Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
или графитовый стержень.
4. Существует особый тип электродов, представляющий собой ИСЭ, поверх
мембраны которых расположена специальная оболочка. Оболочкой может
служить газопроницаемая мембрана, в результате чего электрод становится
чувствительным, например, к С02 или NH3. Газ диффундирует через мембрану
и изменяет pH внутреннего раствора в электроде. Изменение pH, измеряемое
стеклянным электродом, пропорционально концентрации газа, проходящего
через мембрану. Успешно используют также покрытия, содержащие фермент,
который превращает субстрат в ион, детектируемый ИСЭ.
Все эти электроды подробно обсуждаются во второй части настоящей главы.
При использовании ИСЭ для потенциометрического измерения активности
данного иона в растворе важно помнить, что потенциал электрода
определяется именно активностью иона. Следовательно, вещества, которые
могут связывать определяемый ион и понижать его активность, необходимо
либо удалять, либо маскировать. Нередко требуется использовать буферный
раствор, чтобы контролировать ионную силу и pH, а также предотвратить
изменение активности иона вследствие окисления, восстановления или
комплексообразования.
В литературе имеется много сообщений о применении, разработке и
производстве ИСЭ. Важным достижением было использование ПВХ для
изготовления ИСЭ. По сравнению с электродами старой конструкции электроды
с мембраной из ПВХ при тех же характеристиках намного дешевле и обычно
служат дольше. Муди и др. [37] разработали кальцийселективный электрод на
основе жидкого ионита, введенного в мембрану из ПВХ, а Гриффитс и др.
[15] подобрали для него оптимальную концентрацию кальциевого ионита.
Изготовленный таким способом электрод имеет почти нернстовскую
зависимость потенциала от концентрации ионов кальция (ЗОмВ/рСа) в
2,6 • 10" 2 - 6,0 -10"5 М растворах СаС12. Дэвис и др. [8] изготовили
нитратселективные электроды, вводя в ПВХ соответствующие жидкие иониты,
выпускаемые промышленностью. В этих электродах практически решена
проблема утечки, с которой приходится иметь дело в других конструкциях
электродов на основе жидкого ионита.
Валиномицин в разнообразных нейтральных носителях использовали для
изготовления калийселективного электрода [41]. Время отклика электрода
этого типа обычно меньше 3 с, а рабочий диапазон концентраций - от 10"1
до 10"5М. Электрод, изготовленный из таких материалов, является
исключительным в том смысле, что в течение трех дней его потенциал
меняется очень мало или вообще не меняется. По мере улучшения рабочих
характеристик существующих и создания новых электродов устройства этого
типа, очевидно, будут находить все более широкое применение.
Активно разрабатываются ИСЭ для определения кальция в биологических
материалах, поскольку ион кальция играет большую роль в физиологии
человека [38]. Чаще всего используют электрод на основе жидкого ионита-
раствора дидецилфосфата кальция в дидецилфенилфосфонате. Рабочий диапазон
концентраций такого электрода-от 10° до 10"5 М кальция. Электрод
чувствителен к ионам кальция; если требуется определить общее содержание
кальция в пробе, перед измерениями необходимо разрушить комплексные
соединения кальция.
Нормальное содержание кальция в сыворотке крови меняется от 8,5 до 10,5
мг/100 мл для взрослых и от 9,0 до 11,0 мг/100 мл для детей [47]. Из
этого количества 30-55% кальция присутствует в виде соединений с белками,
5-10%-в виде различных комплексов и оставшаяся часть-в ионизованной форме
[38]. Содержание ионов кальция в сыворотке крови определяли авторы [30,
34]. Стандартные растворы для таких анализов должны содержать 150 мМ
натрия, что примерно соответствует
Ионосе.шктивиые онектроды и биосенсоры на их основе
119
концентрации последнего в сыворотке. Амманн и др. [2] разработали новый
каль-цийселективный электрод с нейтральным носителем. Чувствительность
этого электрода к кальцию намного выше, чем к натрию и магнию.
Хорошо изучено семейство электродов на основе чистого сульфида серебра
или его смесей с галогенидами серебра [43, 44]. Осадки этих солей либо
спрессовывают в таблетку, либо смешивают с инертным носителем, например
силиконовой резиной. Электрод на основе чистого сульфида серебра
чувствителен к ионам S2" и Ag+ в диапазоне их концентраций 10° - 10"7 М.
При помощи этого электрода определяют сульфид-ионы в природных водах и
серебро в низких концентрациях.
Мембрана электрода, сформированная из смеси галогенида и сульфида
серебра, ведет себя так, как если бы она состояла из чистого галогенида
серебра. Так готовят электроды на иодид-, бромид- и хлорид-ионы. Иодидный
электрод чувствителен также к цианид-ионам. Смешивая в мембране роданид
серебра с серебром, можно получить электрод, чувствительный к роданид-
ионам. Коэффициенты селективности галогенид-ных и псевдогалогенидных
электродов можно оценить по уравнению
^ Произведение растворимости Agi ^
11 Произведение растворимости Agj '
где Agi и Agj-соли серебра с анионом i и j соответственно.
