Биосенсоры на основе

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]

БИОСЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ ФЕРМЕНТНЫХ СИСТЕМ [c.500]

БИОСЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ БИОМАТЕРИАЛОВ [c.504]

Многие ферменты дороги и быстро теряют свою активность. Применение бактерий, микроорганизмов и биологических тканей различного происхождения позволяет устранить недостатки, присущие ферментным биосенсорам. При этом отпадает необходимость в получении и очистке ферментов. Однако такие биосенсоры имеют низкую селективность вследствие того, что микроорганизмы, ткани растений и животных являются источниками самых разнообразных ферментов. Кроме того, время отклика биосенсоров на основе тканей и микроорганизмов может быть достаточно большим. Тем не менее, в последнее время наблюдается повышенный интерес к электродам, содержащим не сами ферменты, а их первозданные источники - биологические материалы. Установлено, что тканевые срезы выполняют функцию биокатализаторов. При этом пластины биоматериала могут храниться без потери активности в течение года. [c.504]

Так, на основе кожуры огурца или тыквы, служащей источником аскорбиноксидазы, и электрода Кларка разработан биосенсор на аскорбиновую кислоту. Активность фермента в природной матрице достаточна для проведения 50-80 определений аскорбиновой кислоты. Биосенсор на основе кожуры кабачка и кислородного электрода позволяет определять аскорбиновую кислоту во фруктовых соках. В табл. 14.2 приведены примеры биосенсоров на основе растительных материалов. [c.504]

ТАБЛИЦА 14.2. Амперометрические биосенсоры на основе растительных тканей [c.505]

Биосенсоры на основе иммобилизованных ферментов [c.101]

Биосенсоры на основе иммобилизованных ферментов помогают вьшолнять десятки быстрых и точных анализов при диагностике заболеваний, контролировать содержание вредных веществ (инсектицидов, пестицидов, удобрений) в пищевых продуктах и в воздухе. Биосенсоры нашли применение в решении аналитических задач в химической и микробиологической промышленности, а также в научных исследованиях. [c.102]

Для биосенсоров на основе интерферометрии существует важный момент — выбор точки сравнения. Необходимы два вида градуировки. Первый касается градуировки по определяемому веществу второй требует информации о фоновом сигнале. Фон можно получить с помощью контрольного опыта вопрос заключается в следующем как можно включить контрольный опыт в биосенсор В случае световодов, взаимодействующих с пробой посредством затухающего поля, это требует двух различимых поверхностей одной —для специфических и другой — для неспецифических реакций. Одним из вариантов является конфигурация, подобная конфигурации в интерферометре Маха—Цендера (рис. 7.8-20). Сначала падающий свет разделяется,затем он проходит через све- [c.558]

Применение индукции флуоресценции хлорофилла позволило создать биосенсор на основе хлоропластов высших растений, который способен обнаружить присутствие таких гербициды как триазины и фенилмочевины в концентрации [c.164]

Особый интерес представляют главы 24-27, в которых рассмотрены биосенсоры на основе пленок Лэнгмюра - Блоджетт на полупроводниковых подложках. Это направление только начинает развиваться, однако полученные здесь результаты позволяют надеяться, что с помощью биотипов будут созданы сверхминиатюрные многоцелевые сенсоры, напрямую сочетающиеся с молекулярно-электронными преобразователями информации. [c.7]

Глава 3 Биосенсоры на основе растительных и животных тканей [c.34]

Тканевые материалы растительного и животного происхождения успешно используют в качестве биокаталитических компонентов биосенсоров. Биокаталитические материалы этого класса просто создают естественное окружение для представляющего интерес фермента, в результате чего требуемая ферментативная активность заметно стабилизируется. Во многих случаях тканевые биосенсоры служат намного дольше, чем аналогичные биосенсоры с выделенными ферментами. Кроме того, тканевые материалы сохраняют достаточно высокую специфическую активность, необходимую для конструирования некоторых биосенсоров, тогда как выделенные ферменты в тех же условиях разрушаются. В большинстве случаев эти преимущества достигаются не в ущерб избирательности. Если же в тканевом материале протекают мешающие процессы, разрабатывают специальные меры по увеличению избирательности. В этой главе достоинства тканевых биосенсоров показаны на конкретных примерах. Рассмотрено также несколько биосенсоров на основе таких биокаталитических материалов, как фрагменты животных клеток. Наконец, впервые предложены возможные механизмы транспорта (вход, внутренний перенос и выход) субстрата и продуктов в иммобилизованных клетках ткани. [c.34]

Таблица 3.1. Биосенсоры на основе тканей и родственных материалов

Рис. 3.3. Градуировочный график для определения глутамина с помощью биосенсора на основе ткани почки свиньи.

Биосенсоры на основе растительных и живых тканей Ъ1 [c.37]

Хотя глутаминовый биосенсор на основе тонкого слоя ткани почки свиньи проявляет высокую избирательность к глутамину по сравнению с другими биомолекулами, [c.39]

Рис. 3.5. Начальный сигнал биосенсора на основе ткани слизистой оболочки тонкого кишечника мыши. О-аденозин [2-АМР A-ADP 9-АГР.

Конечно, в любой схеме оптимизации биосенсоров на основе ткани уделяется особое внимание их селективности, поскольку в тканевых материалах обычно проте- [c.46]

Градуировочные кривые биосенсора на основе ткани бычьей печени линейны до концентрации пероксида водорода 10 мкМ. Концентрационный диапазон линейности охватывает примерно один порядок величины, а времена отклика и возврата сигнала к начальному значению сравнительно невелики и не превышают 2 мин при небольших концентрациях. Этот сенсор проявляет ярко выраженную селективность к пероксиду водорода и практически нечувствителен к высоким концентрациям таких потенциально мешающих веществ, как глюкоза, спирт. Г-аминокислоты и лактат. [c.48]

Для количественного определения фосфатов и/или фторидов разработан смешанный биосенсор на основе тонкого среза картофельного клубня и раствора глюкозооксидазы. В данной системе ткань картофеля является источником кислой фосфатазы, которая катализирует реакции на поверхности кислородного датчика биосенсора [c.50]

С помощью рекомбинантной техники можно улучшить биологические компоненты биосенсоров на основе ферментов и цельных клеток. При этом не только улучшатся аналитические характеристики биосенсоров, например путем оптимизации входящих в них ферментов, но и расширится область их применения. Описываемая техника поможет также в создании более доступных источников ферментов, которые в настоящее время трудно получать в достаточном количестве, что позволит снизить стоимость биосенсоров. [c.89]

Глава 10 Потенциометрические биосенсоры на основе редокс-электродов [c.131]

Теория, типы и рабочие характеристики биосенсоров на основе ИСЭ рассмотрены в предыдущей главе. Здесь мы обсудим еще один тип таких устройств, а именно биосенсоры на основе редокс-электродов. Они менее избирательны и, следовательно, могут иметь более разнообразные применения. Чтобы понять принципиальные различия между двумя типами потенциометрических биосенсоров, сравним эти системы. [c.131]

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]

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]

Самым распространенным в настоящее время является амперометрический биосенсор на основе иммобилизованной глюкозоксидазы для определения сахара в крови. В качестве трансдьюсера в нем используется электрод Кларка. Избирательность подобных биосенсоров обеспечивается высокой специфичностью глюкозоксидазы, которая катализирует окисление глюкозы до глюконовой кислоты. При этом ток восстановления кислорода уменьшается пропорционально концентрации субстрата [c.500]

Биосенсоры на основе электрода Кларка позволяют определять лактаты, Ь-аминокислоты, салицилаты, оксалаты, пируваты (табл. 14.1). В основном применяются оксидазы (холестериноксидаза, пероксидаза, оксидазы аминокислот, алкогольоксидаза и др.), гид- [c.501]

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]

В десяти образцах плазмы крови человека определили содержание глюкозы (мг/100 мл) с помощью двух методов ферментативного с фотометрической индикацией и проточно-инжекционного (ПИЛ) с использованием биосенсора на основе иммобилизованной глюкозооксидазы и с амперометрическим детектированием продукта реакции (Н2О2). Результаты анализов (в мг/100 мл) приведены в таблице. [c.445]

Кроме активного использования в изучении экспрессии генов, белки-репортеры оказываются незаменимыми помощниками при исследовании, в частности, факторов транскрипции и механизмов передачи сигналов, при поиске новых лекарственных препаратов и конструировании биосенсоров на основе клеток. В принципе, многие ферменты могут быть использованы в качестве репортеров, и их выбор определяется конкретными задачами и возможностями исследователя. Основными критериями выбора являются удобство идентификации белка-репор-тера в составе молекулярной химеры, его стабильность и другие важные качества. К таким свойствам можно также отнести безопасность в отношении окружающей среды, простоту использования, высокую чувствительность при обнаружении и низкую фоновую активность. [c.383]

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]

Селективность гуанинового биосенсора на основе ткани печени мыши оказалась превосходной в присутствии 1 мМ магния (II) (для ингибирования аденозиндеаминазы) и в отсутствие фосфат-ионов (для активации гуанозинфосфорилазы) [11]. Такой сенсор не проявляет чувствительность к инозину, аденину, СМР, IMP, креатинину, креатину, аспарагину, серину, мочевине, глутамину, глутаминату, орнитину, треонину, лизину, валину, глицину и аргинину при миллимолярных концентрациях этих соединений. [c.47]

Первый описанный в литературе тканевый биосенсор на основе тонкого слоя растительного материала предназначен для определения глутамината [29]. Тонкий слой мякоти желтой тыквы иммобилизируют на поверхности датчика, чувствительного к газообразному диоксиду углерода. Глутаминатдекарбоксилаза, присутствующая в больших концентрациях в желтой тыкве, катализирует реакцию [c.48]

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 и у некоторых биосенсоров на основе тканей млекопитающих, срок службы пируватного биосенсора на основе растительной ткани выше, чем у соответствующей системы с выделенным ферментом [30]. При этом увеличение срока службы сенсора достигается без потери его селективности, что объясняется стабилизацией биокатализатора в растительной ткани. Кукурузные зерна, как известно, отличаются высоким содержанием фермента пируватдекарбоксилазы, катализирующего реакцию [c.48]

Таблица 3.7. Сравнение параметров биосенсоров на основе муки из бобов канавалии мечевидной и уреазы

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]

Наряду с цельными фрагментами тканей млекопитающих в биосенсорах можно эффективно использовать фракции тканевых клеток, иммобилизуя именно те субклеточные компоненты, которые обладают наибольшей биокаталитической активностью. Такой подход может быть весьма плодотворным, если необходимо увеличить количество иммобилизованного фермента или улучшить избирательность сенсора, устраняя мешающие ферменты, которые содержатся в других частях клетки. Показано, что некоторые субклеточные фракции можно использовать как аналитические реагенты. Так. для определения тироксина можно использовать микросомы печени крысы [34]. Первой удачной попыткой создания биосенсора на основе субклеточной фракции был биосенсор для определения глутамина [8]. В этом сенсоре митохондриальную фракцию клеток кортекса почки свиньи иммобилизовали на газоаммиачном датчике. Митохондрии содержат два изофермЬнта глутаминазы [15], активность которых и используют в глутаминовом биосенсоре. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология