnostic procedures that require effective methods of monitoring over the reaction course. In the current paper, we present the results of the development of a new approach within the differential microwave die...
Збережено в:
| Видавець: | Publishing house "Academperiodika" |
|---|---|
| Дата: | 2023 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023130 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Організація
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2023130 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20231302023-10-26T13:17:22Z Monitoring of the Enzymatic Reactions Course by Differential Microwave Dielectrometry Method in Real Time Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі Kuznetsova, K.S. Pashynska, V.A. Eremenko, Z.E. Shubnyi, O.I. Martynov, A.V. Prokopenko, A.A. рiдини з великими втратами комплексна дiелектрична проникнiсть ферментативнi реакцiї поширення електромагнiтних хвиль диференцiальна мiкрохвильова дiелектрометрiя фермент трипсин сироватковий альбумiн людини iмуноглобулiн G high loss liquids complex permittivity enzymatic reactions electromagnetic wave propagation differential microwave dielectrometry enzyme trypsin human serum albumin immunoglobulin G Enzymatic reactions are the basis of many biotechnological manufacturing and biomedical diagnostic procedures that require effective methods of monitoring over the reaction course. In the current paper, we present the results of the development of a new approach within the differential microwave dielectrometry method for the non-invasive monitoring of the course of enzymatic reactions based on the complex permittivity changes of these reactive mixture solutions in real time at a fixed frequency of 31.82 GHz. The dynamic studies of the dielectric parameters of selected enzymatic systems containing a protein substrate (immunoglobulin G, human serum albumin) and enzyme trypsin. The developed differential microwave dielectrometry setup has been performed to verify the proposed approach effectiveness for the enzymatic reaction monitoring in biomedical practice and the food industry. Our microwave dielectrometry results have been validated by the results of the UV-Vis spectrophotometry method for selected enzymatic systems. We propose a new approach to use the differential microwave dielectrometry method with high sensitivity (in average 0.5% and 3÷5% for the real and imaginary parts of the complex permittivity, respectively) to estimate the course of enzymatic reactions in real time. Ферментативнi реакцiї є основою багатьох бiотехнологiчних виробничих i бiомедичних дiагностичних процедур, якi потребують ефективних методiв контролю за ходом реакцiї. У данiй роботi представленi результати розробки нового пiдходу методу диференцiальної дiелектрометрiї для неiнвазивного монiторингу перебiгу ферментативних реакцiй на основi комплексних змiн дiелектричної проникностi цих розчинiв реакцiйної сумiшi в реальному часi на фiксованiй частотi 31,82 ГГц. Проведено динамiчнi дослiдження дiелектричних параметрiв видiлених ферментативних систем, що мiстять бiлковий субстрат (iмуноглобулiн G, сироватковий альбумiн людини) та фермент трипсин. Запропоновано застосування розробленої вимiрювальної комiрки мiкрохвильового диференцiйного дiелектрометру для монiторингу ферментативних реакцiй у бiомедичнiй практицi та харчовiй промисловостi. Нашi результати мiкрохвильової дiелектрометрiї пiдтверджено результатами методу спектрофотометрiї UV-Vis для вибраних ферментативних систем. Ми пропонуємо новий пiдхiд до використання методу дiелектрометрiї з високою чутливiстю (2,7 та 1% для дiйсної та уявної частин комплексної дiелектричної проникностi, вiдповiдно) для оцiнки перебiгу ферментативних реакцiй у реальному часi. Publishing house "Academperiodika" 2023-10-20 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023130 10.15407/ujpe68.9.608 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 68 No. 9 (2023); 608 Український фізичний журнал; Том 68 № 9 (2023); 608 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe68.9 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023130/3026 Copyright (c) 2023 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
рiдини з великими втратами комплексна дiелектрична проникнiсть ферментативнi реакцiї поширення електромагнiтних хвиль диференцiальна мiкрохвильова дiелектрометрiя фермент трипсин сироватковий альбумiн людини iмуноглобулiн G high loss liquids complex permittivity enzymatic reactions electromagnetic wave propagation differential microwave dielectrometry enzyme trypsin human serum albumin immunoglobulin G |
| spellingShingle |
рiдини з великими втратами комплексна дiелектрична проникнiсть ферментативнi реакцiї поширення електромагнiтних хвиль диференцiальна мiкрохвильова дiелектрометрiя фермент трипсин сироватковий альбумiн людини iмуноглобулiн G high loss liquids complex permittivity enzymatic reactions electromagnetic wave propagation differential microwave dielectrometry enzyme trypsin human serum albumin immunoglobulin G Kuznetsova, K.S. Pashynska, V.A. Eremenko, Z.E. Shubnyi, O.I. Martynov, A.V. Prokopenko, A.A. Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі |
| topic_facet |
рiдини з великими втратами комплексна дiелектрична проникнiсть ферментативнi реакцiї поширення електромагнiтних хвиль диференцiальна мiкрохвильова дiелектрометрiя фермент трипсин сироватковий альбумiн людини iмуноглобулiн G high loss liquids complex permittivity enzymatic reactions electromagnetic wave propagation differential microwave dielectrometry enzyme trypsin human serum albumin immunoglobulin G |
| format |
Article |
| author |
Kuznetsova, K.S. Pashynska, V.A. Eremenko, Z.E. Shubnyi, O.I. Martynov, A.V. Prokopenko, A.A. |
| author_facet |
Kuznetsova, K.S. Pashynska, V.A. Eremenko, Z.E. Shubnyi, O.I. Martynov, A.V. Prokopenko, A.A. |
| author_sort |
Kuznetsova, K.S. |
| title |
Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі |
| title_short |
Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі |
| title_full |
Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі |
| title_fullStr |
Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі |
| title_full_unstemmed |
Моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі |
| title_sort |
моніторинг перебігу ферментативних реакцій методом диференціальної мікрохвильової діелектрометрії в реальному часі |
| title_alt |
Monitoring of the Enzymatic Reactions Course by Differential Microwave Dielectrometry Method in Real Time |
| description |
Enzymatic reactions are the basis of many biotechnological manufacturing and biomedical diagnostic procedures that require effective methods of monitoring over the reaction course. In the current paper, we present the results of the development of a new approach within the differential microwave dielectrometry method for the non-invasive monitoring of the course of enzymatic reactions based on the complex permittivity changes of these reactive mixture solutions in real time at a fixed frequency of 31.82 GHz. The dynamic studies of the dielectric parameters of selected enzymatic systems containing a protein substrate (immunoglobulin G, human serum albumin) and enzyme trypsin. The developed differential microwave dielectrometry setup has been performed to verify the proposed approach effectiveness for the enzymatic reaction monitoring in biomedical practice and the food industry. Our microwave dielectrometry results have been validated by the results of the UV-Vis spectrophotometry method for selected enzymatic systems. We propose a new approach to use the differential microwave dielectrometry method with high sensitivity (in average 0.5% and 3÷5% for the real and imaginary parts of the complex permittivity, respectively) to estimate the course of enzymatic reactions in real time. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023130 |
| work_keys_str_mv |
AT kuznetsovaks monitoringoftheenzymaticreactionscoursebydifferentialmicrowavedielectrometrymethodinrealtime AT pashynskava monitoringoftheenzymaticreactionscoursebydifferentialmicrowavedielectrometrymethodinrealtime AT eremenkoze monitoringoftheenzymaticreactionscoursebydifferentialmicrowavedielectrometrymethodinrealtime AT shubnyioi monitoringoftheenzymaticreactionscoursebydifferentialmicrowavedielectrometrymethodinrealtime AT martynovav monitoringoftheenzymaticreactionscoursebydifferentialmicrowavedielectrometrymethodinrealtime AT prokopenkoaa monitoringoftheenzymaticreactionscoursebydifferentialmicrowavedielectrometrymethodinrealtime AT kuznetsovaks monítoringperebígufermentativnihreakcíjmetodomdiferencíalʹnoímíkrohvilʹovoídíelektrometríívrealʹnomučasí AT pashynskava monítoringperebígufermentativnihreakcíjmetodomdiferencíalʹnoímíkrohvilʹovoídíelektrometríívrealʹnomučasí AT eremenkoze monítoringperebígufermentativnihreakcíjmetodomdiferencíalʹnoímíkrohvilʹovoídíelektrometríívrealʹnomučasí AT shubnyioi monítoringperebígufermentativnihreakcíjmetodomdiferencíalʹnoímíkrohvilʹovoídíelektrometríívrealʹnomučasí AT martynovav monítoringperebígufermentativnihreakcíjmetodomdiferencíalʹnoímíkrohvilʹovoídíelektrometríívrealʹnomučasí AT prokopenkoaa monítoringperebígufermentativnihreakcíjmetodomdiferencíalʹnoímíkrohvilʹovoídíelektrometríívrealʹnomučasí |
| first_indexed |
2024-03-30T03:10:07Z |
| last_indexed |
2024-03-30T03:10:07Z |
| _version_ |
1804810395005747200 |