Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Тёрнер Э. -> "Биосенсоры: основы и приложения" -> 213

Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.

Тёрнер Э., Карубе И., Уилсон Дж. Биосенсоры: основы и приложения — М.: Мир, 1992. — 614 c.
Скачать (прямая ссылка): biosensoriosnoviiprilojeniya1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 207 208 209 210 211 212 < 213 > 214 215 216 217 218 219 .. 355 >> Следующая

соответственно.
Изучена и стабильность сенсорной системы для определения мочевины.
Оказалось, что при 4°С ФПТ сохраняет способность реагировать на 16,7 мМ
раствор мочевины в течение по меньшей мере двух недель.
25.2.2. Микросенсор для определения АТР
Определение АТР необходимо как в клинической практике, так и в ряде
микробиологических производств. Существующие методы определения АТР
базируются на спектрофотометрии и измерении биолюминесценции.
Соответствующие методики весьма сложны, поэтому возникла необходимость в
создании более простого и дешевого метода анализа.
Фермент Н + -АТРаза (ЕС 3.6.1.3) катализирует гидролиз или образование
АТР в биологических мембранах. Этот фермент выполняет и другие функции, в
том числе транспорт протонов, который можно использовать в
биомолекулярных устройствах.
Рис. 25.3. Отклик сенсора на 1,7 мМ раствор мочевины (37''С, pH 7,0).
378
Глава 25
3
Рис. 25.4. Градуировочная кривая для определения мочевины (37° С, pH
7,0).
О
1 Z
5 10 15 го
Концентрация мочевины, мМ
Свойства и функции фермента в биологических мембранах изучали Кагава и
сотрудники [8, 9]. Н + -АТРазу (точнее, термофильную АТРазу Fx) выделяли
из термофильных бактерий PS3. По способу изготовления сенсоры для
определения АТР и мочевины принципиально не отличаются; одинаково
измеряется и напряжение затвора. В качестве буферного раствора в
сенсорной системе для определения АТР применяли 50 мМ Трис-малеат при 40+
1°С. Разность выходного напряжения затворов достигала постоянного
значения приблизительно через 4-5 мин после добавления АТР.
Градуировочную кривую сенсорной системы для определения АТР строили как
зависимость начальной скорости изменения разности выходного напряжения
затворов от логарифма концентрации АТР (см. рис. 25.5). Линейная
зависимость наблюдалась в диапазоне концентраций АТР от 0,2 до 1,0 мМ.
Небольшой выходной сигнал в системе индуцировали 1 мМ растворы глюкозы,
мочевины и креатинина. Система сохраняла способность реагировать на 1 мМ
раствор АТР в течение 19 дней.
5
0
| I I I I 11
0>1 Рис. 25.5. Градуировочная кривая для определения АТР (40°С,
Концентрация АТР, мМ pH 7,0).
Микробиосенсоры на основе кремниевых транзисторов
379
25.3. Микроэлектродные сенсоры
25.3.1. Сенсор глюкозы на основе микроэлектрода, чувствительного к
пероксиду водорода
В медицинской практике часто возникает необходимость в определении
глюкозы в пробах крови, поэтому создание соответствующих
биоэлектрохимических устройств оказало бы большую помощь при выполнении
обычных клинических анализов.
С другой стороны, в ряде областей медицины ощущается потребность в
миниатюрных имплантируемых ферментных сенсорах на основе
микропреобразователей. Для удовлетворения этих потребностей на базе
технологии интегральных схем разработан микросенсор пероксида водорода
(Н202). Схема и основные элементы микросенсора Н202 представлены на рис.
25.6. На поверхности нитрида кремния методом осаждения из паровой фазы
сформированы золотые микроэлектроды; они частично изолированы слоем
Та205. В изучаемый раствор, содержащий Н202, помещают Н202-электрод и
устанавливают перенапряжение на уровне 1,1 В. Выходной ток сенсора
немедленно возрастает и достигает постоянной величины через 1 мин.
Линейная зависимость между концентрацией Н202 и стационарным током
наблюдается в диапазоне концентраций Н202 от 1 мкМ до 1 мМ. Этот электрод
затем использовали как преобразователь сигнала в микросенсоре для
определения глюкозы. Глюкозооксидазу (GOD) иммобилизовали на электроде
следующим образом. Поверхность электрода обрабатывали парами у-
аминонропилтриэтоксисилана (100 мкл, 80°С, 0,5 мм рт. ст., 30 мин), а
затем парами 50%-ного глутарового альдегида в тех же условиях.
Обработанные электроды погружали в раствор GOD, содержащий БСА и
глутаровый альдегид; при этом GOD химически связывается с поверхностью
электродов, образуя основания Шиффа с альдегидными группами. На рис. 25.7
представлено типичное изменение отклика микросенсора глюкозы во времени.
После добавления раствора глюкозы выходной ток возрастает, достигая через
5 мин постоянной величины. На рис. 25.8 представлена градуировочная
кривая для определения глюкозы с помощью описанного микросенсора.
Линейная зависимость между увеличением тока (разностью начального и
стационарного значений) и концентрацией глюкозы наблюдается в диапазоне
концентра-
500мкм
6мм
Рис. 25.6. Схема микроэлектрода. I, 5-золотые электроды; 2 - изолятор
(Та2Оъ); 3-кремний; 4-
1мм
100 мкм
380
Глава 25
5
Рис. 25.7. Отклик сенсора на глюкозу (37°С, pH 7,0) при ее концентрации,
мг/л: 1- 1,0; 2-0,5; 3-в отсутствие глюкозы.
- 7
2
1
\
\
3
о
О 5 ю 15 Время, мин
ций от 0,01 до 1,0 мг/л. Изучение селективности микросенсора показало,
что он не дает отклика на такие соединения, как галактоза, манноза,
фруктоза и мальтоза. Следовательно, этот сенсор глюкозы обладает вполне
удовлетворительной селективностью.
На рис. 25.9 представлены данные о влиянии температуры на повышение тока
Предыдущая << 1 .. 207 208 209 210 211 212 < 213 > 214 215 216 217 218 219 .. 355 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed