Глюкоза, амперометрическое определение

Самым распространенным в настоящее время является амперометрический биосенсор на основе иммобилизованной глюкозоксидазы для определения сахара в крови. В качестве трансдьюсера в нем используется электрод Кларка. Избирательность подобных биосенсоров обеспечивается высокой специфичностью глюкозоксидазы, которая катализирует окисление глюкозы до глюконовой кислоты. При этом ток восстановления кислорода уменьшается пропорционально концентрации субстрата [c.500]

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]

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]

В амперометрических ферментных электродах используют, как правило, окислительно-восстановительные ферменты, относящиеся к классу оксидаз, и катализирующие окисление различных субстратов кислородом. При этом в процессе реакции происходит потребление кислорода, а продуктом является пероксид водорода или вода. К одному из наиболее ценных соединений, анализ которого важен в медицине, микробиологической или пищевой промышленности, относится глюкоза. Ее определение с использованием ферментного электрода основано на реакции окисления глюкозы кислородом или искусственным акцептором электронов, катализируемое глюкозооксидазой. В процессе ферментативной реакции, протекающей в тонкой пленке иммобилизованной глюкозооксидазы, непосредственно контактирующей с электрохимическим детектором, в системе изменяются такие параметры, как pH раствора, концентрация кислорода и пероксида водорода. Причем их изменение происходит в строгом соответствии с определяемой концентрацией глюкозы, что позволяет ее количественно определить по соответствующему калибровочному графику. В соответствии с этим можно выбрать тот или иной способ детекции. Изменение концентрации кислорода регистрируется кислородным электродом, отделенным от исследуемого раствора проницаемой для газов мембраной. Электрохимическая реа Сция происходит при потенциале электрода, соответствующем предельному диффузионному току кислорода. При регистрации пероксида водорода в конструкции электрода отсутствует полупроницаемая мембрана и анализ глюкозы проводят при потенциале электроокисления пероксида водорода. [c.81]

За последние годы появился ряд работ по кинетическому определению молибдена [3—7], хрома (IV) [8], меди [9], германия [10], железа (II) [11], серы (II) [12], перекиси водорода [13], роданид-ионов [14], тиосульфат-ионов [15] и глюкозы [16], в основе которых лежит определение концентрации индикаторного вещества путем амперометрического измерения. [c.189]

В амперометрических ферментных датчиках чаще всего применяются ФАД-зависимые оксидазы для определения глюкозы, холестерина, аминокислот и т. д. в сочетании с Ог- или НгОг-электрода ми. [c.93]

Отверстия диаметром около 30 мкм в непроницаемой защите, которая разделяет раствор глюкозы от Р1-катода, заполняются капельками раствора мономер — энзим. Затем проходит полимеризация в бескислородной атмосфере. Природа полимерной матрицы существенно влияет на стабильность и продуктивность фермента. Глюкозооксидаза иммобилизуется также внутри ацетатцеллюлозной мембраны непосредственно на платиновом конце Ог-элек-трода [5]. Подход, альтернативный определению глюкозы амперометрическим измерением потребления кислорода, заключается в превращении глюкозы в молочную кислоту, концентрация которой может быть определена рН-элек-тродами. Обычная зубная бляшка может обеспечить энзимами бактериальные электроды, которые реагируют на гексозы и пентозы [6]. [c.85]

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]

Среди них наибольший интерес вызывают датчики на основе кислородного электрода. В качестве ферментных меток обычно применяют глюкозоксидазу или каталазу. На этом принципе, например, работает иммуноферментный амперометрический датчик для определения инсулина. Антитела инсулина иммобилизуют на капроновой сетке и закрепляют ее на поверхности кислородного электрода. При внесении электрода в анализируемый раствор антитела взаимодействуют с инсулином, к которому пришита глюкозоксидаза, с образованием комплексов АТ-инсулин-Е, где Е - фермент. Когда в растворе, наряду с меченым инсулином, присутствуют молекулы инсулина без фермента, то количество фермента на электроде будет тем меньше, чем выше концентрация инсулина. При внесении электрода в раствор глюкозы изменение величины тока будет соответствовать концентрации инсулина в анализируемом растворе. Кислородный электрод используется также для определения альбумина в сыворотке крови человека. Основные характеристики некоторых иммуноферментных электродов приведены в табл. 14.3. [c.506]

На первой стадии глюкоза окисляется растворенным кислородом до -глюконолактона с образованием стехиометрического количества перекиси водорода, которая на второй стадии количественно окисляет о-дианизидин Существует большое количество модификаций метода с фотометрическим определением начальной скорости реакции на второй стадии или по конечной точке реакции, с использованием других субстратов пероксидазы — ферроцианида и других. В ряде модификаций вторая стадия проводится неферментативным способом. Помимо фотометрического широко используется также потенциометрический и амперометрический методы определения глюкозы с помощью глюкозоокси-дазы. Наиболее традиционным является применение кислородного электрода Кларка в сочетании с глюкозооксидазной мембраной. Совместная иммобилизация в мембране глюкозооксидазы и /3-глюкозидазы позволяют определять с помощью ферментного электрода активность целлюлазного комплекса Однако чувствительность ферментных электродов, как правило, ниже, чем у фотометрического метода с использованием глюкозооксидазы. [c.133]

Гюильбо и Любрано [253, 254] сконструировали ферментный электрод на глюкозу, пригодный для ее амнерометрического определения в крови. Этот метод основан на прямом амперометрическом измерении перекиси водорода, выделяющейся при окислении глюкозы в соответствии с уравнением (14.1). Электрод представляет собой платиновый диск, покрытый тонким слоем глюкозооксидазы, химически связанной с полиакриламидом этот слой удерживается на поверхности платины целлофановой пленкой, которая укреплена на корпусе электрода резиновым колечком. После погружения электрода в раствор глюкозы последняя диффундирует в слой геля, где идет реакция (14.1). Образовавшаяся перекись водорода диффундирует из этого слоя к поверхности платины и окисляется на нем. Величина тока пропорциональна концентрации перекиси водорода, а следовательно, и концентрации глюкозы. Электрод ежедневно подвергают предварительной обработке, которая состоит в следующем. Электрод [c.172]

В некоторых датчиках вместо потенциометрического используетея амперометрический способ индикации продуктов ферментативной реакции. Так, ферментный электрод для определения содержания глюкозы в крови содержит платиновый электрод и глюкозсоксидазу, иммобилизованную в полиакриламидном геле. В этом датчике используется следующая ферментативная реакция [c.200]

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]

Глюкозоанализаторы. Результатом изучения проблемы сенсоров во многих фирмах стала разработка глюкозоанализаторов. В табл. 18.1 сравниваются наиболее важные аналитические характеристики этих приборов. Первый прибор для определения глюкозы на основе амперометрического ферментного электрода разработан фирмой [c.260]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология