Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
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.
Помимо стабильности иммобилизованного тканевого материала, необходимо
учитывать также срок сохранности самого органа, из которого изготовляют
различные биосенсоры. В табл. 3.5 приведены условия и минимальные сроки
хранения некоторых тканевых материалов. Как видно, многие тканевые
материалы можно хранить очень долго, а стоимость их обычно невелика.
Поэтому они являются экономически наиболее выгодными биокатализаторами
для многих биочувствительных датчиков.
Конечно, в любой схеме оптимизации биосенсоров на основе ткани уделяется
особое внимание их селективности, поскольку в тканевых материалах обычно
проте-
Биосенсоры на основе растительных и живых тканей
47
Таблица 3.5. Условия хранения отдельных органов
Субстрат Биокаталитический материал Условия хранения Срок хранения*,
мес
Глутамин Почка свиньи - 25°С 6
АМР Мышца кролика - 25°С 7
Гуанин Печень кролика - 25"С 7
Аденозин Тонкая кишка мыши - 25°С, 100%-ный 2
глицерин
Г лутаминат Желтая тыква + 4°С 1
Пируват Кукурузное зерно + 4°С 2
* Минимальные значения.
кает множество метаболических процессов. Как правило, помехи возникают в
результате ферментативных реакций, в которых непосредственно определяемый
электрохимическим датчиком продукт образуется из каких-либо субстратов,
кроме основного, и реакций субстратов, вызывающих изменение pH на
поверхности электрода. Побочные процессы первого типа являются более
общими, и их труднее устранить. Способ борьбы с ними, предложенный в
работе [9], предполагает выяснение того, какие именно ферменты
ответственны за побочные реакции, и подавление их активности
специфическими ингибиторами. При этом следует убедиться, что введение
ингибитора не оказывает неблагоприятного влияния на основную
биокаталитическую реакцию. Помехи второго типа, т. е. изменение pH у
поверхности электрода, лучше всего минимизировать, применяя рабочий
раствор с высокой буферной емкостью.
Селективность гуанинового биосенсора на основе ткани печени мыши
оказалась превосходной в присутствии 1 мМ магния (II) (для ингибирования
аденозиндеаминазы) и в отсутствие фосфат-ионов (для активации
гуанозинфосфорилазы) [11]. Такой сенсор не проявляет чувствительность к
инозину, аденину, CMP, IMP, креатинину, креатину, аспарагину, серину,
мочевине, глутамину, глутаминату, орнитину, треонину, лизину, валину,
глицину и аргинину при миллимолярных концентрациях этих соединений.
В настоящее время тонкая регулировка биохимического процесса и тщательный
подбор мембранных материалов, толщины слоя ткани и методики иммобилизации
являются неотъемлемыми элементами процедуры оптимизации тканевых
биосенсоров.
3.5. Биосенсор пероксида водорода
До сих пор все представляющие интерес для изготовления биосенсоров ткани
использовались в сочетании с потенциометрическим аммиачным мембранным
электродом. В работе [32] был впервые описан амперометрический тканевый
биосенсор, в котором слой ткани печени быка иммобилизовали на датчике,
чувствительном к кислороду, и определяли пероксид водорода. Печень быка
содержит значительное количество фермента каталазы, который катализирует
реакцию 2Н2Ог -" 02 + 2Н20. Образование кислорода контролируется
амперометрически.
Для изготовления тканевого сенсора пероксида водорода используют срез
печени толщиной 0,1 мм быка, который удерживают на кислородном электроде
найлоновой сеткой. Найдено, что для данного биосенсора пригодна печень и
других животных. Измерения проводят в 0,05 М фосфатном буферном растворе
(pH 6,8), содержащем
0,2% азида натрия и предварительно продутом азотом. После сборки
биосенсор необходимо выдержать в буферном растворе в течение 2 ч.
Градуировочные кривые биосенсора на основе ткани бычьей печени линейны до
концентрации пероксида водорода 10 мкМ. Концентрационный диапазон
линейности охватывает примерно один порядок величины, а времена отклика и
возврата сигнала к начальному значению сравнительно невелики и не
превышают 2 мин при небольших концентрациях. Этот сенсор проявляет ярко
выраженную селективность к пероксиду водорода и практически
нечувствителен к высоким концентрациям таких потенциально мешающих
веществ, как глюкоза, спирт, L-аминокислоты и лактат.
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.
3.6. Биосенсор глутамината
Первый описанный в литературе тканевый биосенсор на основе тонкого слоя
растительного материала предназначен для определения глутамината [29].
Тонкий слой мякоти желтой тыквы иммобилизируют на поверхности датчика,
чувствительного к газообразному диоксиду углерода.
