Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
необратимое окисление субстрата-люциферина в случае биолюминесценции и
легко доступной небольшой органической молекулы в хемилюминесценции. Для
многих описанных в этой главе реакций удается сделать так, чтобы их
скорость зависела только от концентрации определяемого вещества. В
настоящее время единственный способ достижения этого состоит во введении
избытка люми-несцирующего соединения. В обычном анализе такое
"буферирование" самим реагентом не представляет проблемы, но нужно
проявить немало изобретательности, чтобы добиться того же эффекта в
пределах ограниченного рабочего объема сенсора. Если, однако, допустить,
что концентрация определяемого вещества не слишком отличается от нижней
границы диапазона определяемых концентраций (это предположение вполне
согласуется с исключительной чувствительностью метода), то нетрудно найти
приемлемую конструкцию прибора. Интересным примером долговременного
обеспечения природной люминесцентной системы люциферином является сам
светляк. Этот организм появляется из куколки со всем запасом люциферина,
который необходим на время (около одного месяца) почти непрекращающегося
импульсного свечения по ночам! Учитывая, что потребность фотоумножителей
в фотонах существенно ниже интенсивности вспышки светляка, можно было бы
оценить продолжительность работы сенсора. До такой оценки нельзя дать
точный ответ на этот вопрос, однако в лучших случаях продолжительность
работы сенсора не слишком отличается от срока службы ферментов,
используемых в существующих биосенсорах. Хемилюминесцирующие соединения
могут функционировать в виде твердых тел или паст; можно предусмотреть и
удерживающие их полупроницаемые мембраны в сочетании с соответствующим
образом измененными соединениями.
Наконец, следует остановиться на вопросе о помехах. Эту проблему трудно
обсуждать в общем виде, поскольку существует много различных реакций,
приводящих к люминесценции. Так, в присутствии железосодержащих
соединений, например гема, люминол подвергается каталитическому окислению
с испусканием света. Это, таким образом, исключает его использование для
решения других задач в присутствии цельной крови. Мы разработали методику
определения глюкозы в цельной крови с использованием акридиниевых эфиров,
дающую прекрасные результаты, идентичные
502
['.шва 31
получаемым в водном буферном растворе и сыворотке. В заключение отметим,
что в настоящее время нельзя заявлять о готовности люминесцентных реакций
для внедрения в реальные биосенсоры, однако их достоинства, заключающиеся
в легкости детектирования и исключительной чувствительности, вполне
оправдывают дальнейшие усилия исследователей в этом направлении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Anderson J.M., Faini G.J., Wampler J.E., Stimson A. Photometry and
radiometry for Engineers. Interscience, New York, 1974.
2. Detection and measurement of free calcium in cells. Ashley С. C.,
Campbell A. K. (eds.). Elsevier-North Holland, Amsterdam, 1979.
3.. Baldwin Т. O., Johnson Т. C., Swanson R. Recent progress in
bioluminescence: Cloning of the structural genes encoding bacterial
luciferase, analysis of the encoded sequences and crystallisation of the
enzyme. In Flavins and Flavoproteins (eds. R. C. Bray, P. C. Engel, S. G.
Mayhew), pp. 345-58. De Gruyter, Berlin, 1984.
4. Brolin S. E.. Berggren P. O., Naeser P. Application of light guides
for enhancement of signal to noise ratios at low levels of luminescence
detectability. In Analytical applications of bioluminescence and
chemiluminescence (eds. L. J. Kricka, P. E. Stanley, G.H.G. Thorpe, T. P.
Whitehead), p. 479. Academic Press, London, 1984.
5. Campbell A. K., Patel A. A homogeneous immunoassay for cyclic
nucleotides based on chemiluinscence energy transfer. Biochem. J., 216,
185- 194 (1983).
6. Carter T.J.N., Kricka L.J., Bullock D.G.. Bunce R. A..,Whitehead T.P.
Optimisation of luminescence instrumentation. In Proc. International
Symposium on Analytical Applications of Bioluminescence and
Chemiluminescence (eds. E. Schram, P. Stanley), pp. 637 -51. State
Printing and Publishing, Westlake Village, CA, USA, 1979.
7. Charhonneau 11.. Walsh K.A., McCann R.O., Prendergast F.G., Cormier
M.J., Vanaman T.C. Amino acid sequence of the calcium-dependent
photoprotein aequorin. Biochem., 24, 6762-71 (1985).
8. Cormier M. J. Comparative biochemistry of animal systems. In
Bioluminescence in action (ed. P. J. Herring), pp. 75-108. Academic
Press, London, 1978.
9. Cormier M.J... Hori K., Karkhanis Y.D., Anderson J.M.. Wampler J.E.,
Morin J.G., Hastings J. W. Evidence for similar biochemical requirements
for bioluminescence among the coelenterates. J. Cell. Physiol., 81, 291 -
7 (1973).
10. Bioluminescencc and chemiluminescence, Methods in enzymology. DeLuca
M. (ed.), Vol. 57, Academic Press, New York, 1978.
11. DeLuca M. Biolumines'cence assays using co-immobilished enzymes. In
Analytical applications of bioluminescence and chemiluminescence (eds. L.
