Биосенсоры пероксид водорода

Высокая эффективность биологических катализаторов и специфичность их действия делают ферменты идеальными реагентами для аналитической химии. Благодаря этим особенностям с помощью ферментов обнаруживаются вещества при предельно низкой концентрации в присутствии множества дрзтих соединений. К настоящему времени созданы искусственные аналитические системы различных конструкций (биосенсоры, датчики, ферментные электроды, проточные анализаторы), содержащие иммобилизованные ферменты и клетки и предназначенные для автоматического детектирования продуктов энзиматического превращения. Например, если использовать иммобилизованную глюкозо-оксидазу, то концентрацию окисляемой кислородом глюкозы определяют, регистрируя количество выделившегося в ходе реакции пероксида водорода [c.101]

Биосенсор пероксида водорода [c.47]

В последнее время предпринимаются попытки заменить кислород нефизиологическими акцепторами электрона (медиаторами), иммобилизованными на поверхности электрода или в ферментном слое (гл. 15 и 16). В пользу этого подхода говорят результаты исследований электродов с покрытием из редокс-частиц, удерживаемых благодаря адсорбции, образованию полимерного слоя или ковалентному присоединению ([3, 22], гл. 13). Применительно к амперометрическим биосенсорам это сулит некоторые преимущества. Например, при использовании медиатора с низким окислительно-восстановительным потенциалом электрод может функционировать при более низком потенциале, чем требуется для определения пероксида водорода [7]. Таким путем можно уменьшить мешающее влияние посторонних электроактивных частиц, обычно присутствующих в биологических препаратах. Стабильность работы биосенсора можно также повысить, поддерживая постоянной концентрацию акцептора электронов, удерживаемого в ферментном слое. Тем самым устраняется проблема, характерная для кислород-зависимых биосенсоров, у которых колебания давления кислорода влияют на сигнал электрода. Таким образом, амперометрические биосенсоры с иммобилизованными медиаторами вполне могут конкурировать с системами, детектирующими Н2О2 [24, 26, 27]. [c.203]

Если обратить полярность классического амперометрического кислородного электрода и превратить его в анод с положительным потенциалом около 0,6 В, то он становится совершенно нечувствителен к кислороду, но зато дает отклик на пероксид водорода, который окисляется до воды. На платиновом аноде окисляется также аскорбиновая кислота, однако лишь немногие другие вещества присутствуют в физиологических жидкостях в количествах, достаточных чтобы влиять на ток в области, соответствующей катодному току кислородного электрода. Чувствительность этого анода к пероксиду водорода казалась привлекательной, но поскольку каталаза имеется почти всюду, биосенсор для определения пероксида водорода не представляет особой ценности, за исключением случаев измерения активности каталазы или пероксидазы. Поэтому считалось, что белки только загрязняют поверхность платины. Так, первое в моей практике использование платинового катода было связано с настоятельной необходимостью удержать белки и клетки крови вдали от поверхности платины. Думаю, что размышления о том, как уберечь платиновый анод от каталазы, и привели меня к идее использовать одну и ту же мембрану для того, чтобы одновременно удерживать каталазу вдали, а другие ферменты (все они представляют собой белки с большими молекулами) вблизи платины. В первом ферментном электроде фермент помещался, как начинка сандвича, между двумя мембранами, поскольку все еще опасались загрязнения поверхности платины белками и коферментами. Но я также добавлял фермент непосредственно в электролит между анодом и катодом, и электрод хорошо работал при определении глюкозы. [c.15]

Для изготовления тканевого сенсора пероксида водорода используют срез печени толщиной 0,1 мм быка, который удерживают на кислородном электроде найлоновой сеткой. Найдено, что для данного биосенсора пригодна печень и других животных. Измерения проводят в 0,05 М фосфатном буферном растворе (pH 6,8), содержащем [c.47]

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]

Функционирование большинства электрохимических биосенсоров основано на измерении расхода или образования под действием фермента природных электрохимически активных веществ. Например, глюкозу можно определять по количеству образующего пероксида водорода или расходу кислорода под действием глюкозооксидазы (гл. 1). В литературе описано множество электрохимических биосенсоров [2, 7], однако лишь немногие из них выпускаются серийно ([30], гл. 18). Альтернативой им являются биосепсоры, в которых биологическая окислительно-восстановительная реакция сопрягается электродом при помощи медиатора и амперометрически измеряется поток [c.226]

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]

Такие датчики изготавливают из различных материалов Р1, Ли, N1, графит и др. Однако этот биосенсор имеет ряд недостатков. Главный из них - это то, что не в полной мере используются селективные свойства фермента, поскольку при потенциалах восстановления кислорода могут восстанавливаться посторонние вещества, способные проникнуть через мембрану. Для устранения влияния мешающих веществ изменяют полярность электрода на противоположную. При потенциале +0,6 В электрод становится нечувствительным к кислороду, но зато дает отклик на пероксид водорода. Другой способ повышения селективности определений состоит в покрытии электрода мембраной, предотвращающей поступление посторонних веществ. Так, для устранения мешающего действия аскорбиновой и мочевой кислот при анализе биологических жидкостей между мембраной с иммобилизованной глюкозоксидазой и электродом помещают диафрагму из ацетата целлюлозы, проницаемую только для молекул Н2О2. [c.501]

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]

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 анализируемом растворе меченый и немеченый h G конкурируют между собой за связывание с антителом на мембране. После этого мембрану промывают, чтобы отделить связанный h G от свободного, и выдерживают в растворе пероксида водорода. В присутствии каталазы пероксид водорода разлагается с образованием кислорода и воды. Контроль реакции ведут по скорости увеличения давления кислорода. При построении градуировочной кривой предполагается, что сенсор регистрирует активность h G от 0,02 до 100 международных единиц/1 мл. К сожалению, при использовании одного антитела аналитические свойства сенсора постепенно ухудшаются из-за изменчивости гормонов. Существуют, однако, хорошие моноклональные антитела к а- и р-субьединицам h G, и анализатор сандвич-типа ELISA (в котором используется немеченый h G, а метку содержит второе антитело) мог бы стать основой для создания усовершенствованного биосенсора h G. [c.59]