Кларка мембранный

Рис. 4.13. Кислородный электрод Кларка. На платиновом электроде Ог вос--станавливается до НаО. Если на нем поддерживается отрицательный потенциал 0,7 В относительно электрода сравнения Ag/Ag l, то ток, текущий в Цепи, будет пропорционален скорости превращения Ог на электроде. При определенных условиях этот ток пропорционален концентрации Ог в растворе. Тонкая проницаемая для Ог мембрана предохраняет электрод от отравления. Поскольку на электроде происходит превращение кислорода, среда должна непрерывно перемешиваться, чтобы на электродной мембране не образовывался слой, лишенный Ог. Ячейка должна быть герметична она име- ет лишь небольшое отверстие для внесения добавок. Электрод калибруют с помощью среды, насыщенной воздухом, а первоначального исчерпания кислорода достигают с помощью добавок дитионита. Обычно ячейка имеет объем 2 мл, и для опыта требуется 2—3 мг белка митохондрий.

Допустим, что кислородный сенсор Кларка погружен в раствор, содержащий 5 мг/л О2 протекающий в результате ток равен 10 мкА. Рассчитайте, сколько молей О2 фактически диффундирует через мембрану и восстанавливается за минуту. Какую часть это составляет от исходных 5 мг/л О2 [c.364]

Наиболее часто в этом методе применяют электрод Кларка, в котором рабочая поверхность платины отделена от реакционной среды тонкой тефлоновой мембраной. Растворенный кислород диффундирует из реакционной смеси через мембрану в насыщенный раствор КС1, где происходит электрохимическая реакция восстановления. Наряду с достоинствами, обусловленными полной изоляцией платины от реакционной смеси, простотой изготовления и высокостабильными результатами, такой электрод имеет ряд недостатков. Главный из них — большая (порядка нескольких секунд) постоянная времени. В связи с этим был применен метод регистрации напряжения кислорода с использованием подвижных платиновых электродов, покрытых тонкой [c.481]

Стабильность аналитического сигнала при использовании электрода Кларка зависит от отношения PJL Поскольку диффузионный поток через мембрану должен быть постоянным, то натяжение мембраны и ее толщина не должны изменяться во времени последнее зависит от срока ее работы. Скорость отклика контролируется диффузией и зависит от толщины мембраны и слоя электро- [c.497]

Для предотвращения загрязнения рабочей поверхности были разработаны макроэлектроды закрытого типа. Наиболее удачной конструкцией таких электродов является электрод Л. С. Кларка (1953). Этот электрод представляет собой электролитическую ячейку, состоящую из корпуса, налитого в него электролита и опущенных в электролит катода и анода. Внутренний объем электролита отделяется от исследуемой среды полупроницаемой мембраной, через которую могут проходить только молекулы кислорода и других газов. Мембраны обычно готовят из тефлона, полиэтилена, целлофана или специальных сортов резины. Определение кислорода в закрытых макроэлектродах производится практически в чистом растворе электролита, в котором парциальное давление кислорода находится в динамическом равновесии с окружающей средой. Эти электроды позволяют сохранять концентрацию кислорода во всем объеме суспензии практически одинаковой, их показания характеризуются высокой стабильностью и мало зависят от. перемешивания. Несомненным достоинством таких электродов является их способность определять содержание кислорода не только в жидкой, но и в газообразной среде. [c.208]

Первый ферментный электрод, чувствительный к глюкозе, был разработан Кларком в 1962 г, который поместил между мембранами электрода глюкозоксидазу. Образующийся в результате реакции пероксид водорода определяли амперометрически. Этот тип электрода более подробно будет рассмотрен ниже. Позднее Гилболт предложил электрод потенциометрического типа для определения мочевины, реакция разложения которой до иона аммония катализируется уреазой, иммобилизованной в объеме полимера на поверхности стеклянного электрода, чувствительного к однозарядным ионам. [c.214]

Кислородный электрод. Содержание молекулярного кислорода в растворе можно определить амперометрически с помощью мембранного электрода, называемого кислородным сенсором Кларка. Ячейка для измерений состоит из инертного металлического катода, покрытого тефлоновой или силиконовой газопроницаемой мембраной, и серебряного анода, присоединенных к батарее на 1,5 В (рис. 16-21). Ток протекает только в результате диффузии кислорода из анализируемого раствора через мембрану к катоду, где он восстанавливается до воды. Необходимые для этого ионы водорода потребляются из внутреннего буфера. В результате протекания незначительного тока эквивалентное количество серебра на аноде превращается [c.358]

Амперометрическое титрование кислорода в биологических системах. Было предпринято много попыток в разработке амперометрического метода непрерывного измерения кислорода в крови и других биологических жидкостях или экстрактах, а также в газах. В некоторых случаях можно использовать ртутный капающий электрод в качестве чувствительного к кислороду рабочего электрода. Более популярным и многоцелевым является так называемый электрод Кларка — платиновый катод, покрытый мембраной (полиэтилен, майлар или тефлон), [c.468]

Платиновый электрод может быть стационарным, вращающимся или вибрирующим (для сведения к минимуму диффузионных градиентов). Однако такие электроды обычно легко загрязняются при их применении для анализа биологических образцов. Эта проблема не возникает при использовании кислородного электрода Кларка [13], представляющего собой платиновый электрод, покрытый газопроницаемой мембраной. С помощью платинового электрода измеряют число, присутствующих на его поверхности молекул кислорода, главным образом на основе теории соударений. В электроде же Кларка время ответа пропорционально скорости диффузии кислорода через мембрану. В такой системе трансмембранный градиент концентрации кислорода возникает из-за того, что на поверхности электрода концентрация кислорода вследствие его потребления равна нулю. К счастью, скорость диффузии кислорода линейно зависит от его концентрации или парциального давления. Выход тока зависит также от площади платинового катода. [c.188]

Введение в катионитовые мембраны сильноосновных групп, таких, как сульфогруппы, может быть осуществлено только пссле образования матрицы путем привитой полимеризации. Например, первым шагом в методике получения катионитовых мембран Кларка было изготовление матрицы полимеризацией смеси стирола и дивинилбензола в растворе толуола в присутствии катализатора со свободным радикалом, например перекиси бензоила. Полимерная матрица отливалась на стеклоткань и выдерживалась между стеклянными пластинками при температуре 80° С в течение 3 ч в присутствии растворителя. Матрица выщелачивалась этилен-хлоридом и затем сульфировалась нагреванием в концентрированной серной кислоте при температуре 90 °С в течение 15 ч катализатором служила окись серебра. Кларк получал слабодиссоциированные катионитовые мембраны полимеризацией смеси раствора малеинового ангидрида и дивинилбензола в диоксане, очищенном от перекиси, в качестве катализатора использовался 2-азо-бис-изобутиронитрил. Армирующий материал, способ отливки и термообработка были такими же, как и ранее. Полученные мембраны обрабатывались водой и затем горячей 1 N НС1, чтобы гидролизовать ангидридные группы до карбоксильных. [c.138]

Однако Берч и Кларк [63] подвергли сомнению описанные способы оценки активности ПАВ. Используя второй тип ячейки, эти авторы установили, что вымачивание устраняет полупроницаемость мембран, а это приводит к несогласованным значениям активности ПАВ. Без подтверждения результатов [63] на примерах других мембран с различными степенями сшитости и содержанием воды их нельзя считать полностью справедливыми относительно всех ионообменных мембран. [c.107]

Известно несколько конструкций электродных систем с мембраной [1—10]. Кларк впервые применил мембрану в 1956 г. [1]. Его электродная пара, составленная из [c.140]

Принцип работы одного из типов анализатора заключается в следующем. Определяемые и меченные ферментом (каталазой или глюкозооксидазой) антигены конкурируют за центры связывания антител, иммобилизованных на мембране, окружающей кислородный электрод Кларка. После проведения иммунохимической реакции отмывают несвязавшиеся на мембране компоненты исследуемой смеси и вводят растворы субстратов фермента. Измеряемый ток на электроде пропорционален концентрации кислорода, поглощаемого (или выделяемого) в ферментативной реакции, осуществляемой связанным с антителами ферментным конъюгатом. Процедура регистрации иммобилизованных антител Позволяет использовать устройство многократно. Время анализа белковых антигенов (альбумин, инсулин) составляет 15 мин при чувствительности 5— [c.111]

Место мониторинга. Хотя концентрация глюкозы в крови является параметром, представляющим основной клинический интерес, риск серьезною заражения и образования тромбов на чувствительном элементе исключает кровяной поток как место долговременного мониторинга. Предпочтение следовало бы отдать такому неинвазивному методу, как чрескожный мониторинг. В настоящее время имеется мало информации о проницаемости кожи для глюкозы. В 1979 г. Кларк [10] показал на кошке, находящейся под наркозом, что если сделать подкожную инъекцию глюкозы и поместить на место инъекции Ог-электрод, то при внутривенной инъекции глюкозы показания электрода будут соответственно меняться. Автор полагает, кроме того, что фермент можно удерживать силастиковой мембраной, имплантируемой на длительное время. [c.298]

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]

Еще один пример конструкции биосенсорного устройства относится к электроду на основе микроорганизмов - дрожжей, помещаемых между двумя мембранами. Биосенсор на основе иммобилизованных дрожжей и кислородного электрода позволяет определять этанол и метанол в промышленных стоках. В качестве примера микробных биосенсоров можно упомянуть сенсор на аммиак, содержащий иммобилизованные на электроде Кларка нитрифицирующие бактерии. В большинстве случаев усвоение органических соединений микроорганизмами контролируется по их дыхательной активности, которую измеряют с помощью кислородного электрода. [c.505]

На первой стадии глюкоза окисляется растворенным кислородом до -глюконолактона с образованием стехиометрического количества перекиси водорода, которая на второй стадии количественно окисляет о-дианизидин Существует большое количество модификаций метода с фотометрическим определением начальной скорости реакции на второй стадии или по конечной точке реакции, с использованием других субстратов пероксидазы — ферроцианида и других. В ряде модификаций вторая стадия проводится неферментативным способом. Помимо фотометрического широко используется также потенциометрический и амперометрический методы определения глюкозы с помощью глюкозоокси-дазы. Наиболее традиционным является применение кислородного электрода Кларка в сочетании с глюкозооксидазной мембраной. Совместная иммобилизация в мембране глюкозооксидазы и /3-глюкозидазы позволяют определять с помощью ферментного электрода активность целлюлазного комплекса Однако чувствительность ферментных электродов, как правило, ниже, чем у фотометрического метода с использованием глюкозооксидазы. [c.133]

Основываясь на хорошо разработанном способе получения мембран конденсацией из неводной среды, Кларк ЦР7] предложил метод полимеризации смесей в присутствии инертного растворителя. Разработка этого метода осуществлялась по двум главным направлениям или ионные группы присутствовали в спссобном полимеризоваться исходном материале, из которого получался полимерный гель, или, наоборот, ионные группы вводились в полимерную матрицу пссле полимеризации и образования геля с твердой структурой. Так, например, по первому методу анионитовая мембрана получалась полимеризацией смеси 2-винилпиридина в виде четвертичной аммониевой соли с дивинилбензолом. Реакция проводилась в растворе изопрспанола. Мембрана отливалась между стеклянными пластинками, нагревалась при 83 °С в течение 3 ч и последовательно выщелачивалась метанолом, а затем водой. При получении анионитовых мембран по второму методу полимерная матрица получалась путем полимеризации смеси 2-винилпиридина и дивинилбензола. Эта реакция проводилась в растворе толуола, катализатором служил 2-азо-бис-изобутиронитрил. На этой стадии мембрана содержала только слабодиссоциированные анионообменные группы. Присутствующий в полимерной матрице толуол затем выщелачивался этанолом, матрица обрабатывалась диметил-сульфатом в растворе этанола в течение 20 ч при температуре [c.137]

В методике Джуда [1РП] для получения анионитовых мембран, пригодных для использования в электродиализной ячейке спиральной формы, применялся раствор изопропанола. Было установлено, что он является подходящей средой для превращения 2-винилпиридина в четвертичную соль путем обработки его диметилсуль-фатом, а также для полимеризации смеси с дивинилбензолом обычным способом. Кларк [IP17] указывал на преимущество использования анионитовых мембран с четвертичными аммониевыми группами, [c.138]

Кордонье и др. [520] описали биферментные электроды для определения лактозы, мальтозы и сахарозы. В этих электродах кроме соответственно р-галактозидазы, мальтазы и инвертазы используется и глюкозооксидаза. Предложенный прибор представляет собой кислородный электрод Кларка с цилиндрическим магнитом, на котором фиксируется магнитная пленка, несущая биферментную систему. Активную биферментную мембрану размещают на внешней поверхности газопроницаемой мембраны. Когда электрод находится в контакте с раствором, содержащим определяемый субстрат, гидролиз субстрата сопровождается потреблением кислорода. Таким образом, кислородный электрод измеряет степень потребления кислорода, которая пропорциональна концентрации субстрата в пробе. [c.180]

Измерение парциального давления кислорода (ро,) в газах, жидкостях и полужидких средах представляет обычную задачу в большинстве больниц и физиологических лабораториях. Принципы полярографии, сформулированные Гейровским [22] и его сотрудниками, применяют в анализах многих веществ, систем, содержащих кислород. Полярографический метод введен в биологию Пратом [23]. Для измерений в крови Дэвис и Бринк [24] закрывали катод мембраной, чтобы предотвратить отравление электродов протеинами. Подобным же образом для элиминирования влияния красных кровяных телец и перемешивания Кларк и др. [25] закрывали платиновый катод целлофановой мембраной. Однако результаты, полученные в этих условиях, были неудовлетворительными до тех пор, пока Кларк [27] не догадался изменить систему, закрыв и катод, и анод единой мембраной, проницаемой к кислороду. [c.319]

Энзимные электроды подобны мембранным электродным системам, чувствительным к газам, которые описаны в гл. X. Существенное различие заключается в иммобилизации энзимов на индикаторной поверхности электродов. Вероятно, первое описание энзимной электродной системы дано Кларком и Лайонсом [1 ], которые амперометрически определили глюкозу, удерживая глюкозоокси-дазу в виде тонкого слоя между двумя диализными мембранами. При реакции происходит поглощение кислорода [c.324]

В принципе можно применять как ртутные, так и твердые металлические электроды из благородных металлов. Однако опыт показал, что ртутный и твердые металлические электроды с открытой поверхностью применять весьма затруднительно из-за того, что их поверхность загря> няется продуктами химических реакций и веществами, содержащимися в воде. В современных анализаторах амперметрического типа п жменя-ют твердые меташшческие электроды, которые защищены тонкой полимерной пленкой (мембраной), обладающей определенным селективным пропусканием кислорода. Впервые такого рода электродная система была предложена Кларком (США, 1960 г.). [c.239]

Следует сказать также о работе Кларка и сотрудников по получению анионообменных мембран, о работе, выполненной в Южноафриканском Союзе [см. также публикацию (а)], о пластических мембранах, которые можно приготовить из каменноугольной смолы и нефтепродуктов. Наконец, следует указать в этой связи на разработанные на Фарбенфабрик Вольфен и Фарбенфабрикен Бауер способы получения формованных ионообменных смол, таких, как пластинки из пористых продуктов фенолформальдегидной конденсации. При этом поверхность материала отшлифовывается и сульфируется серной кислотой при высокой температуре. [c.91]

Важное значение при работе с электродом Кларка имеет прикрепление мембраны. Фирмы-изготовители вместе с прибором поставляют инструкции по его эксплуатации и запасные мембраны. При сборке мембраны следует обратить внимание на то, чтобы она ровно облегала датчик, чтобы везде создавалась полная герметизация и чтобы на мембране со стороны электрода не было пузырьков воздуха. Для хорошего смачивания системы одна из фирм рекомендует добавлять 3—4 капли жидкости Kodak Photoflow на флакон раствора КС1, используемого в этом электроде. [c.191]

Экспериментально разрабатывается теория клеточных переносчиков (П. Беннет-Кларк, А. Л. Курсанов, У, Стейн и др.). Суть этой теории заключается в том, что ионы, которые поступают из окружающей среды в полупроницаемую зону цитоплазмы, связываются специальными веществами — клеточными переносчиками, выполняющими роль проводников ионов во внутренние слои протопласта, К веществам-переносчикам относятся а-кетоглутаровая кислота (НООС—СОСН2—СНг—СООН) и другие кетокислоты из цикла Кребса, фосфолипид лецитии. При активном переносе достигаются две цели 1) вещество может транспортироваться через мембрану, которая для него непроницаема или малопроницаема 2) вещество может аккумулироваться, т. е. транспортироваться против градиента химического потенциала или градиента концентрации. При этом молекулы-переносчики относятся к транспортируемому веществу так же, как фермент к своему субстрату. [c.96]

Некоторые исследователи (Т. Беннет-Кларк, Д. Биксон, Р. Гёбер и др.) важным фактором в регулировании водного баланса клеток считают электроосмос. Это —движение молекул воды, несущих электрический заряд вдоль поверхности раздела (например, по стенкам пор мембран). Электроосмотическое движение жидкости происходит в результате возникновения двойного, электрического слоя иа поверхности раздела жидкость— твердое тело. При погружении мембраны в раствор, содержащий электролиты, ее поверхность приобретает заряд (для естественных мембран обычно отрицательный), который возникает в результате процесса ионизации поверхности мембран или вследствие адсорбции ионов из раствора. Жидкость возле поверхности мембраны несет заряд, противоположный по знаку, и образует слой, обладающий подвижностью. Ои обусловлен разностью потенциалов, вызванной наличием в растворе электролитов, соприкасающихся с мембраной. [c.139]

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]

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]

Первый специфический глюкозный электрод был описан Кларком и Лайонсом в 1962 г. [12] (см. гл. 1). В этом электроде фермент удерживали на полимерной мембране и с помощью амперометрического кислородного электрода оценивали убыль кислорода по мере протекания реакции. Кислородные электроды типа электрода Кларка почти нечувствительны ко всем мешающим веществам. Они, однако, явно очень чувствительны к колебаниям парциального давления кислорода в жидкости, контактирующей с электродом. Таким образом, в условиях in vivo вполне вероятны ошибки в измерениях, обуславливаемые физиологическими и патологическими флук- [c.322]

Электрод Кларка состоит из платинового катода и серебряного анода, погруженных в один и тот же раствор концентрированного хлористого калия и отделенных от исследуемого раствора мембраной. Этот электрод применяется для изучения биохимических реакций наиболее широко, поскольку мембрана (которая обычно изготавливается из политетрафторэтилена, например тефлона) защищает электроды от загрязнения химическими реагентами, содержащимися в исследуемом растворе, и, таким образом, устраняет один и 3 недостатков, свойственных открытому электроду. Наличие мембраны, правда, увеличивает постоянную времени прибора. Су-щест вует много разновидностей электрода Кларка к числу наиболее распространенных относится электрод Рэнка (рис. 7.12). [c.240]

Кларк с сотрудниками [П] и Хиллс, Китченер и Овенден [17] измеряли мембранный потенциал в Н-образных двухкамерных ячейках с насыщенными каломельными электродами. В первом случае измерение вели в растворе хлоридов, во вто- [c.78]