НОВЫЙ ТИП БИОДАТЧИКА НА ОСНОВЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДНК
А _ __ It'ft
С.Г. Скуридин , В.А. Дубинская , М.А. Тимаков , Л.Б. Ребров , В.А. Быков , Ю.М. Евдокимов
‘Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Ул. Вавилова, 32, 119991 Москва, Россия "Научно-исследовательский и учебно-методический центр биомедицинских технологий ВИЛАР Ул. Красина, 2, 123056Москва, Россия "‘Российский университет дружбы народов Ул. Миклухо-Маклая, 8, 117198 Москва, Россия
Впервые получены равновесно набухшие и проницаемые для низкомолекулярных веществ гидрогели, в которых иммобилизированы частицы холестерической жидкокристаллической дисперсии ДНК. В этих частицах соседние молекулы ДНК “сшиты” наномостиками, состоящими из чередующихся молекул дауномицина и ионов Си2+. На примере гипора-мина продемонстрирована возможность использования таких гидрогелей в качестве интегральных биодатчиков пленочного типа. Оптический сигнал, генерируемый биодатчиками пленочного типа, легко регистрируется при помощи портативного дихрометра СКД-2.
Введение.
Современная медицина, фармацевтическая и пищевая промышленность ведут активные поиски и разработки биологически активных соединений (БАС) и, соответственно, нуждаются в новых и высокоспецифичных тест-системах для научных исследований, контроля качества и оценки безопасности медицинских, пищевых, парфюмерно-косметических и других продуктов для человека. Проблемы, связанные с созданием подобных тест-систем, являются объектом исследований новой биотехнологической дисциплины, получившей название аналитическая биотехнология, одним из достижений которой является создание биосенсоров.
На основе двухцепочечных молекул ДНК, фиксированных в пространственной структуре частиц холестерической жидкокристаллической дисперсии (ХЖКД), созданы молекулярные конструкции (МК) микроскопического размера (~ 0,5 мкм) [1-4]. Каждая МК представляет собой частицу ХЖКД ДНК, в которой соседние молекулы нуклеиновой кислоты “сшиты” наномостиками, состоящими из чередующихся ионов Си2+ и молекул антрациклинового антибиотика - дауномицина (ДАУ). В состав одного наномостика входят 6 атомов меди и 5 молекул ДАУ [5; 6].
Формирование МК ДНК сопровождается появлением аномального сигнала в спектре кругового дихроизма (КД) в области поглощения хромофоров ДАУ (Ä-макс. ~ 550 нм) [7]. Возникновение аномального сигнала в спектре КД связано с анизотропным расположением молекул ДАУ в составе наномостиков [8].
Разрушение мостиковых структур сопровождается исчезновением аномального оптического сигнала [9]. Это обстоятельство открыло возможность для использования МК ДНК в медицинской биотехнологии в качестве нового типа биодатчиков (интегральных жидкокристаллических микрочипов [10]), позволяющих идентифицировать генотокси-канты растительного происхождения, которая была реализована в работе [10]. Стратегия выявления генотоксикантов растительного происхождения при помощи интегральных жидкокристаллических микрочипов ДНК детально описана в работе [11].
Аналитические возможности жидкокристаллических микрочипов ДНК были оценены на примере алпизарина, гипорамина, хаменерина и ханерола [10,11]. При этом были достигнуты пределы обнаружения фитопрепаратов (Cm¡n ~ 0,5 мкг/мл), сопоставимые с пределами их определения при помощи классических (био)химических методов или превышающие их.
Основная трудность при использовании МК в качестве биодатчиков - недостаточная временная стабильность их оптических свойств. Эта нестабильность связана с тем, что при длительном хранении (свыше недели) в результате седиментации реальная концентрация частиц МК ДНК в растворе уменьшается. Такое уменьшение сопровождается неконтролируемым изменением генерируемого ими аномального оптического сигнала.
Учитывая это обстоятельство, представляло интерес стабилизировать МК ДНК (а, следовательно, и генерируемый ими оптический сигнал) за счет включения этих структур в состав гидрогеля, не нарушающего их физико-химических свойств.
Цель настоящей работы — получение гидрогеля, содержащего разделенные в пространстве единичные частицы МК ДНК, т.е. в создании биодатчика по принципу своего функционирования аналогичного “биодатчикам пленочного типа”.
Материалы и методы.
Использовали дополнительно очищенный от примесей [12] и деполимеризован-ный препарат ДНК из эритроцитов цыплят (“Reanal”, Венгрия) с молекулярной массой ~ (0,3-0,7)-106 Да. Нативность деполимеризованного препарата ДНК контролировали по величине гиперхромного эффекта (~ 35%), сопровождающего кислотную денатурацию двухцепочечных нуклеиновых кислот [13]. Концентрацию ДНК в водно-солевых растворах определяли спектрофотометрически, пользуясь известным значением молярного коэффициента поглощения ДНК (е259 - 6600 M'’-см'1 [14]).
Препараты полиэтиленгликоля (ПЭГ; “Serva”, Германия; молекулярная масса ПЭГ 4000 Да) и ДАУ (“Sigma”, США) использовали без дополнительной очистки. Концентрацию ДАУ в исходном растворе определяли спектрофотометрически, пользуясь значением его молярного коэффициента поглощения (е475 = 12000 M''-см"1 [15]). Исходный раствор ДАУ хранили при 4°С в светонепроницаемом контейнере и использовали не ранее, чем через сутки после приготовления.
Водно-солевые растворы ДНК, ПЭГ и NaCl готовили на 10'2 М Ка+-фосфатном буфере (pH ~ 7,0), а затем фильтровали для удаления возможных механических примесей через мембранные фильтры (“Millipore”, США) с диаметром пор 0,8 мкм.
0,1 М раствор СиС12 готовили, растворяя навеску CuC12-2H20 (“Aldrich”, США) в дистиллированной воде, и далее использовали для приготовления 0,001 М раствора СиС12.
Противовирусный и противомикробный препарат гипорамин (сухой очищенный экстракт из листьев облепихи крушиновидной (Hippophae rhamnoides L.) семейства лоховых (Eleagnaceae), предоставленный НИЦ БМТ ВИЛАР), представляющий собой полифенольный комплекс галлоэлаготаннинов, биологически активными компонентами которого являются гидролизуемые таннины, использовали
без дополнительной очистки. Исходный раствор гипорамина (С ~ 2 мг/мл) готовили, растворяя его навеску в дистиллированной воде.
ХЖКД ДНК формировали, пользуясь методикой, подробно описанной в работах [16; 17].
Синтез макромономера ПЭГ и способ получения на его основе гидрогелей, содержащих частицы ХЖКД ДНК, описаны в работах [18; 19].
Спектры поглощения регистрировали при помощи спектрофотометра (“Бресогс! М40”, Германия), а спектры КД — при помощи портативного дихрометра СКД-2 [20]. Во всех случаях использовали прямоугольные кварцевые кюветы с длиной оптического пути 1 см.
Результаты и их обсуждение.
Гидрогели, содержащие МК ДНК, были получены в результате использования следующей технологии.
На первой стадии иммобилизовали в гидрогеле частицы ХЖКД ДНК. Для этого метакрилатные макромономеры ПЭГ использовали сначала для фазового исключения ДНК, т.е. для образования ХЖКД [18; 19], а затем полимеризовали их в присутствии радикальных инициаторов, что приводило к образованию гидрогеля.
На рис. 1 приведены спектры КД, зарегистрированные до (кривая 1) и после (кривая 2) полимеризации раствора, содержащего ХЖКД ДНК, а также показан спектр КД ХЖКД ДНК, сформированной в водно-солевом растворе коммерческого препарата ПЭГ (кривая 3). Сопоставление данных рис. 1 свидетельствует о том, что иммобилизация частиц ХЖКД ДНК в гидрогеле существенно не влияет на форму и амплитуду аномальной полосы в спектре КД. Полученные на основе модифицированного ПЭГ гидрогели являются оптически изотропными, характеризуются высокой прозрачностью и сохраняют при соблюдении не очень жестких условий хранения (влажность, температура) характерную для ХЖКД ДНК аномальную оптическую активность, по крайней мере, в течение нескольких месяцев после их приготовления. Это означает, что стабильность ХЖКД ДНК в составе полученного синтетического полимерного матрикса является достаточно высокой.
* .
Л
•30
Рис. 1. Спектры КД ХЖКД ДНК (кривые 1 и 3) и гидрогеля, содержащего
частицы ХЖКД ДНК (кривая 2) 1И
Примечание: 1 - спектр КД ХЖКД ДНК, сформированной в водно-солевом растворе химического производного (“макромономера”) ПЭГ;
2 - спектр КД гидрогеля, содержащего частицы ХЖКД ДНК, полученного в результате полимеризации “макромономера” ПЭГ;
3 - спектр КД ХЖКД ДНК, сформированного в водно-солевом растворе коммерческого препарата ПЭГ.
Спэг = 170 мг/мл; молекулярная масса ПЭГ = 6000 Да;
0,3 М ИаСІ + 10'2 М Ыа -фосфатный буфер (pH ~ 7,0)
X, НМ
На второй стадии получали гидрогель, содержащий в своем составе частицы ХЖКД комплекса (ДНК-ДАУ). Для этого гидрогель, полученный на первой стадии, помещали в ПЭГ-содержащий водно-солевой раствор ДАУ и выдерживали в этом растворе в течение времени, необходимого для проникновения ДАУ в гидрогель. При этом подбирали такую концентрацию ДАУ, которая достаточна для создания условий, при которых ДАУ образует с ДНК комплекс, в составе которого молекулы антибиотика доступны для реакции хелатообразования [4].
На рис. 2, в качестве примера, приведен спектр КД гидрогеля, помещенного в ПЭГ-содержащий водно-солевой раствор ДАУ. Появление интенсивной отрицательной полосы с максимумом при А, ~ 500 нм, по своей форме аналогичной форме полосы поглощения ДАУ (см. вставку на рис. 2), свидетельствует о диффузии молекул ДАУ в гидрогель в неповрежденном состоянии и формировании комплекса с молекулами ДНК, образующими ХЖКД. Амплитуда полосы при X ~ 500 нм тем выше, чем больше молекул ДАУ интеркалирует (встраивается) между парами оснований молекул ДНК [19; 211.
X, нм
Рис. 2. Спектр КД гидрогеля, содержащего частицы ХЖКД ДНК, обработанного ДАУ:
Сднк = 19,92 мкг/мл; СПэг = 170 мг/мл; молекулярная масса ПЭГ = 4000 Да;
0,3 М №С1 + 10'2 М Ж1-фосфатный буфер (pH ~ 7,0); Сдду = 25,764-10‘6 М;
ДА = (Аь - Аа)'10'6 оптич. ед.; толщина гидрогеля ~ 3 мм; температура 22°С.
На вставке', спектр поглощения водно-солевого раствора ДАУ.
0,3 М №С1 + 10"2 М Ыа+-фосфатный буфер (pH ~ 7,0);
Сдду = 8,3-10"6 М
Следует отметить, что молекулы ДАУ, интеркалировавшие между парами оснований ДНК, недоступны для химических реакций, в частности, реакций хелатообразования. В то же время молекулы ДАУ, образующие “внешний” комплекс, доступны для химических реакций, но в силу своего изотропного расположения вблизи молекулы ДНК не выявляются при помощи спектроскопии кругового дихроизма.
Таким образом, данные рис. 2 позволяют утверждать, что гидрогель на основе модифицированного ПЭГ обеспечивает условия для диффузии не только ДАУ, но и других биологически активных соединений (БАС) близкой молекулярной массы в их исходной форме.
На третьей стадии получали гидрогель, содержащий в своем составе частицы МК ДНК. Для этого гидрогель, в котором обеспечены условия как для интеркаля-ции ДАУ, так и образования “внешнего” комплекса (вторая стадия), помещали в водно-солевой раствор ПЭГ, содержащий ДАУ и ионы Си2+. Диффузия ионов Си2+ в гидрогель, содержащий частицы ХЖКД комплекса (ДНК-ДАУ), сопровождается амплификацией полосы, расположенной в области поглощения ДАУ (рис. 3). Эта полоса отражает образование наномостиков, состоящих из чередующихся молекул ДАУ и ионов Си2+. В результате образования наномостиков формируется жесткая трехмерная МК.
X, нм
Рис. 3. Спектры КД (кривые 2-6), характеризующие кинетику формирования наномостиков между молекулами ДНК, фиксированными в пространственной структуре частиц ХЖКД, предварительно иммобилизованных в гидрогеле:
Сднк = 19,92 мкг/мл; СПэг = 170 мг/мл; молекулярная масса ПЭГ = 4000 Да;
0,3 М №С1 + 10'2 М №+-фосфатный буфер (pH ~ 7,0);
Сдду = 25,764-10'6 М; ССи = 9,901-Ю'^М
Согласно полученным данным МК ДНК в составе гидрогеля характеризуются высокой стабильностью.
Поскольку МК ДНК является трехмерным образованием, очевидно, что ее стабильность зависит уже не от осмотического давления внешнего растворителя, а определяется числом и свойствами наномостиков. Это обстоятельство определяет наличие у МК ДНК целого ряда специфических особенностей (в частности, способность МК ДНК существовать в обычном водно-солевом растворе), отсутствующих
у частиц ХЖКД ДНК. Это означает, что существует принципиальная возможность получения оптически активных равновесно набухших гидрогелей, содержащих в своем составе частицы ХЖКД ДНК после превращения этих частиц в пространственно зафиксированную МК.
На рис. 4 приведены спектры КД гидрогеля, содержащего МК ДНК, до (кривая 1) и после его набухания в водно-солевом растворе в присутствии ДАУ и ионов Си + (кривая 2). Несмотря на то, что гидрогель достиг максимальной степени набухания (о чем свидетельствует практически двукратное увеличение его массы от 0,458 до
0,793 г), он продолжает оставаться в оптически активном состоянии. Уменьшение амплитуды полосы в спектре КД такого гидрогеля связано с увеличением его объема за счет “всасывания” внешнего раствора.
X, нм
Рис. 4. Спектры КД гидрогеля, содержащего частицы МК ДНК:
кривая 1 — до и кривая 2 — после его набухания в водно-солевом (0,3 М ЫаС1 + 10'2 М №+-фосфатный буфер) растворе в присутствии ДАУ (СдЛУ = 25,764-10'6 М) и ионов меди (ССи = 9,901 -10‘б М) кривая 3 - спектр КД равновесного набухшего гидрогеля, содержащего частицы МК ДНК, обработанного гипорамина.
ДА = (А,, - Ак)-10 б оптич. ед.; температура 22°С
Таким образом, гидрогель, содержащий частицы МК ДНК, во-первых, легко набухает при контакте с водной средой, увеличивая свой объем за счет “всасывания” внешнего раствора, и, во-вторых, большая часть объема гидрогеля (более 80%) занята водой [19], что обеспечивает возможность диффузии молекул низкой молекулярной массы (в частности БАС) через поры гидрогеля.
Приведенные выше результаты позволяют утверждать, что предложенный подход, учитывающий свойства синтетических полимерных матриксов на основе мак-
ромономеров ПЭГ, а также физико-химические и структурные особенности МК ДНК, позволил получить равновесно набухшие, оптически активные и проницаемые для низкомолекулярных БАС гидрогели, содержащие жидкокристаллические структуры ДНК.
Сочетание физико-механических свойств гидрогеля с аналитическим критерием в виде легко детектируемой полосы в спектре КД открывает возможность для использования таких гидрогелей в качестве интегрального биодатчика для определения БАС, “мишенью” которых являются структурные элементы МК ДНК (в частности, либо молекулы ДНК, либо компоненты наномостика).
В качестве примера БАС, способного диффундировать в гидрогель и разрушать содержащиеся в его составе МК ДНК, был использован гипорамин. Выбор гипора-мина обусловлен тем, что в его состав входят таннины, склонные к формированию комплексов с ионами двухвалентных металлов, в частности с ионами Си2+ [10; 11]. Это обстоятельство определяет его способность “экстрагировать” в результате вторичного комплексообразования ионы Си2+ из состава наномостиков и разрушать МК ДНК. Разрушение МК ДНК должно сопровождаться исчезновением аномальной полосы в спектре КД при Хмакс. ~ 550 нм.
На поверхность кусочка гидрогеля размером 6 х 3 х 20 мм нанесли 20 мкл исходного раствора гипорамина, поместили гидрогель, обработанный гипорамином, в чашку Петри, дали гипорамину продиффундировать в гидрогель, а затем зарегистрировали его спектр КД в интервале длин волн 400-750 нм.
Данные рис. 4 (спектр 3), свидетельствуют о том, что в спектре КД гидрогеля, обработанного гипорамином, аномальная оптическая активность отсутствует. Полученный результат свидетельствует о том, что гипорамин не только легко диффундирует в гидрогель, но и разрушает МК ДНК.
Таким образом, привлекательные физико-химические свойства и высокая стабильность полученных гидрогелей в сочетании с аналитическим критерием (в виде легко детектируемой полосы в спектре КД, расположенной в видимой области) показывают, что эти гидрогели можно использовать в качестве интегральных биодатчиков “пленочного типа”, предназначенных для быстрого и эффективного скрининга противовирусных и противомикробных фитопрепаратов, “мишенью” которых является генетический материал клетки, в тех случаях, когда другие лабораторные методы не могут быть применимы или не дают надлежащего эффекта.
Не исключено также, что полученный гидрогель можно использовать в качестве “оптического диффузометра” при анализе механизма транспорта БАС, разрушающих наномостики, и определения их коэффициентов диффузии.
Заключение.
Путем радикальной полимеризации метакрилатных макромономеров ПЭГ получены гидрогели, содержащие в своем составе частицы холестерической жидкокристаллической дисперсии (ХЖКД) ДНК. На основе частиц ХЖКД ДНК, иммобилизованных в гидрогеле, созданы пространственно зафиксированные молекулярные конструкции (МК) ДНК. Сохранение аномальных оптических свойств МК ДНК за пределами “граничных” условий формирования частиц ХЖКД ДНК позволило получить равновесно набухшие и оптически активные гидрогели, проницаемые для низкомолекулярных БАС. Такие гидрогели можно рассматривать в качестве нового перспективного биоматериала, предназначенного для создания современной тест-системы с высокой разрешающей способностью и специфичностью, позволяющей оценить возможное повреждающее действие на генетический материал клетки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Евдокимов Ю.М., Соляное В.И., Мчедлишвили Б.В и др. Молекулярное конструирование на основе двухцепочечных нуклеиновых кислот и синтетических полинуклеотидов для создания интегрального биодатчика // Сенсорные системы. — 1999.— Т. 13. —№ 1, —С. 82-91.
2. Yevdokimov Yu.M., Salyanov V.I., Zakharov M.A. A novel type of microscopic chip based on double-stranded nucleic acids.// Lab on a Chip, 2001. — Vol. 1. — No 1.
— P. 35-41.
3. Евдокимов Ю.М., Соляное В.И., Нечипуренко Ю.Д. и др. Молекулярные конструкции (суперструктуры) с регулируемыми свойствами на основе двухцепочечных нуклеиновых кислот // Молекуляр. Биология. — 2003. — Т. 37. — № 2. — С. 340-355.
4. Скуридин С.Г., Амирова С.Р., Григоренко Н.А. и др. Молекулярные конструкции на основе жидких кристаллов двухцепочечных молекул нуклеиновых кислот: образование, свойства, практическое использование // Жидкие кристаллы и их практическое использование. — 2003. — № 3. — С. 48-68.
5. Никифоров В.Н., Кузнецов В.Д., Нечипуренко Ю.Д. и др. Магнитные свойства меди в составе наномостиков, образованных между фиксированными в пространстве молекулами ДНК // Письма в ЖЭТФ. — 2005. — Т. 81. — № 6. — С. 327-329.
6. Yevdokimov Yu.M., Skuridin S.G., Nechipurenko Yu.D. et al. Nanoconstructions based on double-stranded nucleic acids // Int. J. Biol. Macromol., — 2005. — Vol. 36. — No 1-2. —P. 103-115.
7. Евдокимов Ю.М., Соляное В.И., Скуридин С.Г. Молекулярное конструирование для усиления оптического сигнала, генерируемого жидкокристаллической дисперсией ДНК // Докл. акад. наук. — 1994. — Т. 338. — № 6. — С. 827-829.
8. Belyakov V.A., Orlov V.P., Semenov S. V. et al. Comparison of calculated and observed CD spectra of liquid crystalline dispersions formed from double-stranded DNA and from DNA complexes with coloured compounds // Liq. Crystals. — 1996. — Vol.
20, —No 6, —P. 777-784.
9. Yevdokimov Yu.M., Salyanov VI., Lortkipanidze G.B. et al. Sensing biological effectors through the response of bridged nucleic acids and polynucleotides fixed in liquid-ciystalline dispersions // Biosens. Bioelectron., — 1998. — Vol. 13. — No 3-4. — P. 279-291.
10. Скуридин С.Г., Дубинская В.А., Захаров M.A. и др. Выявление фармацевтических субстанций с комплексообразующими свойствами при помощи биоаналитиче-ской тест-системы на основе интегральных жидкокристаллических микрочипов ДНК // Жидкие кристаллы и их практическое использование. — 2005. — № 4 (в печати).
11. Скуридин С.Г., Дубинская В.А., Ирлянов Д.И. и др. Выявление генотокси-кантов растительного происхождения при помощи биоаналитической тест-системы на основе жидкокристаллических биодатчиков ДНК // Сенсорные системы. — 2006.
■— Т. 20. — № 1 (в печати).
12. MarmurJ. - A procedure for the isolation of deoxyribonucleic acid from microorganisms 11 J. Mol. Biol., — 1961. — Vol. 3. — No 2. — P. 208-216.
13. Кочетков H.K., Будовский Э.И., Свердлов ЕД. и др. Органическая химия нуклеиновых кислот. — М.: Химия, 1970. — 720 с.
14. Maniatis Т., Sambrook J., Fritsch E.F. Molecular cloning: A laboratory manual Cold Spring Harbor. — N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. — P. 1.33-1.38, 1.40-1.44.
15. Gabbay E.J., Grier D., Fingerle R.E., Reimer R., et al. Interaction specificity of the anthracyclines with deoxyribonucleic acid // Biochemistry. — 1976. — Vol. 15. — No 10, —P. 2062-2076.
16. Евдокимов Ю.М. - Жидкокристаллические дисперсии нуклеиновых кислот // Изв. АН СССР (серия “Физическая”). — 1991. — Т. 55. — № 9. — С. 1804-1816.
17. Yevdokimov Yu.M., Skuridin S.G., Lortkipanidze G.B. Liquid-crystalline dispersions of nucleic acids // Liq. Crystals. — 1992. — Vol. 12. — No 1. — P. 1-16.
18. Казанский К.С., Скуридин С.Г., Кузнецова В.И. и др. Полиэтиленоксидные гидрогели с иммобилизованными частицами жидкокристаллической дисперсии дезоксирибонуклеиновой кислоты //Высокомол. соед. — 1996. — Т. 38. — № 5. — С. 875-883.
19. Евдокимов Ю.М., Казанский К.С., Скуридин С..Г и др.. Полифункциональ-ный жидкокристаллический композит на основе двухцепочечной нуклеиновой кислоты и способ его получения. Патент РФ на изобретение № 2224781, 2004.
20. Компанец О.Н. Портативные оптические биосенсоры для определения биологически активных и токсичных соединений // Успехи физ. наук. — 2004. — Т. 174, —№6, —С. 686-690.
21. Скуридин С.Г., Евдокимов Ю.М. Частицы жидкокристаллических дисперсий ДНК как основа для создания чувствительных элементов биосенсоров // Биофизика.
— 2004. — Т. 49. — № 3. — С. 468-485.
NOVEL TYPE OF BIOSENSING UNIT BASED ON THE MOLECULAR CONSTRUCTION OF DNA
S.G. Skuridin*, V.A. Dubinskaya**, M.A. Timakov***, L.B. Rebrov**, V.A. Bykov***, YU.M. Yevdokimov*
*Engelhgardt Institute of Molecular Biology of the Rassian Academy of Sciencts Vavilova sir., 32, 119991 Moscow, Russia
‘‘Scientific Research and Education Methodical Center of Biomedical Technology Krasina str., 2, 123056 Moscow, Russia
***Departament of general pharmaceutical and biomedical technology Peoples’ Friendship University of Russia Miklukho-Maklaya St., 8, 117198 Moscow, Russia
The swollen and semipenetrable hydrogels containing immobilized particles of the DNA cholesteric liquid-crystalline dispersion were created for the first time. The adjacent DNA molecules fixed in the spatial structure of these particles were crosslinked by nanobridges, consisting of alternating daunomycin molecules and copper(II) ions. The possibility of application of these hydrogels as disposible integral biosensing units was demonstrated for the case of hiporhamin. The optical signal generated by disposible biosensing units is easy detected by the portable SCD-2 di-chrometer.