Detection of Heavy Metal Ions by the Cuvette Assay Measuring Urease Inhibitory Activity

Urease 저해활성 측정 cuvette assay에 의한 중금속 이온 검출

  • Published : 2003.05.31

Abstract

To determine the urease inhibitory activity of various heavy metal ions, a photometric cuvette assay for measuring ammonia production was developed. In this assay, the absorbance values at 630 m were linearly increased according to the ammonia concentrations up to 3.0 mg/l (r : 0.998). The urease inhibitions upon addition of a single species of heavy metal ions were in the decreasing order of Hg(II) > Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) > Zn(II) ions. As expected, the urease inhibitions at a fixed concentration of a single species and at varying concentrations of other species occurred in the additive way. The above results show the applicability of the current method to the selective detection on Hg(II) ions as well as the screening of heavy metal ions possibly present at various samples.

Urease 활성이 중금속 이온에 의하여 저해되는 현상을 알아보기 위하여 발색시약을 사용하는 광학적인 방법으로 효소반응에 의한 암모니아 발생량을 측정하였다. 암모니아 농도에 따른 cuvette assay 시의 흡광도 중가는 암모니아 농도 3.0 mg/l 까지 직선성을 보였으며 이 때의 상관계수는 0.998(r)이었다. 중금속 이온에 의한 urease의 저해활성을 알아보기 위하여 기질에 단일 중금속 이온의 농도별 용액을 가하여 흡광도를 측정한 결과 효소의 저해도는 Hg(II)>Pb(II)>Cu(II)>Cd(II)>Zn(II) 이온의 순으로 나타났다. 한 가지의 중금속 이온 농도를 고정하고 다른 중금속 이온을 각기 다른 농도로 가하면서 urease활성을 측정하였을 때 효소의 저해도는 대체로 개별 중금속 이온에 의한 저해의 총합으로 나타났다. 상기의 결과는 본 연구의 방법이 Hg(II) 이온에 대한 선택적 검출법으로서 뿐만 아니라 여러 형태의 시료 중에 존재가능한 중금속 이온들을 정성적으로 판별하는 방법으로 활용될 수 있음을 보여주었다.

Keywords

References

  1. Hansen, P. D. and Von Usdam, A (1997) New biosensors for environmental analysis. Exs. 81, 109-120
  2. McDonald, J. A. (1994) Environmental biosensors gaining respect. Biosens. Bioelectron. 9, xiii-xiv
  3. Rogers, K. R. and Lin, I. N. (1992) Biosensors for environmental monitoring. Biosens. Bioelectron. 7, 317-321 https://doi.org/10.1016/0956-5663(92)85026-7
  4. Wu, Z., Guan, L., Shen, G. and Yu, R. (2002) Renewable urea sensor based on a self-assembled polyelectrolyte layer. Analyst 127, 391-395 https://doi.org/10.1039/b110050e
  5. Wittekindt, E., Werner, M., Reinicki, A., Herbert, A. and Hansen, P. D. (1996) A rnicrotiter-p1ate urease inhibition assaysensitive, rapid and cost-effective screening for heavy metals in water. Environ. Technol. 17, 597-603 https://doi.org/10.1080/09593331708616423
  6. Meier, H., Lantreibecq, H. and Tranh Minh, C. (1992) Application and automation of flow injection analysis (FIA) using fast responding enzyme glass electrodes to detect penicillin in fermentation broth and urea in human serum. J. Autom. Chem. 14, 137-143 https://doi.org/10.1155/S1463924692000269
  7. Clark Jr, J. M. and Switzer, R. L. (1977) Photometry. In Experimental biochemistry. Freeman, San Francisco. pp. 5-13
  8. Vel Krawczyk, T. K., Moszczynska, M. and Trojanowicz, M. (2000) Inhibitive determination of mercury and other metal ions by potentiometric urea biosensor. Biosens. Bioelectron. 15, 681691 https://doi.org/10.1016/S0956-5663(00)00085-3
  9. Preininger, C. and Wolfbeis, o. (1996) Disposable cuvette test with integrated sensor layer for enzymatic determination of heavy metals. Biosens. Bioelectron. 11, 981-990 https://doi.org/10.1016/0956-5663(96)87657-3
  10. Concon, J. M. (1988) In Food toxicology. Contaminants and additives. Marcel Dekker Inc., New York, pp. 1033-1149