Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
6-14 месяцев.
9.6. Примеры ферментных сенсоров на основе ионоселективных электродов
9.6.1. Некоторые наиболее распространенные приложения ферментных
электродов
9.6.1.1. Определение мочевины (диагностический показатель функции
печени). В первом электроде для определения мочевины, разработанном
Гилболтом и Монталво [19], уреазу иммобилизовали в полиакриламидном
носителе на сетках из найлона или дакрона, помещаемых на чувствительный к
ионам аммония катионоселективный электрод фирмы Beckman. Позже те же
авторы [20] описали усовершенствованный электрод, покрытый целлофановой
мембраной, который можно использовать в течение 21 дня без потери
активности.
Для улучшения избирательности определения мочевины в качестве базового
использовали аммонийселективный электрод на основе нонактина с мембраной
из силиконовой резины, а уреазу иммобилизовали в полиакриловом геле [22].
Гилболт и др. [27] использовали трехэлектродную систему, что позволило
проводить измерения в разбавленных растворах при постоянном уровне помех.
Такой ферментный электрод стабильно работал четыре месяца.
Авторы [3] полимеризовали уреазу непосредственно на поверхности мембраны
газоаммиачного электрода (фирмы Orion) с помощью глутарового альдегида.
При этом в реакционном ферментном слое генерируется достаточно много
аммиака даже при pH 7-8, что позволяет определять мочевину в присутствии
больших количеств Na + и К + . Время отклика такого электрода 2-4 мин.
Описан [40] сенсор мочевины с физически удерживаемой уреазой и
регистрацией
126
Глава 9
изменения pH с помощью стеклянного электрода. Время отклика сенсора
составляло 7-10 мин, его функция была линейной в диапазоне 5- 10 5 - 10"2
М с наклоном 0,8 ед. рН/рС.
В качестве мочевинного сенсора можно использовать также покрытый уреазой
С02-электрод, чувствительный к другому продукту каталитического гидролиза
мочевины, НСОз. По данным Гилболта [25] на работу этого электрода не
влияют Na * и К+, а его функция линейна в диапазоне 10 4 10 " 2 М.
Александер и Джозеф [1] описали электрод на мочевину, представляющий
собой чувствительную к изменениям pH проволоку из металлической сурьмы,
покрытую слоем уреазы. Время отклика этого электрода 1-2 мин, его функция
линейна в диапазоне концентраций 5-10"4-10~2 моль/л мочевины при наклоне
44 мВ/рС. Позже Джозеф [31] описал мочевинный сенсор, состоящий из
газовой мембраны и аммоний-селективного электрода на основе металлической
сурьмы. Этот микросенсор реагирует на изменение концентрации мочевины в
диапазоне 10"4-10"2 моль/л в течение 30-45 с. Он значительно быстрее
возвращается к нулевой линии, чем коммерческие газомембранные электроды,
что является значительным преимуществом.
Гилболт и Масцини [18] создали обеспечивающий высокую избирательность и
воспроизводимость результатов ферментный сенсор мочевины, используя
уреазу, химически связанную и закрепленную на усовершенствованной
тефлоновой мембране газоаммиачного мембранного электрода. Один такой
электрод позволяет проводить от 200 до 1000 измерений с коэффициентом
вариации 2,5% в диапазоне концентраций 5-10"5-10~2 моль/л; за один час
можно выполнить не менее 20 анализов.
Описаны [48] ферментные сенсоры мочевины, в которых уреаза с помощью
глутарового альдегида фиксируется либо на газовом С02-, либо на
катионоселективном стеклянном электроде. При использовании в качестве
базового аммонийного стеклянного электрода диапазон определяемых
концентраций составляет 10"5-10"1 моль/л.
9.6.1.2. Определение креатинина (диагностический показатель функции
печени). Для создания первого креагининового электрода [46] использовали
неочищенную креати-ниназу с аммонийным датчиком. Работая с аналогичной
системой, Гилболт и др. [26] иммобилизовали очищенную уреазу на шариках
из алкиламинного стекла, закрепленных на мешалке, а в качестве
чувствительного элемента применили аммиачный электрод. Остаточное
содержание аммиака в сыворотке крови понижали, используя различные
способы удаления.
Гилболт и Коле [21] разработали усовершенствованный электрод для прямого
избирательного определения креатинина, используя высокоспецифичную
креатининазу (фирмы Carlo Erba). Функция этого электрода линейна в
области 1-100 мг%. В системе для определения креатинина, предложенной в
работе [49], используется три фермента: креатининамидогидролаза (СА),
креатинамидогидролаза (CI) и саркозиноксидаза (SO), соиммобилизованные на
пористой поверхности ацетилцеллюлозной мембраны. На основе электрода,
чувствительного к пероксиду водорода, разработано два мультифер-ментных
электрода - один для определения суммы креатинина и креатина с CA/CI/SO-
мембраной и один для определения креатина с CI/SO-мембраной. В скоростном
режиме время отклика электродов составляет 20 с с пределом обнаружения 1
мг/л. С одним электродом можно выполнять более 500 анализов, причем при
хранении его в течение девяти месяцев при 4°С не наблюдается потери
активности.
Масцини и др. [35] предложили ферментную реакционную систему, включающую
