Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
микрокомпьютеров для улучшения аналитических характеристик
амперометрических глюкозных электродов [12].
35.2. Материалы и методика работы
35.2Л. Ферментные электроды
Все использованные в данной работе ферментные электроды включали глюкозо-
оксидазные (GOD) мембраны, находящиеся в тесном контакте с платиновым
диском. Ферментные мембраны получали либо ацилазидной активацией
реконструированных коллагеновых пленок [16], либо помещая фермент между
ацетилцеллюлозными пленками [11]. В последнем случае мембрану
изготавливали в лаборатории. Исходный раствор содержал 5%
диацетилцеллюлозы, 91,5% ацетона, 1% поливинилпирролидо-на, 2,5% воды; 5
мг глюкозооксидазы (ЕС 1.1.3.4, фирма Boeringer, марка II) растворяли в 3
мл ацетатного буферного раствора. Изготовление мембраны включало ряд
стадий: 3 мл ацетилцеллюлозного раствора перемешивали с 0,2 мл
ферментного раствора в течение 5 мин; затем с помощью распылителя (5, 15
или 30 мкм) смесь наносили на стеклянную пластинку, чтобы получилась
тонкая пленка. После высушивания (2-5 мин) мембрану промывали
дистиллированной водой и хранили в ацетатном буферном растворе (pH 5,6).
Электрохимические измерения проводили, используя потенциостат PRGDEL
(фир-
556
Г лета 35
ма Solea) и усилитель тока, соединенный с ленточным самописцем. В
дифференциальной системе, т. е. когда ферментный и не содержащий фермента
электроды одновременно находились в исследуемом растворе (перемешиваемом
или в проточной системе), оба рабочих электрода соединяли с
дифференциальным усилителем тока DELTAPOL (Solea), связанным с
потенциостатом. Эта установка позволяла измерять разность токов -
соответствующего ферментативной реакции (Д) и фонового (12)~ и вычислять
разность 12-~к12, где к менялось от 0,5 до 2 [16]. При необходимости
получения первой и второй производной сигналов использовали аналоговый
дифференцирующий усилитель Derivol и односекундный генератор развертки
(Solea).
Электроды монтировали либо в корпусах модифицированных газовых
электродов, погруженных в термостатируемый перемешиваемый раствор [16],
либо в модифицированных электрохимических ячейках для высокоэффективной
жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) (DEL-1, Solea Tacussel). Последние
состоят из двух полиэтиленовых модулей, разделенных тефлоновой
прокладкой. Первый модуль имеет отверстие для входа и выхода жидкости,
второй же включает два платиновых электрода (рабочий и вспомогательный) и
электрод сравнения (Ag/AgCl, насыщенный раствор КС1). В середине
тефлоновой прокладки проделано отверстие, обеспечивающее циркуляцию
жидкости и определяющее объем реакционой камеры (0,02 мл). Содержащую
фермент ацетилцеллюлозную мембрану в данной ячейке помещали между
электродами и тефлоновой прокладкой. Раствор через ячейку прокачивали при
помощи перистальтического насоса (модель Minipuls II, Gilson), скорость
потока составляла от 0,1 до 2 мл/мин.
35.2.2. Программируемый настольный калькулятор для ферментного
электрода
Для улучшения линейности и воспроизводимости сенсоров глюкозы к
указанному выше оборудованию подключали программируемый настольный
калькулятор 97S фирмы Hewlett Packard [2]. Двоично-десятичные вход и
четыре выхода калькулятора соединяли с потенциостатом и электрической
бюреткой через цифровой милливольтметр Solea Ionomate (диапазон ± 2000
мВ, точность 0,1 мВ), как показано на рис. 35.1. Разработанная нами
программа выполняла две основные функции: 1) определение стационарного
сигнала путем измерения установившихся выходных токов до и после введения
исследуемого раствора в реакционную ячейку с погруженными электродами, а
также вывод соответствующих значений на печатающее устройство; 2)
управление
С_3
Рис. 35.1. Блок-схема автоматизированного ферментного электрода с
использованием программируемого калькулятора [14].
Испо. ih зование микропроцессоров
557
вводом стандартных добавок глюкозы из электрической бюретки Solea ЕВХ с
интерфейсом EBX-INT и статический анализ совокупности значений (1-50)
отклика сенсора на одинаковую по величине добавку с выводом на печатающее
устройство каждого значения сигнала, а также среднего значения,
стандартного отклонения и коэффициента вариации.
Для определения неизвестных концентраций глюкозы эту программу
модифицировали, заменив вторую стадию автоматической градуировкой сенсора
по двум последовательно вводимым добавкам стандартного раствора глюкозы.
Концентрацию глюкозы в исследуемых растворах вычисляли, исходя из отклика
сенсора на вторую стандартную пробу. Для проверки мешающего влияния была
разработана специальная процедура. После нескольких анализов образцов в
ячейку снова вводили стандартный раствор глюкозы и распечатывали величину
изменения сигнала.
35.2.3. Микрокомпьютер для ферментного электрода
Упомянутый выше калькулятор не может хранить в памяти более 26 переменных
и, следовательно, не позволяет хранить кривые отклика сенсора целиком.
Поэтому был разработан вариант установки с использованием микрокомпьютера
