Биосенсоры

Рис. 14.2. Схема амперометрического биосенсора

Если холинэстераза иммобилизована с помощью ковалентного связывания, то срок службы биосенсора возрастает Так, датчик, состоящий из рН-электрода с иммобилизованной на поверхности ацетилхолинэсте-разой (путем сшивки глутаровым альдегидом с альбумином), функционирует без изменения характеристик достаточно длительное время. С его помощью определяли паратион и севин на уровне 10 - 10моль/л Продолжигельность анализа 30 мин. Содержание паратиона и севина контролировали по относительному снижению отклика сенсора после внесения в ячейку аликвоты пробы. Заметим, что величина измеиения pH зависит не только от активности фермента, но и от буферной емкости раствора. Поскольку увеличение кислотности происходит лишь на мембране, а в объеме раствора pH остается практически постоянным, обычно применяют высокие (до 0,1 моль/л) концентрации субстрата и ячейки большого (100 мл и выше) объема. Кроме глутарового альдегида для иммобилизации холинэстеразы используют сополимеры акрил- и метакриламида, желатин. В последнем случае стеклянный шарик рН-электрода погружают в 5-10%-й раствор желатина, содержащий фермент, затем высушивают и обрабатывают водным раствором глутарового альдегида. Аналогичные мембраны используют и в датчиках на основе рН-чув-ствительных полевых транзисторов (911. [c.294]

Описаны многочисленные конструкции потенциометрических и амперометрических холинэстеразных биосенсоров [84 . В частности, интерес представляст потенциометрическая система на основе двух платиновых электродов. Измеряемой величиной является потенциал одного из элекфодов, который служит анодом В ячейку вносят раствор бутирил-тиохолиниодида (0,002 моль/л) с pH 7,4. При введении в раствор аликвоты пробы, содержащей холинэстеразу, потенциал анода понижается, причем скорость его изменения АЕ/А1 зависит от природы фермента и концентрации фосфорорганических веществ (систокс, паратион, зарин и др.) в растворе. Пределы обнаружения составляют для зарина - 0,0002, систокса - 0,01 и паратиона - 0,18 мкг/мл. Погрешность определений - [c.293]

Одним из перспективных направлений в использовании ХМЭ является модифицирование их соединениями, которые ускоряют перенос электронов с электрода на деполяризатор (или наоборот). Указанные соединения выполняют роль медиаторов сначала они принимают (или отдают) электроны от электрода, а затем участвуют в быстрых редокс-реакциях с определяемым компонентом. Эти реакции широко используются в амперометрических ферментных биосенсорах, поскольку многие ферменты являются редокс-медиаторами. Разработаны способы иммобилизации хинонов, органических и неорганических ионов, редокс-красителей, ферментов. На сегодняшний день одним из лучших медиаторов является ферроцен - Г] -бис(циклопентадиенил)железа. С электрохимической точки зрения ферроцен представляет собой классическую редокс-пару ( ° = 165 мВ относительно НКЭ), на физические и химические свойства которой можно влиять, вводя заместитель в любое из колец молекулы. [c.487]

Полевые транзисторы (как и биполярные) находят применение в различных аналоговых и цифровых схемах - как с дискретными элементами, так и в интегральных. В последних наиболее широко применяются МДП-транзисторы с индуцированным каналом. Высокое входное сопротивление таких транзисторов является ценным качеством при создании электронных средств для потенциометрических измерений. На основе МДП-транзисторов созданы рН-метрические, ионоселективные и биосенсоры, используемые в биологии и медицине, а также для контроля за содержанием загрязнителей в объектах окружающей среды. В таких сенсорах затвор транзистора выполняет роль индикаторного электрода. [c.34]

К данной группе относят специальные устройства, которые состоят из индикаторного электрода и соединенного с ним гидрофильного слоя, содержащего биокатализатор (ферменты, бактерии, грибы, ткани растений и животных и т.п.). Многие биосенсоры содержат еще и полупроницаемую мембрану. Принцип их действия основан на диффузии определяемого вещества в тонкий слой биокатализатора, в котором протекает индикаторная реакция. При этом определяемое вещество (хотя и не всегда) превращается в форму, пригодную для регистрации потенциометрического сигнала. В качестве биокатализаторов обычно используют ферменты. Можно применять также химические реакции, протекающие в клетках, липосомах или в срезе биологической ткани, прикрепленной к индикаторному электроду. [c.213]

Ферментные электроды представляют собой биосенсоры (см. Сенсоры химические), к-рые позволяют быстро и селективно проводить определение целого ряда компонентов в сложных по составу объектах. [c.80]

Вторая фуппа холинэстеразных биосенсоров представляет собой амперометрические датчики. Индикаторной реакцией, генерирующей аналитический сигнал, является электрохимическое окисление или восстановление продуктов ферментативного гидролиза на поверхности электрода Данные биосенсоры отличаются быстродействием (время измерения 12-15 с) и более высокой чувствительностью по сравнению с потенциометрическими устройствами. При этом обеспечивается постоянство отклика в широком диапазоне концентраций определяемых компонеигов. [c.293]

Применяются самые разнообразные физические трансдьюсеры электрохимические, оптические, термические, пьезоэлекфические, акустические и т.д. В настоящее время наиболее широко используются биосенсоры с электрохимическими преобразователями. Одни из них представляют собой специальный электрод, на который нанесен слой биоматериала, а другие регистрируют ток электрохимической реакции одного из участников ферментативного процесса на поверхности электрода. Первые относятся к потенциометрическим сенсорам, а вторые - к амперометрическим. Функционально биосенсоры сопоставимы с биорецепторами, которые преобразуют реакцию живых организмов на воздействие окружающей среды в электрические сигналы [c.292]

Следует заметить, что большинство биосенсоров разработаны для контроля за содержанием биологически активных веществ и лекарственных препаратов in vivo. В меньшей степени они применяются для контроля за содержанием токсичных веществ в объектах окружающей среды. В этом плане интерес представляют в основном холинэстеразные биосенсоры, прежде всего для определения фосфорорганических соеданений С аналитической точки зрения биосенсоры можно разделить на две группы. [c.292]

Разработаны несколько вариантов иммунохимического определения с электрохимическим контролем некоторых антигенов. Высокая чувствительность достигнута либо за счет использования каталитических токов выделения водорода на ртутном электроде, либо с помощью биосенсора на основе иммобилизованной холинэстеразы. [c.152]

По конструкции и принципу действия амперометрические биосенсоры аналогичны потенциометрическим биосенсорам (раздел 6.4), однако о концентрации определяемого компонента в этом случае судят по изменению тока, а не потенциала. В зависимости от природы определяемого вещества применяют датчики различных типов. Диапазон линейности концентрационной зависимости для амперометрических биосенсоров охватывает от двух до четырех порядков с нижней границей определяемых содержаний от [c.499]

Амперометрические биосенсоры на основе иммобилизованной холинэстеразы представляют собой устройства, позволяющие огфеделять токсичные вещества на более низком уровне, чем в случае потенциометрических датчиков. Можно вьщелить два принципиальных подхода к конструированию амперометрических биосенсоров использование синте-294 [c.294]

Изученный нами впервые электрокатализ кислородной реакции на электродах на основе промотированного ультрадисперсного алмаза УДА показал перспективы использования УДА в электрокатализе и новые области применения этого наноматериала, а именно в качестве углеродного носителя для электрокатализатора как кислородного, так и водородного электродов топливного элемента в электрохимических сенсорах и биосенсорах в электросинтезе и т.д. Особенности УДА, обеспечивающие эти перспективы его использования, можно сформулировать следующим образом [c.94]

За ходом иммунохимической реакции образования комплексов АТ-пестицид можно следить также с помо1цью амперометрического биосенсора на основе иммобилизованной холинэстеразы При этом возможно определение до К) моль/л 2,4-Д кислоты (Ш]. Аналитическим сигналом служит пик на вольтамперофамме при -0,55 В. Его величина зависит не только от активности иммобилизованной на электроде холинэстеразы, но и от содержания пестицида, поскольку молекулы последнего связываются с иммобилизованными в пленку нитроцеллюлозы антителами и [c.303]

БИОСЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ ФЕРМЕНТНЫХ СИСТЕМ [c.500]

В обзоре [84] рзссмотрекы типы биосенсоров, амперометрический отклик которых обусловлен восстановлением тиолов, образующихся при гидролизе тиохолина. Они позволяют определять в основном обратимые ингибиторы Основной недостаток указанных датчиков - пассивация рабочей поверхности при взаимодействии материала электрода с серосодержащими органическими соединениями [c.295]

Амперометрические датчики с ферментными электродами являются наиболее распространенными среди биосенсоров. Существуют два типа таких датчиков. В одном случае определяемый компонент взаимодействует с кислородом в присутствии фермента и регистрируется изменение концентрации О2. В другом - фермент превращает определяемый компонент в вещество, к которому чувствителен электрод. Например, концентрацию глюкозы можно определять по току окисления пероксида водорода, образующегося под действием глюкозоксидазы (ГОД) [c.500]

К прикладной Б. относится разработка ионселек-тивных микроэлектродов для внутриклеточного использования, микроэлектродов для внутриклеточных инъекций электрохимически активных в-в, электрохим. биосенсоров (бактериальные и тканевые электроды) и ионселективных электродов, использующих ионофоры. К медико-биол. приложениям относится изучение внеклеточных электрич. полей и механизмов воздействия внеш. полей и токов на физиол. процессы, включая регенерацию тканей. [c.293]

В заключение этого раздела следует отметить, irro ряд вопросов практического применения и конструирования биосенсоров дпя экологического мониторинга еще не решен и требует дальнейших исследований. Их разрешение приведет к более широкому распространению биосенсоров как средств экомониторинга. Перспективным предсгавляется сочета [c.296]

Принцип работы амперометрических биосенсоров достаточно прост. Определяемый компонент диффундирует через полупроницаемую мембрану в тонкий слой биологического материала, в котором протекает реакция с образованием продуктов, на которые реагирует электрод. Функционально биосенсоры сопоставимы с датчиками живых организмов - биорецепторами, способными преобразовывать сигналы, постзпающие из окружающей среды, в электрические. [c.499]

Разработаны новые поколения электрохимических биосенсеров, основанных на использовании принципов комплексообразования гость-хозяин и биохимической регистрации сигнала. Сочетание ка шксаренов и некоторых ферментов в биочувствительном слое биосенсора позволило предложить способ определения следовых количеств органических кислот и ионов металлов. [c.152]

Кислород восстанавливается на РКЭ в две волны, которые соответствуют образованию Н2О2 при -0,23 В (pH 7) и воды при -1,0 В (pH 7) (в щелочной среде образуется ОН"). Поэтому его удаляют из анализируемых растворов продуванием инертного газа (азот, аргон и др.). Однако способность кислорода восстанавливаться на РКЭ используется в амперометрических биосенсорах и для его определения в биологических жидкостях. [c.454]

Основы современного электрохимического анализа (2003) -- [ c.213 , c.498 ]

Аналитическая химия Том 2 (2004) -- [ c.499 , c.517 ]

Биологическая химия (2002) -- [ c.256 ]

Биология Том3 Изд3 (2004) -- [ c.40 , c.93 , c.96 ]

Ионо-селективные электроды (1989) -- [ c.238 , c.244 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология