Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
специфичностью и низким пределом обнаружения (10"6 М, а в случае С02-
электрода-5- 10 5 М). Недостатком этого электрода являются большие
времена отклика (2-4 мин) и возвращения к нулевой линии (5-10 мин). Так,
показано [18], что при химическом связывании уреазы с полипропиленовой
мембраной, являющейся составной частью газопроницаемой мембраны NHj-
электрода, при помощи одного электрода можно выполнить 200-1000
Таблица 9.2. Типичные ферментные электроды и их характеристики
Определяемое Фермент Специфичность Способ
вещество сенсора иммобилизации *
1. Мочевина
Уреаза (ЕС 3.5.1.5)
Катион
"-
- " -Н +
Газ (NH3) Газ (NH3) Газ (С02)
Физическая
Химическая
Физическая
Химическая
Физическая
2. Глюкоза
Г люкоз ооксидаза
Н +
Растворенный
фермент
Химическая
3. L-Аминокис- L-Аминокислотная Катион Физическая
лоты (сум- оксидаза NH* Химическая
ма)в (ЕС 1.4.3.2) Г -"-
L-Тирозин
L-Глутамин
L-Тирозиндекарбо- Газ (С02) ксилаза (ЕС 1.1.25)
Глутаминаза (ЕС 3.5.1.2)
Катион
Физическая
Растворенный
фермент
L-Глутаммно- Глутаматдегидро-
вая кислота геназа (ЕС 1.4.1.3)
То же
L-Аспарагин Аспарагиназа (ЕС 3.5.1.1)
Физическая
4. D-Аминокис- D-А минокислотная -"-
лоты (сум- оксидаза
ма)д (ЕС 1.4.3.3)
1
Стабилен Время Количество Диапазон определяемых
в течение отклика, мин фермента, U концентраций6, М
3 нед. 0,5-1 25 10 2 5 • 10 5
2 нед. 1-2 75 10"2-10"4
>4 мес. 1-2 10 10"2- 10"4
3 нед. 5-10 100 5-10 3 5 10"5
4 мес. 2-4 10 5• 10"2-5• 10'5
20дней 1-4 0,5 10"2 10 4
3 нед. 1-2 25 10~2 10 4
1 нед. 5-10 100 10-1- 10"3
> 1 мес. 2-8 10 10 3 10"4
2 нед. 1-2 10 10-2 10 4
> 1 мес. 1-3 10 10 2 10"4
> 1 мес. 1-3 10 10"3 10 4
3 нед. 1-2 25 10_1-10"4
2 днейГ 1 50 10 1 10
2 днейг 1 50 10-1-10"
50 10"2 5 10 5
50 10~2 5•10"
Продолжение таблицы 9.2.
Определяемое вещество Фермент Специфичность сенсора Способ
иммобилизации" Стабилен в течение Время отклика, мин Количество
фермента, U Диапазон определяемых концентраций6. М
5. Пенициллин Пенициллиназа (ЕС 3.5.2.6) Н + Растворенный фермент
1-2 нед. 3 нед. 0,5-2 2 400 1000 j ^ '+ 1 1 1 0 о 1 1 1
1 о о
6. Амигдалин Р-Глюкозидаза (ЕС 3.2.1.21) CN" Физическая 3 дней е
10-20 100 10"2-10~5
7. Нитрат Нитратредуктаза / нигригредуктаза (ЕС 1.9.6.1/1.6.6.4) nh4+
Растворенный фермент 1 дня 2-3 10 О 1 О /
8. Нитрит Нитритредуктаза (ЕС 1.6.6.4) Газ (NH3) Химическая 3-4 мес.
2-3 10 510"2-104
а "Физическая иммобилизация" означает удерживание в полиакриламидном
геле; "химическая иммобилизация" - химическое связывание фермента
глутаровым альдегидом с альбумином, полиакриловой кислотой или
акриламидом после его физического захвата. 6 Соответствует области
линейной функции ферментного электрода либо, если наблюдается отклонение
от линейности, значительному изменению потенциала. ' Электрод
чувствителен к L-цистеину, L-лейцину, L-тирозину, L-триптофану, L-
фенилаланину и L-метионину. 1 Препарат недостаточно устойчив, о чем
свидетельствует постоянное ежедневное уменьшение сигнала. л Электрод
чувствителен к D-фенилаланину, D-валину, D-метионину, D-лейцину, D-
норлейцину и D-изолейцину. ' Время, необходимое для возвращения сигнала к
базовой линии перед повторным использованием.
Ионоселективные электроды и биосенсоры на их основе
125
анализов с погрешностью 2,5% в диапазоне концентраций от 5- 10 5 до 10 2
М. За один час можно выполнить как минимум 20 анализов, результаты
которых отлично коррелируют с данными, полученными спектрофотометрическим
методом с диацетилом.
Для большинства ферментных электродов электродная функция выполняется в
интервале концентраций от 10"2 до 10"4 М. Этот интервал может быть
расширен в сторону увеличения до 10"1 М (в зависимости от растворимости
субстрата в воде) и в сторону меньших концентраций - до 10"5 М или ниже
(в зависимости от чувствительности базового электрода).
Об износе ферментного электрода можно судить по следующим изменениям его
характеристик: 1) со временем верхняя граница рабочего диапазона
уменьшается приблизительно от 10"1 до 10"2 М; 2) наклон градуировочного
графика зависимости потенциала от логарифма концентрации (С), исходно
составляющий 60 мВ/рС (Нернстовская зависимость), уменьшается до 50, 40,
возможно, 30 мВ/рС или даже ниже; 3) по мере старения фермента
увеличивается время отклика электрода, исходно составляющее от 30 с до 4
мин (что приблизительно соответствует времени отклика базового
электрода).
При изготовлении ферментного электрода важна высокая степень очистки
фермента (удельная активность не ниже 10 ед. активности/мг), что
позволяет уменьшить его количество. В этом случае время отклика
биосенсора минимально и приближается к времени отклика базового
электрода. Как видно из табл. 9.1, обычно используют не менее 10 И (1 мг)
фермента.
Стабильность электрода зависит от способа иммобилизации фермента.
Электроды с химически связанным ферментом более стабильны (один электрод
можно использовать для 500-1000 анализов), а время их хранения составляет
