Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
канавалии мечевидной и уреазы
Бобовая мука Уреаза
Наклон, мВ/рС 58 55
Диапазон линейности, п-10~5, М 3,4-150 3,0-500
Предел обнаружения, п¦ КГ6, М 2,1 1,0
Время отклика, мин 1-5 1-5
Срок службы, дни 94 60
найдено, что как катализатор бобовая мука проявляет ярко выраженную
селективность по отношению к мочевине в присутствии разнообразных
веществ, которые потенциально могли бы мешать определению. Преимуществами
бобовой муки по сравнению с ферментом являются также низкая стоимость и
более удобные условия хранения. Очищенная уреаза относительно дорога и
должна храниться при температуре замерзания или более низкой, тогда как
бобовая мука существенно дешевле и неплохо сохраняется при комнатной
температуре. Таким образом, при конструировании биосенсоров мочевины мука
из бобов канавалии мечевидной является хорошей заменой очищенной уреазы.
3.9. Фосфат-фторидный сенсор
Для количественного определения фосфатов и/или фторидов разработан
смешанный биосенсор на основе тонкого среза картофельного клубня и
раствора глюкозоок-сидазы. В данной системе ткань картофеля является
источником кислой фосфатазы, которая катализирует реакции на поверхности
кислородного датчика биосенсора:
Ткань картофеля
Глюкозо-6-фосфат + Н20----------------" глюкоза + фосфат
глюкозооксидаза
Глюкоза + 02---------------> глюконолактон + Н202.
Стационарный ток датчика определяется заданной концентрацией глюкозо-6-
фосфата во внешнем растворе. Фосфат- и фторид-ионы известны как
ингибиторы кислой фосфатазы [42]. Следовательно, добавление любого из
этих анионов будет замедлять скорость образования глюкозы, что можно
оценить по уменьшению расхода кислорода. Как правило, в системе с самого
начала устанавливается стационарный ток, соответствующий определенной
скорости расхода кислорода. Затем в нее вводят исследуемый или
стандартный раствор, содержащий фосфат- или фторид-ионы; и определяют
увеличение тока, регистрируя первую производную зависимости тока от
времени.
Поскольку фосфат-ионы являются конкурентными ингибиторами кислотной
фосфатазы, наблюдается линейное соотношение между концентрацией фосфат-
ионов и величиной, обратной максимальной скорости изменения тока в
диапазоне концентраций фосфатов от 25 мкМ до 1,5 мМ. С другой стороны,
градуировочные кривые для фторид-ионов нелинейны, что связано со сложной
природой неконкурентного ингибирования кислой фосфатазы этими ионами. Тем
не менее в диапазоне концентраций фторид-ионов от 0,2 до 6 мМ можно
получить приемлемую градуировочную кривую. Продолжительность определения
обоих анионов составляет около 5 мин. Если в
Ьиосенсоры на основе растительных и живых тканей
51
НО
но- ~ т допамин
О' NHa
дотхминхинон
г'-'г
2,3-дигидроиндол-5,6-хинон
\ медленно
НО.
меланин
индол-5, 6-хинон 5, 6- дигидраксииндол
Рис. 3.10. Схема каталитического окисления допамина (ПФО -
полифеполоксидаза).
промежутках между измерениями хранить сенсор при 4°С, он остается
активным по меньшей мере 24 дня.
Как и можно было ожидать для сенсора, в котором используется эффект
ингибирования ферментативной реакции, недостатком смешанного сенсора на
основе картофельной ткани является мешающее влияние различных ингибиторов
кислой фосфатазы. Из них следует упомянуть такие соединения, как нитраты,
бораты, молибдаты и органические фосфаты. Глюкоза и глюкозо-6-фосфат
также могут создавать помехи, поскольку в их присутствии может меняться
скорость выделения кислорода. Однако при соответствующей подготовке проб
концентрацию как фосфат-, так и фторид-ионов можно определить довольно
точно.
3.10. Допаминовый биосенсор
В предложенном в работе [44] тканевом биосенсоре, селективном к допамину,
тонкий слой мякоти банана физически иммобилизуют на поверхности
амперометрического кислородного электрода. Реакции, протекающие на
электродной поверхности, приведены на рис. 3.10. Ток электрода
определяется расходом кислорода в данной последовательности реакций и,
следовательно, пропорционален концентрации допамина.
Градуировочные кривые зависимости стационарного тока от концентрации
допамина, полученные в 0,1 М фосфатном буферном растворе (pH 6,5) при
25°С, линейны в диапазоне от 0,2 до 1,2 мМ. Время отклика сенсора
составляет 1-3 мин. При хранении электрода в буферном растворе его
характеристики остаются неизменными не менее недели.
Существование этого биосенсора показывает, что при тщательном подборе
растительных материалов возможно создание тканевых сенсоров
катехоламиновых нейротрансмиттеров.
3.11. Тирозиновый биосенсор
В работе [43] описан амперометрический тирозиновый биосенсор на основе
ткани сахарной свеклы {Beta vulgaris altissima), которую иммобилизуют на
поверхности чувствительного к кислороду датчика. В этом сенсоре
используют активность содер-
4*
жащегося в свекле фермента тирозиназы и контролируют потребление
кислорода. На поверхности датчика кусочек свеклы удерживают обычной
диализной мембраной. Градуировочные кривые сенсора получают в фосфатном
