Глюкозы сенсор глюкозооксидазы

При постоянном потенциале + 150 мВ (относительно н.к.э.) и температуре 30°С электродная функция линейна до концентрации глюкозы 30 мМ с постоянной времени 30 с [9]. При низких концентрациях глюкозы (до 8,0 мМ) сигнал сенсора не зависит от pH в диапазоне pH 7,0-9,0, хотя при высоких концентрациях глюкозы такая зависимость наблюдается. С ростом температуры до 45 °С ток электрода увеличивался со скоростью 4,0%/град, при более высокой температуре происходит инактивация. Присутствие кислорода вызывает уменьшение генерируемого тока, поскольку кислород является естественным акцептором электрона для используемого фермента. Кажущаяся константа Михаэлиса для окисления глюкозы при помощи иммобилизованной этим способом глюкозооксидазы составляла 24 мМ. Поликарбонатная мембрана, помещенная на датчик, не влияет на значение i ,. Однако в случае диализной мембраны повышается до 74 мМ. При этом отклик системы из кинетически контролируемого становится диффузионно контролируемым, что можно использовать для расширения диапазона линейности. [c.233]

Приблизительно 5 процентов взрослого населения развитых стран являются диабетиками. Важную роль в лечении диабета играла и продолжает играть аналитическая химия. С этой целью было разработано бесчисленное множество методов. Однако благодаря специфичности ферментных реакций и чувствительности электрохимических методов в этой области все более популярными становятся глюкозные сенсоры. Схема катализируемого глюкозооксидазой (GOD, ЕС 1.13.4) окисления глюкозы имеет следующий вид [c.259]

В большинстве известных до сих пор глюкозных сенсорах используется окисление -D-глюкозы растворенным кислородом в присутствии -D-глюкозооксидазы (GOD, ЕС 1.1.3.4) по реакции [c.320]

Высокая специфичность к глюкозе. В случае глюкозооксидазных сенсоров это требование включает высокую специфичность фермента и электрохимическую специфичность детекторов. Первое условие выполняется всегда, поскольку глюкозооксидаза катализирует окисление лишь очень немногих соединений, помимо глюкозы, и притом со значительно более низкой скоростью [4]. И, наоборот, второе условие нередко не выполняется и зависит главным образом от типа используемого электрохимического детектора (см. раздел 22.4). [c.320]

Принцип потенциометрического определения концентрации глюкозы реализован в сенсоре, предложенном в работе [39] (см. также гл. 10). Глюкозооксидазу иммобилизуют непосредственно на поверхности платинового рабочего электрода методика иммобилизации включает удерживание в полиакриламидном геле, сшивание глутаровым альдегидом в альбуминовом носителе или связывание с платиной через тамма-аминопропилтриэтоксисилан [55]. [c.324]

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]

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]

Различные комбинации мембран на основе антител и ферментных электродов могут привести к созданию новых автоматизированных сенсоров, чувствительных к антигенам. Такие биосенсоры, возможно сопряженные с сенсорами ферментов печени, позволяют обеспечить быстрое и надежное наблюдение за кровеснабжением. На рис. 1.6 показан иммуносенсор на основе измерения потребления кислорода в присутствии глюкозооксидазы и глюкозы. Таким образом определяют содержание антител поверхностного антигена вируса гепатита В. Описаны и другие электроферментные методы для иммунологических исследований, и это направление, видимо, будет интенсивно развиваться (гл. 14). [c.18]

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]

Для регенерации окисленных ферментов используют также модифицированные электроды с адсорбированными редокс-полимерами, содержащими п- и о-хинонные группы (рис. 15.2) [12-14]. Такие электроды эффективно окисляют восстановленные глюкозооксидазу, L-лактатоксидазу и ксантиноксидазу в диапазоне потенциалов от 0,05 до 0,5 В (относительно Ag/Ag l) при pH 7. Установлено [12-14], что эти ферменты окисляются при потенциале окисления полимерного модификатора, и, таким образом, последний действует как медиатор. Основной недостаток этих редокс-полимерных электродов заключается в том, что они довольно быстро (обычно за 5 дней) теряют каталитическую активность [12, 14]. Позже был описан [3] амперометрический глюкозный сенсор на основе глюкозооксидазы, иммобилизованной на графите, который предварительно обработали N-метилфеназинием (NMP). Авторы нашли, что функция электрода к глюкозе строго линейна в диапазоне 0,5-150 мкМ, но использовать его можно вплоть до концентрации 2 мМ. Иммобилизованная глюкозооксидаза стабильна в течение нескольких месяцев, однако медиатор следует обновлять ежедневно. [c.216]

Электровосстановление пероксида водорода на электродах из NMA T NQ , содержащих адсорбированную пероксидазу, начинается при 0,3-0.5 В. Используя метод вращающегося диска, авторы установили, что этот процесс лимитируется каталитической активностью фермента. Для данной системы /с = 80 мкМ и max = 0,27 мА см . Рассчитанная константа скорости гетерогенной реакции составляет 8,5-10 см с . Эти электроды в сочетании с глюкозооксидазой используют также для конструирования биферментных сенсоров, чувствительных к глюкозе. Принцип работы таких сенсоров - биоэлектрокаталитическое восстановление пероксида водорода, образуемого под действием глюкозооксидазы. [c.222]

В гл. 1 описан испытанный in vivo амперометрический сенсор на основе иммобилизованной глюкозооксидазы, детектирующий образование пероксида водорода [12]. С 1982 г. было проведено множество предварительных кратковременных исследований этой системы на подкожной ткани и крови, однако результатов они фактически не дали. В работах [51, 52] описан аналогичный детектор пероксида водорода игольчатого типа, который был широко опробован на животных и человеке (см. гл. 23). Между концентрациями глюкозы в подкожной ткани и крови собак имелась явная связь, хотя при быстром внутривенном введении глюкозы ее содержание под кожей возрастало с задержкой в 5-15 мин и было почти на 65% ниже пикового значения в крови. Чувствительность подкожного имплантированного сенсора уменьшается до 94% первоначальной за 24 ч, до 90% за 48 ч и до 57% за 72 ч. Падение давления кислорода в ткани примерно с 38 до 25 мм рт.ст. незначительно влияет на выходные токовые сигналы. Прибор также включали в переносную систему с замкнутым контуром, испытанную на трех собаках с удаленной поджелудочной железой. При [c.300]

Другой амперометрический сенсор на основе глюкозооксидазы с детектором пероксида водорода был также недавно испытан на собаках, причем его использовали пибо ех vivo в экстракорпоральной проточной системе, либо имплантировали под кожу ]1]. Было найдено, что концентрация глюкозы в ткани составляет 30-50% от юнцентрации в крови. [c.301]

Дальнейшая разработка этой системы [6] привела к созданию прототипа имплантируемого сенсора с двумя гальваническими кислородными электродами в качестве детектора. Кислород поступал на электрод через полипропиленовую мембрану, с внешней стороны закрепленную на носителе из найлоновой ткани, В рабочем электроде к этому носителю с помощью глутарового альдегида ковалентно пришивали глюкозооксидазу. Все вместе заключали в пластиковом диске диаметром 2 см и толщиной 0,25 см. Срок службы сенсора in vivo составлял четыре дня, правда, его чувствительность к глюкозе не достигала оптимума, отчасти из-за низкого парциального давления кислорода в подкожных тканях [7]. [c.323]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология