Датчик амперометрический

Другим перспективным направлением в разработке амперометрических биосенсоров является создание устройств, основанных на иммунологических реакциях. Принцип иммунного анализа заключается во взаимодействии исследуемого вещества, называемого антигеном (АГ), со специфически связывающимся с ним антителом (АТ) с образованием комплекса АГ -АТ. При фиксированной концентрации антитела (антигена) равновесное отношение концентраций связанного и свободного антигена (антитела) зависит от его общей концентрации. Таким образом, неизвестную концентрацию антигена (антитела) можно определить при помощи фиксированного количества меченых антител (антигенов). Для этого антиген или антитело метят ферментами. Разработанные к настоящему времени иммуноферментные амперометрические датчики можно классифицировать следующим образом [c.506]

Среди амперометрических датчиков наиболее известен кислородный электрод Л. Кларка, предложенный в 1956 г. для измерения парциального давления кислорода в крови. Мембраны кислородных датчиков изготовляются из полиэтилена, полипропилена, тефлона, они пропускают только кислород, который восстанавливается при потенциале 0,7 В [c.92]

Электрохимические реакции, протекающие на поверхности датчика (электрода) в амперометрических сенсорах, генерируют в электродной системе ток, функционально связанный с концентрацией определяемого вещества. Одной из важнейших областей применения амперометрических сенсоров является определение кислорода в воде и воздухе. Для этого используют электроды Кларка (см. раздел 14.1), генерирующие ток, пропорциональный концентрации Ог. Селективность таких сенсоров определяется природой материала электрода, точнее, его поверхности, а следовательно, и величиной потенциала, при котором протекает электрохимическая [c.553]

АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ В ИММУНОФЕРМЕНТНОМ АНАЛИЗЕ [c.506]

Газовые электроды обоих типов неоднократно применяли для изготовления ферментных электродов. В связи с употреблением газовых электродов в качестве индикаторных для ферментных нельзя не упомянуть кислородный электрод, предложенный Кларком. Этот электрод нами не рассматривается, так как является не потенциометрическим, а амперометрическим датчиком. Описание кислородного электрода Кларка и некоторых его модификаций можно найти в работах [286]. [c.126]

Рис. 18.3. Градуировочные кривые амперометрического и потенциометрического рН-датчика.

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]

Если внутренний электролит амперометрического датчика отделить от анализируемого раствора мембраной, содержащей биологический материал ферменты, ткани растений и животных, бактерии, дрожжи, антигены/антитела, липосомы, органеллы, рецепторы, ДНК, то такой датчик приобретает специфическую чувствительность к определяемым компонентам. На рис. 14.2 приведена 498 [c.498]

Автоматический потенциометрический концентратомер остаточного хлора в воде АПК-01 М, в основу которого положен амперометрический метод, разработан СКБ аналитического приборостроения. В датчик (рис. 72), кроме анализируемой во- [c.168]

Примером использования амперометрического метода для аналитических целей может служить датчик для определения концентрации растворенного молекулярного кислорода в водных растворах (главным образом в биологических жидкостях), предложенный в 1953 г, Л. Кларком. [c.389]

Вращающийся Аи-электрод применяют и при амперометрическом определении цианид- и хромат-ионов при совместном присутствии. Для поддержания высокой чувствительности и воспроизводимости Ап-электрода предусмотрена его промежуточная поляризация. Описана конструкция датчика для амперометрических измерений концентрации цианид- и хромат-ионов в сточных водах цехов гальванических покрытий. В качестве измерительного электрода-датчика выбран золотой вспомогательным электродом служит каломельный. Амперометрический способ позволяет с достаточной степенью точности измерять концентрацию хромат-и цианид-ионов в сточных водах при содержании их от 0,1 до 1,0 мг л-, u(II), Ni(II), Zn(Il), Fe(II) в количестве до 250 мг/л не оказывают влияния на величину измеряемого диффузионного тока хлорид-ионы в концентрации больше 50 мг л и большие количества Fe (III) мешают определению. [c.163]

Из обсуждения в связи с рис. I. 8, I. 9 и III. 2 следует, что чем ниже потенциал, тем труднее избежать влияния кислорода. При этом на электроде устанавливается смешанный потенциал, зависящий от активности восстановленной формы системы (или систем) и состояния поверхности электродов. В этих условиях трудно рассчитывать на строгие зависимости между жизнедеятельностью микроорганизмов и показаниями электродов. Во многих работах изменение потенциалов Pt-электродов связывали исключительно с р , но такая зависимость носит качественный характер и вряд ли имеет теперь практический смысл, так как получены надежные амперометрические, датчики концентрации растворенного кислорода [254]. В то же время участие кислорода в электродном процессе можно исключить путем использования соответствующих электродов. [c.134]

В. Электрохимические методы. Существует несколько типов приборов с погружным датчиком (полярографическим или амперометрическим), который может быть использован для прямого определения содержания кислорода или процента насыщения, определяемого при сравнении анализируемой пробы с водой с известным содержанием кислорода. [c.349]

К настоящему времени имеется два типа ферментных электродов с амперометрическим и потенциометрическим способами контроля. В основе первого лежит преимущественно кислородный электрод при потенциометрическом контроле в качестве датчика используются многие ионоселективные электроды, в том числе и газовые. [c.138]

Многие фирмы выпускают проточные клинические анализаторы метаболитов и ферментов, и их прежде всего стали приспосабливать для работы не с растворимыми, как раньше, а с иммобилизованными ферментами. Метод регистрации продукта реакции оставался прежним (либо спектрофотометрическим — для цветных индикаторных реакций, либо электрохимическим — при использовании потенциометрических или амперометрических датчиков). Были предложены самые разнообразные реакторы с иммобилизованными ферментами — в виде колонок, трубок, полых нитей. Для заполнения колонок использовали ферменты, ковалентно связанные с аминированным стеклом, акриловыми полимерами, агарозой или сефарозой, найлоновым порошком, силикагелем, силохромом и др. Основное требование к носителям — это способность связывать наибольшее количество фермента, обеспечивать быстрое прохождение анализируемой смеси через реактор и отсутствие сильной неспецифической сорбции компонентов анализируемой смеси на носителе, поскольку это может приводить к падению активности фермента и к увеличению давления в колонке. [c.88]

В амперометрических ферментных датчиках чаще всего применяются ФАД-зависимые оксидазы для определения глюкозы, холестерина, аминокислот и т. д. в сочетании с Ог- или НгОг-электрода ми. [c.93]

В зависимости от измеряемого параметра, характеризующего чувствительность датчика к определенному компоненту, выделяют электрохимические (потенциометрические, вольтамперометрические, амперометрические, кулонометрические, кон-дуктометрические), оптические (спектрофотометрические, люминесцентные), чувствительные к изменению массы (пьезоэлектрические и акустико-поверхностно-волновые), магнитные и термометрические датчики. Дополнительная классификация химических сенсоров проводится по определяемому компоненту пробы. Соответственно сенсоры делятся на ионные, молекулярные, газовые, биосенсоры, включая ферментативные и иммуносенсоры. Учитывая сложность классификации (полная классификация и история создания сенсоров может быть найдена в работе [330]) и разнообразие химических сенсоров, в данной главе представлены лишь отдельные группы сенсоров, в которых существенную роль играет модифицирование поверхности неорганических носителей. [c.468]

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]

Конструкция медиаторных амперометрических датчиков [c.231]

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]

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]

В непрерывных измерениях используются амперометрические датчики, которые автоматически контролируют концентрацию определяемых компонентов. Поскольку диапазон их содержания в большинстве случаев известен, а концентрации мешающих веществ изменяются в определенных пределах, можно устранить влияние последних на погрешность измерений. Влияние мешающих веществ устраняют с помощью соответствующих фильтров или подготовкой проб перед анализом. На практике большинство амперометрических датчиков работает в едином цикле с операциями пробоот ора и пробоподготовки. [c.497]

Особенно широко амперометрические датчики применяются для определения кислорода. Соответствующие приборы в настоящее время выпускаются промышленностью. Для этой цели обычно используется электрод (сенсор) Кларка (рис. 14.1), представляющий собой электрохимическую ячейку, содержащую небольшой объем электролита, в который помещены электрод из благородного металла и электрод сравнения. Электролит датчика отделяют от внешнего раствора мембраной, гфоницаемой для кислорода. Если концентрация кислорода с внешней стороны мембраны превышает концентрацию во внутреннем растворе, то молекулы кислорода диффундируют через мембрану, растворяются в электролите и дают отклик индикаторного электрода. Потенциал электрода, отвечающий диффузионному току восстановления кислорода, устанавливают равным приблизительно -0,6 В относительно НКЭ. Измеряемый ток пропорционален концентрации Ог в широком интервале его содержаний [c.497]

Разработаны электроды с пленкой электролита, толшина которой регулируется за счет капиллярных сил. Такие датчики имеют Bbi oKjTO чувствительность (до 0,1 млн О2), просты и применяются главным образом в варианте on line в химической промышленности. Амперометрические датчики используются также для определения SO2, NOx, I2, H2S, СО, нитросоединений, спиртов, фенолов. Помехи, вызванные сопутствуюшими компонентами, подавляют, подбирая соответствующим образом мембрану и состав электролита. [c.498]

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]

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]

Среди них наибольший интерес вызывают датчики на основе кислородного электрода. В качестве ферментных меток обычно применяют глюкозоксидазу или каталазу. На этом принципе, например, работает иммуноферментный амперометрический датчик для определения инсулина. Антитела инсулина иммобилизуют на капроновой сетке и закрепляют ее на поверхности кислородного электрода. При внесении электрода в анализируемый раствор антитела взаимодействуют с инсулином, к которому пришита глюкозоксидаза, с образованием комплексов АТ-инсулин-Е, где Е - фермент. Когда в растворе, наряду с меченым инсулином, присутствуют молекулы инсулина без фермента, то количество фермента на электроде будет тем меньше, чем выше концентрация инсулина. При внесении электрода в раствор глюкозы изменение величины тока будет соответствовать концентрации инсулина в анализируемом растворе. Кислородный электрод используется также для определения альбумина в сыворотке крови человека. Основные характеристики некоторых иммуноферментных электродов приведены в табл. 14.3. [c.506]

Следует заметить, что иммуноанализ с регистрацией аналитического сигнала амперометрическим методом предложен сравнительно недавно. Наиболее многообещающие результаты достигнуты в тех случаях, когда датчики разрабатывались с учетом специфических требований электрохимического детектирования, а не приспосабливались к существующим методикам. В частности, большие надежды возлагаются на амперометрические зонды для диагностики генетических заболеваний (ДНК-зонды). Разработана конструкция датчика, состоящего из стеклоуглеродного электрода, поверхность которого модифицирована ковалентно пришитой односпиральной ДНК. После ее гибридизации с ДНК-мишенью регистрируют концентрацию дипиридильного комплекса Со(Ш), который взаимодействует с двойной спиралью ДНК. При генетических нарушениях односпиральная ДНК не способна гибридизоваться с ДНК, взятой у больного человека. [c.508]

Контроль малых концентраций кислорода, растворенного в воде и солевых растворах, часто является необходимым. Наиболее перспективными для этих целей следует считать электрохимические датчики, работающие в амперометрическом режиме. В них анализируемый раствор отделен от электродной системы мембраной из полимера, проницаемой только для газов [1—3]. Мерой концентрации кислорода в исследуемом растворе служит величина пределЪного диффузионного тока восстановления его на катодно-поляризо-ванном индикаторном электроде. В качестве поляризующего электрода чаще всего применяют хлорсеребряный электрод. Некоторым недостатком мембранных датчиков является малая величина предельного тока, поскольку мембрана оказывает значительное сопротивление потоку кислорода к электроду. Увеличить ток датчика можно, применяя мембраны с хорошей проницаемостью для кислорода. С этой целью были исследованы некоторые сорта полимерных пленок разной толщины. [c.198]

Разработан амперометрический метод определения мнкроприме-сей растворенного в воде кислорода электрохимическими датчиками. [c.237]

В некоторых датчиках вместо потенциометрического используетея амперометрический способ индикации продуктов ферментативной реакции. Так, ферментный электрод для определения содержания глюкозы в крови содержит платиновый электрод и глюкозсоксидазу, иммобилизованную в полиакриламидном геле. В этом датчике используется следующая ферментативная реакция [c.200]

ТИПОМ индикаторного датчика, который регистрирует в процессе реакции изменение либо потенциала, либо тока и способом введения фермента (в растворимом или иммобилизованном виде) (рис. IV. 2). В качестве электрохимических датчиков чаще всего применяются платиновый элек грод (амперометрический) различные ионоселективные электроды газовые электроды. [c.128]

Ферментный электрод Апдайка и Хикса [287] основан на амперометрическом кислородном датчике, регистрирующем уменьшение стационарного тока при потреблении кислорода по реакции (IV. 7). [c.130]

Второй тип электрохимических датчиков, наиболее пригодных для целей ферментативного анализа, — это амперометрические датчики (платиновые, золотые, угольные электроды) для определения Ог, Н2О2, феррицианид-, иодид-ионов. В этих датчиках регистрируемый диффузионный ток пропорционален концентрации определяемого вещества [С], которое окисляется на электроде [c.92]

До сих пор все представляющие интерес для изготовления биосенсоров ткани использовались в сочетании с потенциометрическим аммиачным мембранным электродом. В работе [32] был впервые описан амперометрический тканевый биосенсор, в котором слой ткани печени быка иммобилизовали на датчике, чувствительном к кислороду, и определяли пероксид водорода. Печень быка содержит значительное количество фермента каталазы, который катализирует реакцию 2Н2О2 - Oj -Ь 2Н2О. Образование кислорода контролируется амперометрически. [c.47]

В работе [43] описан амперометрический тирозиновый биосенсор на основе ткани сахарной свеклы Beta vulgaris altissima), которую иммобилизуют на поверхности чувствительного к кислороду датчика. В этом сенсоре используют активность содер- [c.51]

В 1956 г. А. К. Кларк предложил отделять исследуемый раствор от амперометрического кислородного датчика гидрофобной пористой мембраной, проницаемой только для газов (подробно электрод Кларка рассмотрен в книге [88]). Первым потенциометрическим сенсором такого типа был электрод для определения диоксида углерода Северинхауза [150], в котором внутренним измерительным устройством служил стеклянный электрод, погруженный в разбавленный раствор бикарбоната натрия (рис. 4.10). Поскольку в порах мембраны устанавливается равновесное давление СО2, соответствующее концентрации диоксида углерода в исследуемом растворе, такая же по величине концентрация СО2 достигается и во внутреннем растворе стеклянного электрода. Измеряемое стеклянным электродом значение pH этого раствора определяется выражением [c.91]

Концентрация растворимого ферментного электрода (гл. 1) впервые была выдвинута Кларком и Лайонсом [6] в 1962 г. Однако лишь в 1971 г. была создан [50] первый работающий ферментный электрод на основе глюкозооксидазы, иммобилизованной в геле на поверхности полярографического кислородного электрода, который позволяет определять глюкозу в биологических жидкостях и тканях. Ферментные электроды могут работать и как вольтамперометрические, и как амперометрические датчики, то есть измеряется ток при приложенном постоянном напряжении. В 1969 г. Гилболт и Монталвв [19] предложили первый потенциометрический (измеряется потенциал системы без наложения внешнего напряжения) ферментный электрод для определения мочевины. С тех пор в литературе описано более ста различных электродов данные [c.120]

В классических электрохимических работах по анализу биологических сред использовали ртутный капающий электрод [13]. Однако в последние годы при разработке биосенсоров выбор пал на твердые электроды из Pt, Au и различных форм углерода. Основной проблемой при использовании твердых электродов является получение поверхностей с воспроизводимыми свойствами. Предварительная обработка электродов, включающая полировку, тепловую обработку и попеременное наложение на электрод нескольких различных потенциалов, способствует увеличению как воспроизводимости, так и величины сигнала электрода. Большинство голых электродов, однако, не дает воспроизводимого сигнала после продолжительной (в течение нескольких часов) выдержки в растворах белков. Чаще всего с помощью амперометрических биосенсоров определяют кислород, используя для этой цели электрод Кларка [15]. Пионерские работы Адамса [1, 2] послужили импульсом для развития методов контроля in vivo катехоламинов и других важных нейроактивных веществ. Электроды, регистрирующие сигналы нейротрансмиттеров в хвостатом ядре мозга крысы, должны не только обеспечивать быстрый отклик, но и быть настолько миниатюрными, чтобы было возможно пространственное разрешение исследуемых процессов. Уайтман и сотр. [37, 43] разработали ряд микроэлектродных датчиков из углеродного волокна и Pt или Au проволоки. Диаметр электродов составляет менее 0,5 мкм. Такая малая площадь поверхности электрода позволяет, как правило, измерять токи в наноампер-ном диапазоне. Поскольку отношение характеристической площади поверхности электрода к толщине диффузионного слоя мало, вольтамперометрический сигнал микро- [c.144]

Дифференциальные измерения. Как принято обычно в аналитической практике, влияние примесей при измерениях в биологических и промышленных жидкостях можно минимизировать разумным использованием холостых проб. Измерения можно проводить, например, в дифференциальной ячейке, состоящей из двух размещенных спиной к спине одинаковых ячеек. Чувствительная часть такой дифференциальной ячейки состоит из двух тонких биоанодов на одном датчике. Преимуществом такой конструкции является возможность градуировки с использованием нуль-метода и дополнительная компенсация колебаний температуры, pH и ионной силы. Для компенсации влияния мешающих субстратов можно также рекомендовать холостой сенсор , не содержащий биокатализатор для определяемого вещества, но содержащий эиокатализатор для мешающего вещества, что позволяет вычесть вклад последнего 3 амперометрический сигнал основного сенсора. [c.253]

Амперометрические методы определения мочевины были разработаны значительно позже, чем потенциометрические и кондуктометрические. Первый амперометрический мочевинный электрод, разработанный группой Сузуки в Японии, состоял из комбинации уреазной мембраны с нитрифицирующими бактериями, которые метаболически продуцируют аммиак и расходуют кислород (гл. 2). Расход кислорода измеряют, используя датчик типа электрода Кларка [48]. Описываемый сенсор содержит пять мембран и поэтому имеет относительно большое время отклика-2 мин для скоростных анализов или 7 мин для стационарных измерений. Характеристики сенсора вполне удовлетворительны отсутствует влияние буферного раствора коэффициент корреляции с оптическим методом равен 0,97 стабильно работает в течение 10 дней сигнал линейно зависит от концентрации в диапазоне от 2 до 200 ммоль/л. Однако из-за большого объема анализируемого раствора (50 мл) при высоких концентрациях и значительном разбросе показаний (коэффициент вариации равен 5% при концентрации 150 ммоль/л) этот метод применим только для анализа мочи. [c.266]