Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
серийно выпускаемом анализаторе мочевой кислоты UA 300 A (Fuji Electric,
Япония). Аналогичные результаты получены и на варианте Glukometer GKM
[19].
18.2.1.14. Этанол. Это токсическое вещество встречается в судебной
практике чаще всего. Для установления факта управления автомобилем в
нетрезвом состоянии и в случае острого алкогольного отравления требуется
быстро и точно определить
Таблица 18.2. Уриказные электроды
Стабильность работы Погрешность, Корреляция с данными оптических
Литература
% методов у = ах + Ь; г
а Ь, г
(ммоль/л)
о2 500 0,5 Через 100 дней 70% на- 9 0,96 0,049 1,02 [45]
чальной активности 4 0,97 0,357 1,0
[Fe(CN)6]3" (через перок- 10 0,035 Через 40 дней 50% на- - -
- - [28]
сидазу хрена) чальной активности
о2 100 1,2 7 дней 3,2-4,8 [19]
н2о2 100 1,2 1,8-2,0 0,943 0,0198 0,9948
н2о2 20 0,6 500 измерений 0,5-2,7 1,10 0,00244 0,974 [82]
н2о2 25 3,0 17 дней (1000 измерений) 0,6-2,2 0,977 0,003 0,985
[74]
Определяемый компонент Объем Верхняя
пробы, мкл граница диапазона линейности, ммоль
Применение амперометрических биосенсоров в анализе
269
Рис. 18.4. Корреляция между концентрациями мочевой кислоты ( мкмоль/л),
определенными с помощью прямого анодного окисления (у) и уриказного
ферментного электрода (х); у=1,018х +
+ 12,5 мкмоль/л; г = 0,9921.
о гоо ш боо
Ферментный электрод
содержание этанола в крови. Определение концентрации этанола играет также
большую роль в контроле качества пищевых продуктов и напитков и
ферментационных процессов.
До сих пор попытки использовать амперометрические биосенсоры на основе
алкогольдегидрогеназы [6, 35] для анализа "реальных" проб были
безуспешны. Напротив, алкогольоксидаза (ЕС 1.1.3.13) из различных
микробных источников, видимо, вполне пригодна для сенсоров,
чувствительных к спирту. Этот фермент катализирует окисление
низкомолекулярных первичных спиртов по реакции
R-СН2ОН + О, -> R-СНО + Н202. (18.3)
В работе [17] находили содержание добавленного к пробам крови этанола с
помощью ферментного сенсора на основе 02-электрода, используя
коммерческие препараты алкогольоксидазы из Candida 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.
Используя алкогольоксидазу из Hansenula polymorpha совместно с каталазой,
авторы [76] разработали сенсор для прямого и непрерывного определения
этанола при ферментационных процессах. Парциальное давление растворенного
кислорода в ферментере поддерживали на уровне 95-100% путем интенсивного
перемешивания и аэрации. В бродильном бульоне электрод стабильно работал
только 3-5 дней, тогда как в буферном растворе его можно использовать
несколько недель. Еще одним недостатком метода является узкий диапазон
концентраций субстрата (до 1 ммоль/л), при которых получается линейный
отклик. Поэтому в процессе брожения за образованием этанола можно следить
только в течение короткого времени. Тем не менее этот сенсор позволяет
быстро оценивать ферментативную способность аэробных дрожжевых культур.
Определение алкоголя возможно и при помощи серийно выпускаемого
анализатора
270
Глава 18
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.
18.2.1.15. Глутамат, лизин. Изучено большое число амперометрических
биосенсоров аминокислот, в которых используются либо неспецифические,
либо высокоселективные аминокислотные оксидазы. На них только сенсоры
глутамата и L-лизина, вероятно, применимы в рутинном анализе. В лизиновом
электроде используют высокоселективную L-лизин-а-оксидазу (ЕС 1.4.3.) из
Trichoderma viride, иммобилизованную в желатиновом слое на 02-электроде
[56]. Свойства носителя позволяют минимизировать влияние кислорода в
пробе. Диапазон линейности сигнала сенсора узок, однако аппроксимация
градуировочной кривой и использование микрокомпьютера позволяют работать
в области концентрации от 0,2 до 3 ммоль/л. При кинетических измерениях
инактивация фермента в ходе реакции минимальна, так что с одной
лизиноксидазной мембраной можно выполнить 3000 анализов. Описанный
лизиновый сенсор используют в проточной системе; его можно также
применять для контроля ферментационных процессов. Этот сенсор
используется в анализаторе Enzymat фирмы Seres (Франция).
В работе [79] предложен L-глутаматный сенсор, в котором используется
