Биосенсоры микробные

Полезен взгляд на тестируемый методом МСТ блок организмов, как на своего рода биосенсор. Следующая схема может помочь пониманию сути метода (рис. 22). Если рассматривать произвольную территориальную карту функциональных ниш микробного сообщества в п-мерном пространстве катаболических возможностей, то зону действия той или иной трофической (функциональной) группы мы можем представить в виде некой области. В данном случае очевидно, что в функционально полноценном и структурно насыщенном сообществе (какими является большинство природных ассоциаций) рма этой области будет определяться ближайшими соседями по [c.51]

Упрощенная схема, приведенная на рис. 17.8, очевидно, дает лишь приблизительное представление о возможностях конструирования биосенсоров. Различные конфигурации ферментных сенсоров рассмотрены, в частности, Шеллером и сотр. [44]. Особое внимание авторы уделяют характеристикам биоактивного слоя, являющегося важнейшей рабочей частью биосенсора. Одной из главных целей при разработке прототипа микробных сенсоров было выяснение того, что происходит в таком активном слое, содержащем биокатализатор, медиатор(ы) и другие необходимые компоненты. В свете этих экспериментальных исследований состав и структуру слоя в каждом конкретном случае можно модифицировать оптимальным образом. Ниже обсуждаются некоторые направления в конструировании активных слоев. [c.249]

И большей чувствительностью в результате выяснения механизма преобразования сигнала, т. е. механизма электрического подключения к ранним стадиям микробного катаболизма. Последнее исключает требование достижения стационарного состояния микроорганизма по генерируемому продукту при изменении концентрации определяемого вешества, что необходимо в косвенном методе. Ясно, однако, что микробные биосенсоры прямого действия сохраняют многие достоинства и недостатки, характерные для сенсоров косвенного тина области применения сенсоров обоих типов во многих случаях совпадают (см. раздел 17.2), но дальнейшая разработка обоих методов потребует еше многих исследований. [c.254]

Границы рынка приборов для контроля ферментационных и других технологических процессов выходят далеко за область компетенции автора. Можно, однако, утверждать, что в этой области имеется ряд потенциальных приложений биосенсоров. Они включают непрерывное наблюдение и контроль промышленных отходов (таких как метан, диоксид и оксид углерода), микробных загрязнений в замкнутых процессах (например, в отопительных и вентиляционных системах, водопроводных сетях), контроль стандартных ферментационных процессов путем мониторинга содержания суб- [c.586]

Промышленные процессы по своей специфике также исключительно не подходят для биосенсоров. Например, во многих процессах биосенсоры должны располагаться в удаленных частях системы, где трудно обеспечить доступ для замены тонких элементов биосенсоров через определенные промежутки времени. Во многих процессах приготовления пищи для предотвращения микробного загрязнения требуется паровая стерилизация системы. Ясно, что такая процедура несовместима с биосенсором, если только не имеется специального отвода от основного процесса для проведения анализа. Собственный опыт автора говорит, что специалисты по ферментационным процессам не хотят усложнять свою хорошо отработанную процедуру паровой стерилизации такой в сущности безвредной вещью, как небольшая линия, ведущая к биосенсору. [c.587]

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]

Биохимические и микробиохимические процессы все шире применяются в фармацевтической и пищевой промышленности, очистке сточных вод и энергетике. Очень важную роль в биотехнологических процессах играет брожение. Поэтому контроль сырья, клеточной популяции и конечных продуктов - необходимое условие обеспечения эффективности всей системы. Для определения органических соединений можно использовать спектрофотометрию и хроматографию, однако эти методы непригодны для непрерывных измерений в режиме на линии (on-line). Электрохимическое определение таких соединений имеет явные преимущества так, можно проводить измерения без предварительной подготовки проб и, кроме того, не требуется их оптическая прозрачность. В последние годы разработано множество биосенсоров для определения органических соединений. Многие ферментные сенсоры обладают высокой специфичностью по отношению к представляющим интерес субстратам, однако используемые в них ферменты обычно дороги и неустойчивы. Микробные сенсоры состоят из иммобилизированных микроорганизмов и какого-либо электрохимического датчика и пригодны для непрерывного контроля биохимических процессов [1-3, 19, 20]. Принцип работы предложенных автором этой главы микробных сенсоров-это ассимиляция органических соединений микроорганизмами, что непосредственно регистрируется электрохимическим датчиком. В данной главе описано несколько микробных сенсоров, разрабатываемых в Японии. [c.20]

Исторически тканевые биосенсоры появились позже рассмотренных в предыдущих главах ферментных и микробных биосенсоров [1, 6, 22, 33, 37, 38]. Возможность использования цельного фрагмента ткани млекопитающих в качестве биокаталити-ческого слоя впервые была продемонстрирована на примере аргининового сенсора [36]. Тонкий слой бычьей печени и соответствующее количество фермента - уреазы совместно иммобилизовали на поверхности аммиачного газочувствительного датчика. На кончике сенсора протекали каталитические реакции [c.34]

При написании этой главы делались оговорки относительно применимости микробных сенсоров для многих применений, например клинического анализа, ферментационного контроля и в пишевой промышленности. Хотя такие оговорки не влияют на развитие исследований в некоторых странах, особенно Японии, имеет смысл проанализировать возможные причины такого скептицизма. Если допустить, что выпуск биосенсоров может быть экономически оправдан, что предполагается во всей этой книге, то, очевидно, они должны удовлетворять двум основным требованиям быть работоспособными и безопасными. В настояшее время, может быть, нереалистично ожидать создания на базе микробных биосенсоров аналитических методик, которые, например, удовлетворяли бы стандартам (кстати, довольно жестким) лучших промышленных химико-аналитических лабораторий. Однако литературные данные и результаты работ, проводимых в промышленных лабораториях, свидетельствуют, что поведение сенсоров на основе интактных клеток плохо воспроизводимо, поэтому их трудно оценить адекватно и объективно. Надежды на усовершенствование микробных сенсоров связаны с более глубоким изучением фундаментальных аспектов механизмов их функционирования наряду с использованием новых материалов и конструктивных решений. Серьезной проблемой, вызывающей опасения, является риск загрязнения исследуемых материалов клеточным биокатализатором. Эту проблему можно преодолеть только после уверенной демонстрации безопасности микробных сенсоров, которая будет тем более убедительной, если удастся улучшить их эксплуатационные характеристики в целом. Биотехнологические новшества быстро усваиваются и принимаются, а предубеждение против использования микробов , возможно, вскоре будет проглочено и переварено вместе с порцией мицелиального белка в пирожке из супермаркета [c.254]

До сих пор попытки использовать амперометрические биосенсоры на основе алкогольдегидрогеназы [6, 35] для анализа реальных проб были безуспешны. Напротив, алкогольоксидаза (ЕС 1.1.3.13) из различных микробных источников, видимо, вполне пригодна для сенсоров, чувствительных к спирту. Этот фермент катализирует окисление низкомолекулярных первичных спиртов по реакции [c.269]

Несмотря на то что в этом разделе обсуждалась методика анализа сигнала на примере сигналов, генерируемых макроскопическими датчиками в микробных ферментерах, в заключение хотелось бы обсудить потенциально новый подход в области биосенсоров в строгом смысле этого слова, основанный на измерении нелинейной электрической передаточной функции в относительно микроскопических белоксодержащих системах. [c.365]

Сообщество почвенных микроорганизмов является биологическим объектом, наиболее тесно связанным с природной средой обитания и максимально чутко реагирующим на любые изменения, происходящие в ней. Поэтому использование естественного микробного сообщества в качестве своеобразного "датчика" или индикатора изменения природной среды - так называемого "биосенсора", дает прекрасные результаты в задачах экологического мониторинга и технической диагностики агрессивности грунта. Принцип действия системы основан на выделении из проб грунта всех почвенных микроорганизмов и количественной оценке использования этими микроорганизмами 47 основных источников питательных веществ, имеющихся в почве (так называемое мультисубстратное тестирование [c.50]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология