Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, при оценке воспроизводимости всего прибора целесообразно
использовать как калькулятор, так и графопостроитель.
Для одновременного измерения фонового тока /ф и градуировки прибора можно
последовательно вводить добавки стандартного раствора глюкозы и измерять
стационарный ток- до и после каждой добавки. Эти стационарные токи
находят либо непосредственно по регистрируемой самописцем токовой кривой,
либо с помощью калькулятора, если дрейф сигнала меньше порога
чувствительности (обычно 0,2 нА/мин). Кроме определения стационарного
тока, калькулятор способен выполнять еще две функции: 1) контролировать
работу электрической бюретки, вводящей добавки стандартного раствора
глюкозы в ячейку с сенсорными электродами; 2) вычислять и выводить на
печать средние значения и коэффициенты вариации для нескольких одинаковых
добавок стандарта. Таким образом, весь эксперимент можно проводить без
остановок, причем точно и воспроизводимо (рис. 35.1).
Распечатанные данные и записанные самописцем кривые можно представить в
виде градуировочных графиков, т. е. зависимостей /-/ф от С. На рис. 35.3
представлены типичные результаты эксперимента, в котором к 15 мл
ацетатного буферного раствора 15 раз добавляли по 50 мкл 5,55 мМ раствора
глюкозы. Уравнения линейной регрессии имеют следующий вид: для
стационарных сигналов, регистрируемых самописцем,
1(A) = 1,87 • 10~3 С-2,09, г2 = 0,99945;
для стационарных сигналов, выводимых на печать,
1(A) = 1,60-10~3 С-1,71, г2 = 0,99949, где С-концентрация глюкозы
(моль/л) в реакционном сосуде. Сами по себе эти кривые
Рис. 35.3. Градуировочные кривые ферментного электрода, полученные при
последовательном введении 15 добавок стандартного раствора глюкозы.
Величину сигнала находили с помощью самописца (?) и программируемого
калькулятора (Ш). GOD-коллагеновая мембрана; 30,0 + + 0,ГС; порции по 50
мкл 5,55 мМ раствора глюкозы вводили в 20 мл ацетатного буферного
раствора [2].
'к *
S* 200
4,
40 80 120 160 200
Концентрация глюкозы, мкМ
560
Глава 35
не позволяют находить диапазон линейности с достаточной точностью,
поэтому мы предпочитаем строить графики зависимости увеличения
стационарного тока от приращения концентрации глюкозы в ячейке, т. е. Д/
от АС. Во всех опытах такие графики характеризуются лучшими диапазоном
линейности и воспроизводимостью, если их строят по данным, рассчитанным с
помощью калькулятора: например, для 15 последовательных значений сигнала,
полученных с помощью калькулятора и самописца, коэффициенты вариации
равны 6,5 и 8,0% соответственно. Почти во всех измерениях подобного рода
отклик сенсора на первую добавку глюкозы оказывается значительно меньше,
чем на последующие. Поэтому при анализе растворов с неизвестным
содержанием глюкозы методом добавок мы предпочитаем в качестве опорной
точки для расчета уравнения градуировочной кривой использовать сигнал
сенсора при введении второй добавки глюкозы. С помощью дифференцирующего
усилителя тока можно также регистрировать максимум первой производной
dl/dt. Эта величина, характеризующая динамический отклик сенсора,
пропорциональна приросту концентрации глюкозы и обычно имеет лучшую
воспроизводимость, чем регистрируемый самописцем стационарный сигнал (CF=
5,7% для 15 измерений).
Такой автоматизированный глюкозный электрод позволяет быстро
охарактеризовать сенсоры, изготовленные из различных ферментных мембран,
электродов и измерительных ячеек, не прибегая к трудоемким и длительным
процедурам построения и обработки графиков. Очевидно, например, что
усиленное перемешивание буферного
Концентрация глюкозы, лжМ
Концентрация глюкозы, мкМ
Рис. 35.4. Сравнение воспроизводимости сигнала сенсора при
последовательном введении 16 добавок стандартного раствора глюкозы в 20
мл буферного раствора при различных условиях перемешивания (скорость
вращения стержневой мешалки длиной 1 см 320 и 530 об/мин). Остальные
условия те же, что и на рис. 35.3. Показаны стационарные сигналы,
полученные при помощи самописца (Я) и калькулятора ( х ); • -
динамический отклик, зарегистрированный самописцем.
I
Использование микропроцессоров 561
раствора улучшает воспроизводимость стационарных сигналов (рис. 35.4):
увеличение скорости вращения мешалки (1 см) с 320 до 530 об/мин приводит
к некоторому уменьшению наклона стационарной градуировочной кривой от 1,7
до 1,6 мА/М и существенно уменьшает коэффициент вариации для
стационарного тока-с 9,4 до 2,0% (и = 8). Таким образом, необходимо более
четкое определение гидродинамических условий вблизи ферментной мембраны.
С этой целью была испытана проточная ячейка, созданная на основе
электрохимического детектора для ВЭЖХ. Альтернативой такой
гидродинамической ячейки является вращающийся мембранный электрод, в
котором толщину диффузионного слоя можно определить с высокой точностью;
такая установка особенно удобна для определения проницаемости и
коэффициентов диффузии ферментных мембран [1].
