Сенсор биологические

Простейший тип волоконно-оптического сенсора включает связь световода со спектрофотометром. Используя это устройство, можно измерить интенсивность окраски или флуоресценцию растворов либо биологического вещества. Чтобы проиллюстрировать применимость волоконно-оптических сенсоров, рассмотрим некоторые основные свойства волноводов. [c.506]

Важной проблемой при создании ферментных сенсоров является выбор метода иммобилизации биологически активных молекул на твердой поверхности. В работе [373[ проведено сравнение чувствительности оптических биосенсоров с иммобилизованной различными способами уреазой по отношению к ионам тяжелых металлов [c.473]

В реальных сенсорах пока используют не все возможные комбинации этих элементов. Это, а также необходимость широкого кругозора, требуемого для уяснения сути концепций, заставило редакторов данной монографии включить в нее несколько глав, строго говоря, выходящих за рамки данного выше определения. В частности, чтобы подготовить почву для дальнейшего развития этой дисциплины, рассмотрено несколько методов, позволяющих проводить непосредственный мониторинг биологических систем. [c.9]

Рассматривая ферменты как специфические химические преобразователи, переводящие определяемое вещество в форму, детектируемую физическими или химическими методами, удалось придумать и разработать новый класс сенсоров, для которых характерна чувствительность к биологическим соединениям. Перспективным путем повышения селективности и чувствительности и расширения возможностей этих устройств является комбинирование различных ферментов, например эстераз, дегидрогеназ и оксидаз с детекторами-полярографическими, кондуктометрическими, потенциометрическими, акустическими и оптическими. Б первых ферментных электродах ферменты физически удерживались на поверхности сенсора или в непосредственной близости от нее. Позже были предложены методы химической иммобилизации, осаждения и другие. Коферменты также физически или химически закрепляются на поверхности сенсора. Перевод фермента в нерастворимую форму как способ увеличения его времени жизни позволяют избежать осложнений, связанных с осмотическими явлениями в коллоидных растворах, особенно когда в ферментном электроде используется проницаемая для определяемого компонента мембрана В идеальном случае ферментный биосенсор должен работать непосредственно в неразбавленной цельной крови, подобно газовым и рН-электродам, в свое время произведшим революцию в анализе. [c.11]

Амперометрические сенсоры часто защищают специальной мембраной, избирательно проницаемой для представляющих интерес частиц. Мембрана служит для изоляции электрода от биологической жидкости и удержания в тонком слое реагентов, например ферментов, необходимых для системы детектирования. С помощью мембраны можно устранить влияние белков, адсорбирующихся на электроде, на аналитические характеристики последнего. Кроме того, мембрана имеет еще две важные, хотя и не всегда должным образом оцениваемые функции. Во-первых, распределение частиц на границе раздела мембрана/раствор может приводить либо к ослаблению, либо к усилению сигнала. Это явление наблюдается помимо зарядовых или молекулярно-ситовых эффектов. Во-вторых, наличие мембраны относительно большой толщины (50-1000 мкм) создает дополнительный диффузионный барьер. В случае слишком толстой мембраны время отклика сенсора может заметно возрасти (до 5-10 мин). Однако такая мембрана имеет и преимущества, поскольку сигнал сенсора не зависит от движения (перемешивания) анализируемого раствора (внешнедиффузионный член уравнения (11.1) становится много больше внутридиффузионного). [c.140]

Принцип действия микробных сенсоров. Сенсоры непосредственного действия, работающие в амперометрическом режиме, имеют явные преимущества перед аналогичными потенциометрическими сенсорами. Работоспособность сенсора, естественно, зависит от скорости установления равновесного стационарного потенциала и тока электрода в присутствии медиатора. При введении субстрата генерация электронов микроорганизмами приводит к увеличению концентрации восстановленного медиатора (и, следовательно, изменению редокс-соотношения), что в свою очередь вызывает сдвиг потенциала и прохождение тока через внешнюю нагрузку. При соответствующем выборе сопротивления нагрузки и концентрации компонентов амперометрический сигнал можно измерять в стационарных условиях, а деполяризующее действие микроорганизма становится субстрат-зависимым. Пределы чувствительности, точность и время отклика такого сенсора будут определяться величиной тока, получаемого при данных количествах клеток микроорганизма и субстрата. Кроме рассмотренных биологических факторов ток сенсора будет зависеть от эффективности реакции переноса электрона на каждом конце процесса а) переноса электронов от его источника в микроорганизме к медиатору б) переноса электронов от медиатора к базовому электроду. На обе эти реакции влияют ограничения, связанные с электрохимической активацией и массопереносом. Они могут приводить к значительной поляризации и низкой эффективности работы элемента. [c.244]

Биологическая совместимость всех непосредственно имплантируемых частей сенсора отсутствие инкапсуляции последних фибробластами и гигантскими клетками. Можно полагать [56], что для подкожно имплантируемого сенсора оптимальной является конфигурация проволоки или нити. Такая структура, если ее диаметр не превышает примерно 2 мм, будет вызывать минимальное раздражение ткани. [c.322]

В ряде работ [19, 36, 44] исследовали характеристики электрохимических сенсоров прямого действия, состоящих из платиновых электродов, не связанных с глюкозооксидазой. Сигнал генерируется в результате прямого анодного окисления глюкозы на поверхности платинового электрода при попеременном наложении на последний анодного и катодного потенциалов. В биологических жидкостях избирательность таких сенсоров к глюкозе далека от оптимальной из-за мешающего влияния эндогенных окисляемых веществ, таких как аминокислоты, мочевина, аскорбиновая кислота, а также экзогенных веществ, например спирта и некоторых лекарств. Подбор рабочих потенциалов и использование внешней селективной мембраны существенно улучшает избирательность. Дополнительной проблемой при работе с детектором этого типа является отравление поверхности платины в результате адсорбции глюконовой кислоты и аминокислот, что приводит к постепенной инактивации анодного катализатора и ингибированию дальнейшего окисления. Инактивации можно избежать, регенерируя рабочий электрод периодическим импульсным электрохимическим окислением поверхности. Вместе с продуктами окисления электрода на нем генерируются и десорбируются оксидные радикалы. Нынешнее состояние электрокаталитического глюкозного сенсора не позволяет использовать его в качестве имплантируемого прибора. [c.326]

Дальнейшее совершенствование конструкции сенсора, особенно улучшение биологической совместимости его мембраны, может снизить реакцию ткани на имплантированный сенсор и тем самым продлить срок его службы. [c.343]

Модифицированный анодным окислением алмазный электрод проявляет высокую селективность по отношению к реагирующим веществам. Это позволяет определять, например, допамин в присутствии тысячекратного избытка аскорбиновой кислоты (именно такое сочетание встречается в биологических объектах) в микромоляр-ном диапазоне концентраций. Существенно, что на поверхности свежевыращенной пленки, покрытой адсорбированным водородом, максимумы тока окисления и допамина, и аскорбиновой кислоты на потенциодинамической кривой находятся при одном и том же потенциале и сливаются. На поверхности же заполненной кислородсодержащими группами (см. выше) максимум тока окисления аскорбиновой кислоты на вольтамперограмме сдвигается в сторону положительных потенциалов, и оба максимума хорошо разрешаются (рис. 40). Функция ячейки линейна в диапазоне как относительно высоких (1-70 мкМ допамина, 1 мМ аскорбиновой кислоты), так и более низких концентраций (0,1-1 мкМ допамина, 0,1 мМ аскорбиновой кислоты) детектирование ведется, соответственно, методами вольтамперометрии и хроноамперометрии [232-234]. Аналогично, и мочевая кислота может быть определена на фоне тысячекратного избытка аскорбиновой кислоты. Эти реакции могут лечь в основу разработки т "У. -сенсоров биологически важных соединений. Напротив, при опреде- [c.69]

За период сотрудничества с фирмой Реактив создавалась благоприятная обстановка для контракта с широкими кругами видных ученых и специалистов России и Союзных Республик. В свою очередь она привела к интеграции различных отраслей наук. Особенно хочу отмеппъ применение органических реактивов в электронике, охране окружающей среды, аналитическом приборостроении, создании химических сенсоров, ион-селективных электродов и др. В рамке программы Реактив нами создано новое поколение химических сенсоров, отличающихся высокой чувствительностью, селективностью и быстродейсгвием. Механизм действия этих сенсоров, основанный на принципе Гость-хозяин , позволяет определить следовые количества (10 мг/л) сероводорода, оксидов азота и серосодержащих органических веществ и др в воздухе. На этой основе созданы малогабаритные аналитические приборы. По существу эти сенсоры имитировали свойства различных биологических систем, имеющих металлокомплексные фрагменты. [c.10]

Полученные результаты свидетельствуют о перспективности дальнейшего синтеза и изучения молекулярных ансамблей на основе пептидов, порфиринов, витаминов, ПНЖК для объяснения их биологического действия, для проведения биомедицинских экспериментов, поиска новых фото-каталитических систем, новых источников энергии и сенсоров, а также лекарственных веществ. [c.15]

Обратимые молекулярные перегруппировки представляют большой интерес вследствие их фундаментальной значимости для изучения многих химических и биологических процессов, находящих применение в современных технологиях. В частности, фотохромные органические молекулы, являющиеся предметом интенсивных исследований в последнее время, могут быть использованы в таких областях, как оптические системы регистрации и отображения информации, сенсоры, опто- и оптобиоэлектроника, транспортные системы, аккумуляция солнечной энергии, катализ. Многообразие возможных применений органических фотохромных соединений предъявляет широкое разнообразие требований к их характеристикам. В связи с этим направленный синтез, основанный на результатах фундаментальных исследований, связанных с выявлением общих закономерностей, обуславливающих связь между молекулярной структурой и спектрально-кинетическими свойствами фотохромного соединения, приобретает большое значение. [c.325]

Сайт Международного электрохимического общества (одного из старейших научных обществ, основанного в 1902 г.)— The Ele tro hemi al So iety (E S) [5] информация о преподавании химии твердого тела, электрохимии и технологии гиперссылки на источники по электроосаждению, коррозии, физической электрохимии, сенсорам, органической и биологической электрохимии, промышленному электролизу и электрохимической технологии. [c.23]

Анализ информации об электрохимических сенсорах в автоматизированных системах контроля позволяет заметить, что в большей части приборов и разработок используют вольтамперо-метрические сенсоры, однако для целей высокопрецизионного мониторинга биологических материалов, исследования экологических образцов и в проточно-инжекционном анализе наиболее эффективны именно ионоселективные электроды. [c.164]

Химическое модифицирование поверхности широко и успешно используется при изготовлении химических и биологических сенсоров. В частности, в последние два десятилетия выполнено значительное число работ по синтезу материалов, представляющих собой электропроводящую основу, химически модифицированную электроактивными соединениями — металлокомплексами, полимерами, Арментами [28, 29]. [c.14]

Биосенсоры. Существует огромное количество биосенсоров различной конструкции и принципа действия, включая рассмотренные выше электрохимические, оптические и массчувствительные сенсоры. В биосенсорах в качестве активных элементов используются селективность иммобилизованных биологически активных веществ или на границе раздела раствор — мембрана реализуется биохимический процесс. Наиболее распространенными биосенсорами являются ферментные (энзимные) и иммуносенсоры. Отличительной особенностью ферментных сенсоров и иммуносенсоров является их исключительно высокая селективность, связанная со специфическим действием фермента и еще более специфическим взаимодействием антитело — антиген. [c.473]

Предотвращение адгезии клеток весьма важно для обеспечения нормальной работы биосенсоров. Осаждение слоя биополимеров и клеток на поверхности сенсора при контакте с кровью и другими биологическими жидкостями искажает показания сенсора, затрудняет диффузию определяемых компонентов к рабочей поверхности, приводит к уменьшению срока службы сенсора и т. п. В работе [571] приведен обзор основных подходов, использующих химическое модифицирование внешней мембраны, покрывающей активный элемент сенсора, и направленных на предотвращение биозагрязнения и повышения биосовместимости сенсоров. Рассматриваемые методы включают закрепление на внешней мембране слоев гидрогелей (ПЭГ, полигидроксиэтилметакрилат), фосфолипидов, полиперфторсульфоновой кислоты, целлюлозы, гепарина и др. [c.507]

В первой части (8 глав) обсуждаются биологические компоненты и принципы построения на их основе различных биосенсорных систем. Наряду с классическим ферментным электродом описаны также сенсоры на основе органелл, целых микроорганизмов, растительных и животных тканей. Значительный интерес представляют главы, посвященные способам иммобилизации биокомпонентов в сенсорах и перспективным исследованиям, нацеленным на улучшение свойств биокомпонентов (прежде всего ферментов) методами генной и белковой инженерии. [c.7]

Движущей силой в исследовании сенсоров было ярко выраженное инстинктивное понимание возможности их широких практических приложений. Эти исследования стимулировались прежде всего потребностями медицины. Возможность немедленного анализа клинических препаратов, очевидно, одинаково привлекает внимание и врачей, и пациентов, хотя некоторые национальные службы здравоохранения испытывают трудности с внедрением этой философии. Более привлекательной, вероятно, является возможность непрерывного in vivo мониторинга метаболитов, лекарственных препаратов и белков с помощью миниатюрных и портативных систем. Отличным примером клинического приложения является сенсор глюкозы для больных диабетом, ставший классическим объектом исследований в области биосенсоров. В данном случае необходимо следить за концентрацией глюкозы в крови как in vivo, так и in vitro и обеспечить возможность полного автоматического контроля за состоянием больного с помощью инсулинового насоса. Имплантируемые глюкозные сенсоры прокладывают пути для других приложений. Дополнительной серьезной проблемой здесь все же остается биологическая совместимость. [c.10]

В последние годы возрастает интерес к друхим возможным использованиям биосенсоров. Клинические исследования повернулись в сторону ветеринарии и животноводства. Всё больше внимания придается качеству продуктов в пищевой промышленности. В этой области давно признано значение бьютрых методов оценки срока хранения, порчи и загрязнения продуктов. Развитие биотехнологии стимулирует разработку методов мониторинга процессов ферментации, что также расширяет возможности непрерывного контроля этих процессов. Проблемы охраны окружающей и промышленной среды стимулировали разработку сенсоров для определения таких вредных веществ, как оксид углерода и гербициды. В то же время интересы военных неизменно сосредоточены на специальных требованиях биологической и химической защиты. [c.10]

О биосенсорах, т. е. сенсорах, включающих биологический материал (рис. 1.4), впервые сообщалось на симпозиуме New York A ademy of S ien es в 1962 г. [6]. В этом сообщении было предложено использовать ферментные преобразователи, встроенные в мембраны (так, что получается подобие сандвича), чтобы сделать электрохимические сенсоры (pH, полярографические, потенциометрические или кондуктометрические) более совершенными. В результате получились сенсоры, специфически чувствительные к определенным субстратам, поскольку они детектировали образование продукта ферментативной реакции или расход одного из участвующих в этой реакции веществ. Описана, в частности, комбинация глюкозооксидазы с Ог-электродом Кларка для определения глюкозы по убыли содержания кислорода при превращении глюкозы в глюконовую кислоту и пероксид водорода. [c.14]

Из-за множества биокаталитических процессов, протекающих в клетках, избирательности действия сенсоров на основе цельных клеток ткани следует уделять особое внимание. Изучение избирательности биосенсора на основе ткани почки свиньи показало его пригодность для определения глутамина в сложных биологических объектах. Специально изучалось влияние большого числа соединений (мочевина, Ь-аланин, Ь-аргинин, Ь-гистидин, Ь-валин, Ь-серин, Ь-глутаминат, Ь-аспарагин, Ь-аспартат, О-аланин, О-аспартат, глицин и креатинин), которые могли бы создавать помехи работе сенсора, но оказалось, что они не дают заметного сигнала. Как известно, в клетках почки свиньи велика концентрация О-аминокислотной оксидазы [16], поэтому проверяли также отклик сенсора на различные О-аминокислоты. В присутствии кислорода и воды этот фермент катализирует окислительное деаминиро-вание нескольких О-аминокислот. Однако в специфических условиях работы глутаминовый биосенсор не обнаруживал чувствительности к проверяемым О-аминокислотам. То, что побочные биокаталитические процессы не влияют на сигнал биосенсора, по всей вероятности, обусловлено отсутствием флавинадениндинуклеотида в буферной системе [23]. [c.37]

Оптимальный отклик глутаминатного биосенсора на основе ткани желтой тыквы наблюдается в 0,1 М фосфатном буферном растворе (pH 5,5), содержащем 40% глицерина и 0,3 мМ пиридоксаль-5-фосфата. В этих условиях в диапазоне концентраций глутамината от 4,4 -10 до 4,7-10 М зависимость сигнала сенсора от концентрации глутамината близка к нернстовской (наклон 48 мВ/рС), а предел обнаружения составляет 0,2 мМ. Время отклика сенсора обычно не превышает 10 мин, а его активность сохраняется в течение 7 дней. Особенно важно то, что этот сенсор обладает очень высокой селективностью и не проявляет чувствительности ко многим другим биологически значимым соединениям [29]. [c.48]

Как показано в этой главе, в разработке биочувствительных датчиков на основе тканей достигнуты заметные успехи. В будущем в этом направлении можно ожидать появления новых сенсоров для различных биологически важных соединений. Предстоит еще изучить возможности применения новых классов тканевых материалов, например тканей насекомых или водорослей. Совершенно необходимы фундаментальные исследования строения биокаталитических слоев из фрагментов тканей. Наконец, необходимо рассмотреть возможность применения тканевых биокатализаторов в сочетании и с другими методами анализа. Действительно, основные преимущества тканевых слоев - стабильность и высокая биокаталитическая активность-существенны и в других аналитических методах, включающих биокатализ. [c.55]

Если мы поставим задачу выяснить, какие требования предъявляются к методам иммобилизации биологических компонентов в биосенсорах, то в начале списка требований будут фигурировать адаптируемость, надежность также возможность связывания биологического компонента с сенсором через молекульТ, которые проводят электроны. Хотя в биосенсорах требуются очень малые количества биологического компонента, все же чем он чище, тем выше надежность. Он, (очевидно ) не должен содержать других веществ, которые могли бы взаимодействовать с используемым для анализа или другими ферментами, катализирующими реакции с образованием продуктов, детектируемых выбранным электродом. Для обеспечения надежности требуется также 1) высокая специфичность биологического компонента 2) устойчивость системы к колебаниям температуры, ионной силы, pH, окислительно-восстановительного потенциала и химического состава окружающей среды 3) встроенное приспособле-ние(я), ограничивающее загрязнение или биологическую деградацию биокомпонента или способа его присоединения ) должна быть исключена возможность инфицирования пациента (часто это достигается при помощи сенсоров со сменными компонентами). [c.78]

Для определения L-тирозина в биологических жидкостях опробован [25] сенсор на основе СОг-электрода, покрытого тирозиндекарбоксилазой. Электродная функция этого сенсора линейна в диапазоне концентраций 2,5 М, а его время [c.127]

В последнее десятилетие наблюдается огромный интерес к разработке дешевых надежных биосенсоров как клинического, так и промышленного пазпачепия. Один из способов достижения этой цели заключается в объединении биологического катализатора с электрохимическим датчиком, в результате чего получается устройство, одновременно специфичное и простое в обращении. Кроме того, сенсоры на основе электрохимических датчиков обеспечивают наиболее прямой способ преобразования концентрации анализируемого вещества в электрический сигнал, и их легко подключить к следящим и контролирующим электрическим схемам [48]. [c.211]

Ферменты, принимаюшие участие в окислении или восстановлении биологических молекул (оксидоредуктазы), либо содержат в активном центре группу, которая может окисляться/восстанавливаться, например железо, медь, флавин или хинон, либо выполняют свою биологическую роль совместно с каким-либо редокс-кофактором, например ЫАВ(Р) . Из-за трудности осуществления прямой электрохимической реакции между редокс-центром и голым электродом и отсутствия эффективных электро-каталитических поверхностей для рециклирования восстанавливаемого кофактора в первых ферментных электродах электрохимические процессы лишь косвенно влияли на активность фермента. Классическим примером является сенсор глюкозы па основе фермента глюкозооксидазы и полярографического кислородного электрода, предложенный Кларком и Лайонсом [15] в 1962 г. и усовершенствованный Апдайком и Хикссом [54] в 1967 г. (гл. 1). Глюкозооксидаза представляет собой РАВ-содержащий фермент (рис. 15.1), катализирующий окисление глюкозы в глюконовую кислоту [c.212]

В данной главе мы рассматриваем иной подход, основанный на недавних исследованиях микробных топливных элементов, в которых микроорганизмы непосредственно дают электрический сигнал. Биохимический топливный элемент, содержащий клетки или клеточные компоненты, давно привлекает внимание как источник альтернативной энергии (из биологических топлив) [2, 4], а в последнее время и как возможный путь синтеза соединений, представляющих коммерческий интерес [51]. В 60-х и 70-х годах интенсивно изучались различные типы биотопливных элементов, что стимулировалось финансируемыми НАСА исследовательскими программами, целью которых бьшо создание вспомогательных источников энергии. Однако в большинстве этих приборов энергия получалась за счет электрохимического окисления вторичных продуктов метаболизма, таких как формиат или водород, и эффективность их была довольно низкой. Тем не менее выделение водорода lostridium hutyri um остроумно использовали в первых микробных сенсорах - топливных элементах для определения БПК (биологическое потребление кислорода) в сточных водах [31] и для оценки содержания муравьиной кислоты [37]. [c.238]

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]

Биологическая совместимость. Совместимость имплантируемых устройств определяется множеством факторов, но наиболее важным из них является природа материала. Хотя о биосовместимости полимеров и пластиков написаны целые тома книг, большинство этих материалов не годится для биосенсоров. Здесь мы рассмотрим некоторые материалы, которые можно использовать при конструировании глюкозного сенсора. По всей вероятности, такой сенсор будет представлять собой металлическую иглу и платина, и нержавеющая сталь имеют хорошую биологическую совместимость и механическую прочность. [c.299]

В заключение можно сказать, что испытания in vivo глюкозных сенсоров еще находятся в начальной стадии. Сенсоры ряда конфигураций хорошо работают в течение короткого времени, однако дрейф показаний и биологическая совместимость сенсоров в промежутки времени в несколько недель изучены недостаточно. Подкожная ткань представляется вполне подходящим местом для имплантации сенсоров. Концентрация глюкозы здесь обычно ниже, но она хорошо коррелирует с концентрацией в крови. Однако многие вопросы, например как стерилизовать сенсор, как градуировать его in vivo, как будут пациенты переносить введение сенсора и, наконец, будет ли сенсор когда-либо достаточно надежным, чтобы ввести его в систему с замкнутым контуром для рутинного использования,-в значительной мере некому адресовать. [c.302]

Могут оказаться ценными и другие подходы к созданию сенсоров, отличных от сенсора на основе глюкозооксидазы. Хорошие перспективы могут быть, например, у аффинных сенсоров. В имплантируемых устройствах обычно необходим мембранный барьер между чувствительным элементом и биологической жидкостью. Ясно, что неспособность таких мембран поддерживать воспроизводимые параметры транспорта определяемого вещества является основной причиной отказа биосенсорных устройств. [c.328]

Глюкозный электрод игольчатого типа, представляющий собой миниатюрный датчик пероксида водорода, покрытый мембраной с биологически активным компонентом, можно без труда имплантировать и удалять. Характеристики сенсора in vitro и in vivo позволяют применять его для непрерывного мониторинга глюкозы в ткани. [c.342]

В клиническом анализе чрезвычайно важны методы селективного определения органических соединений в биологических жидкостях, например в крови. В большинстве случаев органические соединения можно определять с помощью спектро-фотометрии и каких-либо специфических катализируемых ферментами реакций. Соответствующие методики, однако, часто сложны и трудоемки и требуют значительного времени. В этом отношении от таких методик выгодно отличаются электрохимические сенсоры на основе иммобилизованных катализаторов. Действительно, ферментный сенсор обладает великолепной чувствительностью по отношению к биологическому субстрату с его помощью можно определять конкретные соединения непосредственно в сложных смесях без предварительного разделения [1,2]. Для того чтобы ферментный сенсор с успехом можно было применягь в медицине, он должен быть достаточно миниатюрным. Миниатюризация сенсоров в сочетании с их высокой селективностью достигается путем использования полупроводниковых устройств и иммобилизованных ферментов. [c.375]

Свойства и функции фермента в биологических мембранах изучали Кагава и сотрудники [8, 9]. Н -АТРазу (точнее, термофильную АТРазу выделяли из термофильных бактерий Р83. По способу изготовления сенсоры для определения АТР и мочевины принципиально не отличаются одинаково измеряется и напряжение затвора. В качестве буферного раствора в сенсорной системе для определения АТР применяли 50 мМ Трис-малеат при 40+ 1°С. Разность выходного напряжения затворов достигала постоянного значения приблизительно через 4-5 мин после добавления АТР. [c.378]

Рассмотренные в настояшей книге (гл. 1 гл. 9 и далее) и в недавно опубликованном обзоре [25] ферментные электроды привлекли большое внимание. Ферментные электроды представляют собой один из немногих инструментов, позволяюших в настоящее время определять биологические молекулы электрохимическими методами. Важнейшим элементом соответствующих сенсоров является тонкая проницаемая мембрана, в которую включен фермент и которая располагается на поверхности, например ИСЭ. В результате реакции фермента с субстратом образуются продукты или расходуется субстрат концентрации продуктов или субстрата можно контролировать с помощью этого ИСЭ. Применение для контроля концентраций ИСПТ вместо ИСЭ обеспечивает ряд определенных преимуществ. Во-первых, полевой транзистор на основе ферментов (ФПТ) выгодно отличается от ферментного ИСЭ тем же, чем любой ИСПТ от соответствующего ИСЭ. Во-вторых, миниатюрность и соответствующая геометрия ИСПТ способствуют сокращению необходимого количества фермента до минимума, что особенно важно в случае дорогостоящих ферментов. В-третьих, в описанной Карасом и другими [26] конструкции сенсора удачно решены задачи регулирования толщины мембраны и ее адгезии к поверхности ФПТ поэтому отпадает необходимость в каких бы то ни было способах крепления мембраны, как правило, обязательных в обычных ферментных электродах. В-четвертых, ФПТ обычно имеет несколько транзисторов на одном кристалле поэтому второй транзистор можно использовать в качестве стандарта, откликающегося на любые электрические, химические и физические стимулы, но не на ферментативную реакцию. Следовательно, математическая разность между сигналами двух ПТ содержит только необходимую информацию о концентрации определяемого вещества при существенно сниженном уровне фона. [c.408]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология