Срок службы сенсора

Если холинэстераза иммобилизована с помощью ковалентного связывания, то срок службы биосенсора возрастает Так, датчик, состоящий из рН-электрода с иммобилизованной на поверхности ацетилхолинэсте-разой (путем сшивки глутаровым альдегидом с альбумином), функционирует без изменения характеристик достаточно длительное время. С его помощью определяли паратион и севин на уровне 10 - 10моль/л Продолжигельность анализа 30 мин. Содержание паратиона и севина контролировали по относительному снижению отклика сенсора после внесения в ячейку аликвоты пробы. Заметим, что величина измеиения pH зависит не только от активности фермента, но и от буферной емкости раствора. Поскольку увеличение кислотности происходит лишь на мембране, а в объеме раствора pH остается практически постоянным, обычно применяют высокие (до 0,1 моль/л) концентрации субстрата и ячейки большого (100 мл и выше) объема. Кроме глутарового альдегида для иммобилизации холинэстеразы используют сополимеры акрил- и метакриламида, желатин. В последнем случае стеклянный шарик рН-электрода погружают в 5-10%-й раствор желатина, содержащий фермент, затем высушивают и обрабатывают водным раствором глутарового альдегида. Аналогичные мембраны используют и в датчиках на основе рН-чув-ствительных полевых транзисторов (911. [c.294]

Срок службы сенсора, лет. 5 [c.729]

Интересной особенностью тканевого глутаминового биосенсора является то, что его срок службы существенно выше, чем у биосенсора с выделенным ферментом. В случае чисто ферментной системы глутаминазу иммобилизуют на поверхности аммиачного датчика с помощью тонкой ацети.дцеллюлозной мембраны. Найдено, что после сборки градуировочные кривые ферментного сенсора достаточно быстро ухудшаются. На рис. 3.4 показано несколько градуировочных кривых для сенсора с выделенной глутаминазой в качестве биокаталитического компонента. Видно, что за считанные дни [c.37]

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]

В табл. 3.2 и 3.3 обобщены наиболее важные характеристики глутаминовых сенсоров на основе разных биокаталитических материалов. Все приведенные в этих таблицах данные получены в оптимальных для каждого сенсора условиях. Из табл. 3.2 видно, что относительные чувствительности, области линейности градуировочных графиков, пределы обнаружения и времена отклика у всех сенсоров сходны, хотя ферментный сенсор показывает плохую воспроизводимость. Следовательно, исходя только из аналитических характеристик, нельзя обоснованно выбрать какой-либо тип биокатализатора и предпочесть его другим. Необходимо принимать во внимание срок службы сенсора. Сенсор с чистым ферментом служит слишком мало, чтобы использовать его на практике. Митохондриальный, бактериальный и тканевый сенсоры значительно более долговечны, поскольку в них фермент находится в естественном окружении. [c.38]

Срок службы сенсора [c.334]

Оптимизация характеристик тканевого биосенсора должна включать и экспериментальное изучение различных параметров сенсора. Как правило, необходимо детально рассмотреть методику иммобилизации тканевого слоя, влияние pH, активаторов и ингибиторов, срок службы и общую избирательность биосенсора. Существует несколько методов иммобилизации тканевого слоя, основанных либо на физическом его удерживании подходящей мембраной, либо на захвате химически сшитым белковым носителем. Многие тканевые материалы достаточно прочны и могут быть относительно легко иммобилизованы при помощи найлоновой сетки. В случае же гуанинового биосенсора ткань печени кролика прижимают к поверхности электрода мембраной из диацетилцеллюлозы, поскольку эта ткань не обладает достаточной механической целостностью, позволяющей использовать крупноячеистую найлоновую сетку. [c.45]

Срок службы биосенсоров часто ограничивается стабильностью биокаталитического компонента [2]. Для продления срока службы биосенсоров приходится вводить стабилизирующие агенты и оптимизировать условия хранения. Важность подбора соответствующих условий хранения хорошо видна на примере гуанинового сенсора, в котором использована ткань печени кролика. Оптимальные значения pH для активности и стабильности биокатализатора в этом сенсоре не совпадают. На рис. 3.9 показано изменение во времени активности гуаназы при pH 9,5, что соответствует оптимуму для каталитической реакции. Быстрое падение активности фермента ясно показывает, что биосенсор, хранимый при этом pH, будет служить недолго. При pH 9,0 и 8,5 получены аналогичные результаты. Сенсор стабилен лишь при хранении его в растворе с pH 8,0. [c.46]

По сравнению с аналогичным сенсором на основе чистого фермента рассматриваемый тканевый сенсор менее чувствителен к изменениям pH и температуры. Более того, система на основе ткани имеет значительно больший срок службы, возможно, благодаря стабилизирующему действию тканевой матрицы. [c.48]

Наконец, длительный срок службы. Кроме того, сенсор должен легко заменяться при необходимости и при этом быть дешевым. Для игольчатых сенсоров, частично вводимых в подкожную ткань, может быть приемлем срок службы в несколько дней, если не недель. Очевидно, что полностью имплантируемый прибор должен иметь значительно более длительный срок службы. [c.322]

Механические повреждения. Каждый разрез или прокол кожи есть нарушение анатомической целостности, а любое продвижение в глубь тела сопряжено с еще большим риском нарушения жизненных функций. Сенсоры, помещенные в подкожную ткань и связанные с проходящими через кожу проводами, являются входными воротами для инфекции. Поэтому они должны быть стерильными и заменяться каждые 1-3 дня. Риск инфекции еще выше для приборов, помещенных в кровеносную систему. Однако из-за сложности процедуры введения таких приборов в вену их регулярная замена возможна практически только в отделении интенсивной терапии или операционной. Следовательно, такие приборы следует имплантировать целиком и рассчитывать на большой срок службы (более двух лет). Кроме того, не до конца выяснена опасность тромбоза. Из опыта применения проводников водителей ритма сердца вытекает, что в кровеносный сосуд нельзя вводить что-либо выступающее за его стенки. Это может серьезно ограничить возможности сенсора [c.578]

Дальнейшее совершенствование конструкции сенсора, особенно улучшение биологической совместимости его мембраны, может снизить реакцию ткани на имплантированный сенсор и тем самым продлить срок его службы. [c.343]

Предотвращение адгезии клеток весьма важно для обеспечения нормальной работы биосенсоров. Осаждение слоя биополимеров и клеток на поверхности сенсора при контакте с кровью и другими биологическими жидкостями искажает показания сенсора, затрудняет диффузию определяемых компонентов к рабочей поверхности, приводит к уменьшению срока службы сенсора и т. п. В работе [571] приведен обзор основных подходов, использующих химическое модифицирование внешней мембраны, покрывающей активный элемент сенсора, и направленных на предотвращение биозагрязнения и повышения биосовместимости сенсоров. Рассматриваемые методы включают закрепление на внешней мембране слоев гидрогелей (ПЭГ, полигидроксиэтилметакрилат), фосфолипидов, полиперфторсульфоновой кислоты, целлюлозы, гепарина и др. [c.507]

Тканевые материалы не только удлиняют срок службы биосенсора, но и обеспечивают большую концентрацию заданного биокатализатора. Примером может служить рассматриваемый в этом разделе биосенсор АМР с газоаммиачным датчиком. Ограниченная площадь поверхности датчика не позволяет иммобилизовать большие количества ферментного препарата. Поэтому если специфическая активность последнего невысока, то и аналитические характеристики сенсора будут неудовлетворительными. Эффект низкой концентрации фермента проявился, в частности, в случае ферментного АМР-электрода, описанного в работе [35]. Используемый в этом сенсоре выделенный фермент обычно имеет низкую активность, что приводит к малой величине наклона градуировочных кривых и короткому сроку службы. Чувствительность и срок службы сенсора АМР можно значительно улучшить при помощи тонкого слоя мышечной ткани кролика. Повышение чувствительности биосенсора непосредственно связано с пятикратным увеличением активности биокатализатора на поверхности датчика. [c.43]

В фосфатном буферном растворе с pH 7,6 электродная функция такого биосенсора характеризуется наклоном около 35 мВ/рС в диапазоне от 10 до 10 М. Такой относительно низкий наклон градуировочной кривой, наряду с довольно большим временем отклика, свидетельствует о необходимости дальнейшего совершенствования этого биосенсора. Однако благодаря большому сроку службы сенсоров (до четырех недель) и исключительно низкой стоимости листья и их фрагменты как биокатали- [c.52]

YSI модели 27. В этом приборе алькогольоксидазная мембрана помещается между поликарбонатной и ацетилцеллюлозной мембранами. Срок службы сенсора-семь дней. Этот прибор позволяет с хорошей точностью определять содержание этанола в напитках [39] в концентрации до 94 ммоль/л. Погрешность воспроизводимости меньше 2%. На результаты измерений сильное влияние оказывает метанол, однако он редко встречается в обычно исследуемых этанольных растворах. [c.270]

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]

При измерениях in vivo возникают новые проблемы. В частности, срок службы сенсора нередко ограничивается падением точности показаний. Вообще предполагается, что любая вводимая внутривенно или подкожно игла должна работать как минимум 24 часа (подкожные проводники или канюли обычно необходимо заменять максимум через 3 дня). В больничных условиях обычно предпочитают внешнюю градуировку по пробе крови. Однако необходима осторожность, если концентрации определяемых веществ в крови связывают с концентрациями в тканях больных. Глядя в будущее, можно предположить, что внешнюю градуировку имплантированного на длительный срок сенсора будут проводить с помощью капли капиллярной крови (вероятно, через специальное внешнее устройство). Однако такую градуировку нельзя проводить чаще одного раза в сутки (самим пациентом). [c.576]

Чтобы определить понятие ju-СПА, необходимо рассмотреть развитие конкурировавших между собой концепций в аналитической химии. С одной стороны, имеются химические сенсоры (рис. 15.1-1,а, см. разд. 7.8 и 7.9). Идеальный сенсор демонстрирует высокую чувствительность к определяемому веществу, подавляя в то же самое время отклик любого другого вещества. Он характеризуется большим динамическим диапазоном (например, концентрационным), показывает хорошую воспроизводимость сигналов и низкий шум в течение длительного времени. В идеале он может использоваться in situ. Например, размеры сенсора должны быть достаточно малы, чтобы он мог функционировать в любом нужном месте (возможно, помещенным в анализируемые жидкость или газ). В оп-Ипе-приложениях получение сигнала должно быть быстрым и непрерывным. Из недостатков, присущих этим приборам, следует отметить проблемы повышения селективности определений (частично решаемые при использовании сенсорных наборов) и увеличения срока службы устройств. Кроме того, разработка готовых коммерческих продуктов требует значительных затрат труда и времени. [c.641]

Слой мышечной ткани кролика толщиной 0,5 мм содержит приблизительно пять международных единиц АМР-деаминазной активности [10]. В то же время сравнимый объем (25 мкм) коммерческого препарата фермента имеет активность всего 0,1 ед. Такая низкая активность и приводит к плохой чувствительности ферментных биосенсоров. Фактически перед иммобилизацией выделенный фермент приходится концентрировать фильтрацией в течение 16 ч и в результате активность ферментного слоя на поверхности электрода повышается до 0,9 ед. [35]. Но даже после такого концентрирования ферментативная активность в слое ткани остается выше примерно в пять раз. В табл. 3.4 приведены основные характеристики сенсоров АМР на основе различных биокаталитических материалов. Наилучшие эксплуатационные характеристики, в том числе наклон 58 мВ/рС и срок службы не менее 28 дней, достигаются при использовании кусочка ткани, который обладает наибольшей ферментативной активностью из всех приведенных материалов. Напротив, система на основе фермента характеризуется наклоном, составляющим только 46 мВ/рС и всего лишь четырехдневным сроком службы. Таким образом, если выделенные ферменты имеют недостаточную специфическую активность, то более эффективны слои ткани. [c.44]

В работе [17] находили содержание добавленного к пробам крови этанола с помощью ферментного сенсора на основе Оз-электрода, используя коммерческие препараты алкогольоксидазы из andida boidinii. Отклонение результатов от полученных методом газовой хроматографии составило всего 2,5%. Сенсор на основе алкогольоксидазы использовали также в проточной системе для определения этанола в пиве [61]. Отклик сенсора линейно зависел от концентрации этанола до 30 ммоль/л, половина срока службы составляла 6,5 дней, частота измерений 60 анализов в час. Эта система позволяет довольно точно определять этанол в пиве. [c.269]

Срок службы глюкозного сенсора определяли при 37 °С в камере с непрерывной циркуляцией раствора, содержащего 5,5 ммоль/л глюкозы. Каждый сенсор выдерживали до установления равновесия в этом растворе в течение 2 ч, а выходные токи непрерывно регистрировали без градуировки в течение 7 дней. При непрерывном мониторинге in vitro выходной ток постепенно уменьшался до 76,2 6,9 от его первоначального значения. [c.334]

Еще одна проблема, возникающая при использовании хемилюминесценции и биолюминесценции в сенсорах, связана с необходимостью пополнения реагента. Коль скоро мы хотим использовать такие преимущества эмиссии света, как простота детектирования и высокая чувствительность, то в конструкции прибора необходимо предусмотреть и возможность добавления реагента. Следует понимать, что рассматриваемое явление предполагает необратимое окисление субстрата - люциферина в случае биолюминесценции и легко доступной небольшой органической молекулы в хемилюминесценции. Для многих описанных в этой главе реакций удается сделать так, чтобы их скорость зависела только от концентрации определяемого вещества. В настоящее время единственный способ достижения этого состоит во введении избытка люми-несцирующето соединения. В обычном анализе такое буферирование самим реагентом не представляет проблемы, но нужно проявить немало изобретательности, чтобы добиться того же эффекта в пределах ограниченного рабочего объема сенсора. Если, однако, допустить, что концентрация определяемого вещества не слишком отличается от нижней границы диапазона определяемых концентраций (это предположение вполне согласуется с исключительной чувствительностью метода), то нетрудно найти приемлемую конструкцию прибора. Интересным примером долговременного обеспечения природной люминесцентной системы люциферином является сам светляк. Этот организм появляется из куколки со всем запасом люциферина, который необходим на время (около одного месяца) почти непрекращающегося импульсного свечения по ночам Учитывая, что потребность фотоумножителей в фотонах существенно ниже интенсивности вспышки светляка, можно было бы оценить продолжительность работы сенсора. До такой оценки нельзя дать точный ответ на этот вопрос, однако в лучших случаях продолжительность работы сенсора не слишком отличается от срока службы ферментов, используемых в существующих биосенсорах. Хемилюминесцирующие соединения могут функционировать в виде твердых тел или паст можно предусмотреть и удерживающие их полупроницаемые мембраны в сочетании с соответствующим образом измененными соединениями. [c.501]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология