Мочевина ферментный электрод

В последние годы благодаря использованию ферментов функции ионселективных электродов удалось существенно расширить и сделать их применимыми для быстрого клинического анализа на глюкозу, мочевину, аминокислоты и другие метаболиты. Такие электроды называются ферментными электродами или электрохимическими сенсорами. Создание электродов с указанными свойствами оказывается возможным благодаря тому, что ряд ферментов обладает высокой специфичностью, т. е. способностью катализировать превращения одного единственного вещества из многих сотен и даже тысяч веществ близкой химической природы. Если, например, фермент катализирует реакцию, в ходе которой изменяется pH среды, то рН-чувствительный электрод, покрытый пленкой геля или полимера, содержащей этот фермент, позволит провести количественное определение только того вещества, которое превращается под действием данного фермента. Из мочевины в присутствии фермента уреазы образуются ионы МН+. Если ионселективный электрод, чувствительный к ионам ЫН , покрыть пленкой, содержащей уреазу, то при помощи его можно количественно определять мочевину. Ферментные электроды — один из примеров возрастающего практического использования ферментов в науке и технике. [c.138]

Первый ферментный электрод, чувствительный к глюкозе, был разработан Кларком в 1962 г, который поместил между мембранами электрода глюкозоксидазу. Образующийся в результате реакции пероксид водорода определяли амперометрически. Этот тип электрода более подробно будет рассмотрен ниже. Позднее Гилболт предложил электрод потенциометрического типа для определения мочевины, реакция разложения которой до иона аммония катализируется уреазой, иммобилизованной в объеме полимера на поверхности стеклянного электрода, чувствительного к однозарядным ионам. [c.214]

В последние годы благодаря использованию ферментов функции ионселективных электродов удалось существенно расширить и сделать их применимыми для быстрого клинического анализа на глюкозу, мочевину, аминокислоты и другие метаболиты. Такие электроды называются ферментными электродами или электрохимическими сенсорами. Создание электродов с указанными свойствами оказывается возможным благодаря тому, что ряд ферментов обладает высокой специфичностью, т. е. способностью катализировать превращения одного-единственного вещест- [c.157]

В табл. 6,6 приведены характеристики некоторых потенциометрических ферментных электродов. Среди них наибольщее распространение получили электроды для определения мочевины (диагностический показатель функции печени). В качестве базового электрода применяют стеклянный электрод, чувствительный к ионам аммония. Уреазу закрепляют на поверхности электрода нанесением слоя полиакриламидного геля, содержащего фермент, или с помощью целлофановой мембраны. Слой геля удерживается на поверхности с помощью нейлоновой сетки. Если такой электрод опустить в раствор, содержащий мочевину, то она диффундирует в слой фермента, в котором происходит ферментативный гидролиз мочевины с образованием ионов аммония в результате протекания реакции [c.215]

В прямой ионометрии пользуются ферментными электродами. Например, для определения мочевины применяют уреазу, под влиянием которой мочевина разлагается [c.106]

Иммобилизованный фермент располагается непосредственно на мембране датчика. Диффундирующий в ферментный слой субстрат вступает в реакцию, превращаясь в продукт (МНз), проникающий во внутренний раствор газового электрода. Непроницаемость газовой мембраны по отнощению к ионам обеспечивает селективность определения. Поэтому оказалось рациональным создание ферментных электродов на основе газовых. В качестве примеров можно привести электроды для определения мочевины [295, 296], аминокислот, мочевой кислоты, уксусной и муравьиной кислот и т. д. (см. табл. IV. 2). [c.129]

Потенциометрические ферментные электроды были предложены для определения аминокислот, мочевины, нитрат- и нитрит-ионов, пенициллина. В качестве ферментов в них использовались оксидазы или декарбоксилазы аминокислот, уреаза, нитрит- [c.92]

В ферментных электродах ферменты обычно иммобилизуют, что позволяет уменьшить расход материалов для проведения рутинных анализов и исключить частую проверку ферментного препарата для получения воспроизводимых результатов. Кроме того, устойчивость фермента часто увеличивается при введении его в подходящий гелевый носитель. Например, электрод для определения мочевины с химически связанной уреазой на поверхности аммонийного ИСЭ может работать более 300 дней [16]. [c.120]

В т. н. безреагентных методах Ф. а. примен. иммобилизованные ферменты (см. Ферментативный катализ). Использ., напр., ферментные электроды — электрохим. датчики, на чувствит. элемент к-рых нанесен иммобилизов. фермент. Такие электроды обладают высокой избирательностью и позволяют проводить быстрый (десятки анализов в час) автоматич. анализ многокомпонентных систем. С пх помО[цью определяют i-люкозу, холестерин, мочевину, мочевую к ту, сиирты, аминокислоты, ионы Си + и др. в-ва, концентрации к-рых варьируют от 0,05 мкг/мл до 1 мг/мл. ф Б е р е 3 и и И. В., К л е с о в А. А., Журнал аналитической химии , 1976, т, 31, в. 4, с. 786 — 800 их же, Успехи химии , 1976, т. 45, в, 2, с. 180-201. А. А. Клесов. [c.617]

Вместе с ферментным электродом используют электрод сравнения, обычно каломельный. Электрод сравнения может быть конструкционно объединен с ферментным электродом, как, например, в случае NH3-, Oj- и 02-электродов, используемых в качестве базовых в сенсорах мочевины, аминокислот, глюкозы или спирта. [c.121]

Определение высокоспецифично (на электроде реакция идет только с глюкозой) и осуществляется в течение 1 мин. На базе такого ферментного электрода создан автоматический анализатор глюкозы. При помощи ферментных электродов определяют сахарозу, мочевину, этиловый спирт, анализируют загрязнение среды остаточными пестицидами и т. п. [c.145]

Для изготовления ферментных рН-электродов Нильсон и др. [40] использовали обычные стеклянные рН-электроды, на которые наносили либо фермент, удерживаемый в полиакриламидном геле, либо слой жидкости, удерживаемый внутри целлофановой мембраны. При определении глюкозы по концентрации глюконовой кислоты, образующейся в реакции (9.8), рН-функция сенсора почти линейна в интервале от 10 до 10 моль/л, причем при десятикратном изменении концентрации глюкозы pH меняется на 0,85. Разработаны также электроды этого типа для определения мочевины и пенициллина. Для контроля ионной силы и pH используют разбавленный (1 мМ) фосфатный буферный раствор с pH 6,9 и 0,1 М раствор сульфата натрия. [c.128]

Гюильбо и Тарп [468] сконструировали специфичный к мочевине ферментный электрод (с воздушным зазором). На дно плексигласовой микроячейки помещают 15 мг (10 ед.) иммобилизованной уреазы (порошка или геля). Ячейку покрывают найлоновой сеткой, которая удерживается на корпусе ячейки резиновыми кольцами. Количество выделившегося при pH 8,5 аммиака измеряют электродом с воздушным зазором, чтобы исключить воздействие любых мешающих ионов на результаты анализа. Зависимость потенциал электрода — log концентрации линейна в области концентраций от 10 до 2-10 моль/л наклон близок к нернстову и примерно равен 0,9 рН/декада. С иммобилизованной уреазой мочевину в крови определяют с ошибкой 2,2% и точностью 2,0% длительность анализа 3 — 5 мин. Электрод, сконструированный Гюильбо и Тарпом, работал в течение месяца, причем с ним было выполнено почти 500 анализов с прекрасными результатами. [c.162]

И. ф. применяют в произ-ве Ь-аминокислот, 6-аминопенициллановой к-ты, из к-рой получают полусинтетич. пенициллины, в синтезе преднизолона, для удаления лактозы из продуктов питания, используемых больными с лакгазной недостаточностью, в изготовлении ферментных электродов для экспресс-определения мочевины, глюкозы и др. в-в, для создания аппаратов искусств, почка и искусств, печень , для удаления эндотоксинов, образующихся в процессе заживления ран и ожогов, при лечении нек-рых онкологич. заболеваний и др. Большое значение приобрели в клинич. и лаб. практике иммуноферментные методы анализа, в к-рых также используются И. ф. [c.216]

В ферментных электродах м. б. использованы не только одноферментные и полиферментные системы, но и клетки микроорганизмов ( бактериальные электроды). Созданы ферментные электроды с ферментным реактором. В таком электроде иммобилизованный (напр., на стеклянных щари-ках) фермент помещен в небольшой реактор, через к-рый пропускают анализируемую пробу. Продукты р-ции - элект-роактивные в-ва, их детектируют с помощью проточных измерительных электродов. Ферментные электроды такого типа применяют для определения мочевины и аминокислот. [c.80]

Для изготовления ферментного электрода сначала выбирают помощью справочников по энзимологии подходящую ферментнз систему. В идеальном случае действие электрода должно основ ваться на первичной функции фермента, т. е. на основной pea ции, которую он катализирует в природе. Например, в электро для определения глюкозы следует использовать глюкозоокси зу, в электроде для определения мочевины — уреазу. В некот рых случаях можно применять фермент, для которого определи мое вещество служит вторичным субстратом. [c.324]

В аналитических исследованиях в связи с иммобилизованными ферментами необходимо упомянуть ферментные электроды [21], ферментные термисторы [40] и ферменты, ковалентно связанные с полистиролом или найлоном для целей автоматического анализа [24, 46]. Гильбо [22], например, использовал ферментные электроды для определения глюкозы, мочевины, L-аминокислот, галактозы, ацетилхолина и дегидрогеназ. Ферхмеиты, связанные с капиллярными реакторами, использованы в соединении с автоанализатором фирмы Te hni on для анализа различных субстратов, таких как глюкоза, мочевина и мочевая кислота [55]. Гудзон и др. [20] описали применение иммобилизованной холинэстеразы для контроля воздуха и воды, для обнаружения ингибиторов фермента, таких, как пестициды. Система характеризуется чрезвычайной чувствительностью. Например, органофосфат параоксон может быть обнаружен в количествах 1 10 в воздухе и воде. [c.442]

Покрытый ферментом электрод дает линейную зависимость потенциала от логарифма концентрации мочевины в пределах 5 10 — 10 моль/л, наклон кривой составляет 50 мВ/декада. Зависимость потенциала электрода от логарифма концентрации хлорида аммония также линейна NH4 I был растворен в таком же буферном растворе, в котором растворена и мочевина. Чувствительность ферментного электрода даже выше, чем у непокрытого гелем стеклянного электрода. Такую высокую чувствительность электрода с иммобилизованным ферментом к низким концентрациям катиона можно объяснить тем, что при pH 7,0 иммобилизованный фермент в слое геля заряжен отрицательно, т. е. слой фермента действует как катионообменник [452]. [c.155]

Анфельт, Гранели и Ягнер [464] изготовили ферментный электрод,, специфичный для субстрата — мочевины. Электрод содержит слой уреазы, заполимеризованный с глутаровым альдегидом непосредственно на поверхности газодиффузионного датчика на аммиак. Время отклика электрода составляет примерно 2 мин для концентраций мочевины в диапазоне 10 —10 моль/л при pH 9,0, однако это время возрас- [c.159]

Иногда для усовершенствования электродов можно использовать специфичность ферментов [8]. Так, например, вторую мембрану можно изготовить из слоя геля, содержащего уреазу, и в результате получить МН4+-чувствительный стеклянный электрод для определения мочевины. Скорость катализируемой ферментом реакции гидролиза мочевины с образованием МН4+-ионов пропорциональна концентрации мочевины [9]. Изменение отклика электрода во времени показано на рис. 15-3. Для установления устойчивого потенциала требуется несколько минут, но правильные результаты можно получить за более короткое время, отределив наклон начального участка. О возможностях других ферментных электродов можно прочитать в обзорных статьях [10, 11]. [c.322]

Аналогичным образом устроены и некоторые ферментные электроды [12]. Основной компонент электрохимических датчиков — гидрофильный полимер, содержащий фермент, который и превращает определяемое вещество в вещество, измеряемое данным электродом. Например, ферментный электрод, измеряющий концентрацию мочевины, состоит из зонда на аммиак (рис. 80), в котором пористая пленка покрыта найлоновой сеткой (Гилбо, изобретатель этого датчика, первоначально использовал в своих опытах кусок найлонового чулка). На сетку наносится полиакрилатный гель, содержащий фермент уреазу. Мочевина из исследуемого раствора проникает в слой геля и разлагается [c.199]

Ферментные электроды относятся к самым последним достижениям аналитической химии. Эти устройства сочетают в себе селективность и чувствительность ферментативных методов анализа со скоростью и простотой измерений с помощью ИСЭ. В результате появилось устройство, позволяющее быстро измерять концентрацию определенного соединения в растворе, и метод, требующий минимальной пробоподготов-ки. Разработаны ферментные электроды для определения глюкозы, мочевины, Ь-ами-нокислот, пенициллина и других веществ, важных в клинической практике. [c.116]

Концентрация растворимого ферментного электрода (гл. 1) впервые была выдвинута Кларком и Лайонсом [6] в 1962 г. Однако лишь в 1971 г. была создан [50] первый работающий ферментный электрод на основе глюкозооксидазы, иммобилизованной в геле на поверхности полярографического кислородного электрода, который позволяет определять глюкозу в биологических жидкостях и тканях. Ферментные электроды могут работать и как вольтамперометрические, и как амперометрические датчики, то есть измеряется ток при приложенном постоянном напряжении. В 1969 г. Гилболт и Монталвв [19] предложили первый потенциометрический (измеряется потенциал системы без наложения внешнего напряжения) ферментный электрод для определения мочевины. С тех пор в литературе описано более ста различных электродов данные [c.120]

Что касается применения кондуктометрии в биосенсорах вообще, авторы [13, 134, 135] недавно подчеркнули, что большинство реакций, используемых в потенциометрических и амперометрических ферментных электродах, например зависимые от концентрации мочевины изменения pH и р1 в электродах, содержащих уреазу, могут быть на том же уровне, или лучше, оценены кондуктометрически. Аналогично авторы [6] использовали связанные с ферментативной реакцией изменения емкости двойного электрического слоя симметричных металлических электродов как меру активности фермента или субстрата. Такие измерения стремятся проводить на одной частоте, не обсуждая вопрос о том, что в случае многочастотных измерегшй могли бы получиться более селективные и информативные сенсоры. [c.358]

Первым из предложенных и до сих пор наиболее важныМ потенциометрическим ферментным электродом являлся элект-трод, чувствительный к мочевине. В первоначальном варианте в конструкцию электрода входил ферментный слой, состоящий из фермента (уреазы), иммобилизированного в матрице из полиакриламидного гидрофильного геля, который для повышения механической прочности фиксировался в найлоновой сетке. Ферментный слой закреплялся на стеклянном электроде Be kman 39137, чувствительном к ионам щелочных металлов и аммония [19, 24]. Вследствие недостаточной селективности стеклянного электрода в более поздних модификациях он был заменен на ЫН4+-селективный нонактиновый жидкостной электрод [20, 22] (ср. с. 229) и затем на аммиачный газочувствительный электрод [25] (ср. с. 92). Ферментный электрод последнего [c.239]

Другой важной областью применения иммобилизованных ферментов является производство аминокислот с помощью аминоацилазы. Колонки с амино-ацилазой используются в Японии для производства сотен килограммов Г-метионина, Г-фенилаланина, Г-триптофана и Г-валина. Ферментно-полимерные коньюгаты широко используются в аналитической и ьслинической химии. Иммобилизованные на колонках ферменты могут использоваться повторно в качестве специфических катализаторов при определении различных субстратов. Папример, разработаны ферментные электроды для потенциометрических и амперометрических определений таких веществ, как мочевина, аминокислоты, глюкоза, спирт и молочная кислота. [c.92]

Авторы [3] полимеризовали уреазу непосредственно на поверхности мембраны азоаммиачного электрода (фирмы Orion) с помощью глутарового альдегида. При том в реакционном ферментном слое генерируется достаточно много аммиака даже ри pH 7-8, что позволяет определять мочевину в присутствии больших количеств Na" К . Время отклика такого электрода 2-4 мин. [c.125]

Гилболт и Масцини [18] создали обеспечивающий высокую избирательность и воспроизводимость результатов ферментный сенсор мочевины, используя уреазу, химически связанную и закрепленную на усовершенствованной тефлоновой мембране газоаммиачного мембранного электрода. Один такой электрод позволяет проводить от 200 до 1000 измерений с коэффициентом вариации 2,5% в диапазоне концентраций [c.126]

Описаны [48] ферментные сенсоры мочевины, в которых уреаза с помощью глутарового альдегида фиксируется либо на газовом Oj-, либо на катионоселективном стеклянном электроде. При использовании в качестве базового аммонийного стеклянного электрода диапазон определяемых концентраций составляет 10 -10 моль/л. [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология