Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
10 1145
146
Глава II
Многие биосенсоры работают при постоянном потенциале, что существенно
упрощает приборное оформление. Однако при этом всегда наблюдается фоновый
ток, величина которого может быть значимой при низких концентрациях
определяемого вещества. Коррекция фонового тока и градуировка биосенсоров
in vivo-две серьезные проблемы, которые требуют надежного решения.
Колебания этих параметров могут быть обусловлены "отравлением" электрода
компонентами среды. Ухудшается также чувствительность и время отклика
биосенсора. Если флуктуации базовой линии обусловлены колебаниями
концентраций эндогенных элекгроактивных мешающих частиц, то можно
использовать двухэлектродную (дифференциальную) систему. Этот подход
использовали при конструировании глюкозного датчика, где один электрод
покрыт мембраной на основе глюкозооксидазы, а другой-мембраной, не
содержащей фермента. Предполагается, что электроактивные примеси
одинаковым образом диффундируют через обе мембраны [60]. В случаях, когда
электрод загрязняется примесями из матрицы или продуктом
электрохимической реакции, его подвергают многоимпульсной ступенчатой
обработке при разных потенциалах [45, 52]. Этот способ позволяет
одновременно провести как обработку электрода (в том числе удаление
накопившихся на его поверхности пленок), так и установку базовой линии в
области потенциалов, в которой отсутствует электролиз. Применяют также
различные виды импульсной полярографии, вольтамперометрию (циклическую
или с линейной разверткой потенциала). Последняя особенно полезна в двух
случаях, описываемых ниже. Многие нейроактивные вещества окисляются при
очень близких значениях потенциалов, и поэтому их трудно различить.
Полная циклическая вольтамперограмма отражает различие в химических
свойствах продуктов электролиза. Она может служить, с одной стороны, для
качественного анализа, как "отпечаток пальца" исследуемой системы [56], а
с другой-для количественного описания протекающих в ней электрохимических
процессов. Недавно было показано [61], что представляющие интерес для
биологии органические молекулы могут концентрироваться на обработанной
поверхности электрода. При линейной развертке потенциала осадок
определяемого вещества удаляется с поверхности, давая четко выраженный
пик.
Амперометрия является перспективным направлением развития биосенсоров для
применения как in vivo, так и in vitro. Широкий динамический диапазон
концентраций (104-105) позволяет более широко применять ее на практике,
чем потенциометрическое детектирование. Проблема заключается лишь в
эффективном сопряжении специфических биохимических реакций с процессами,
обуславливающими отклик электрода. Такие сенсоры могут функционировать в
исключительно неоднородной среде и (в случае имплантируемых сенсоров) при
температуре 37 °С.
ЛИТЕРАТУРА
1. Adams R.N. Electrochemistry at solid electrodes. Marcel Dekker, New
York, 1976.
2. Adams R. N. Probing brain chemistry with electroanalytical techniques.
Anal. Chem., 48, 1126A- 1138A (1976).
3. Albery W.J. The current distribution on a wall-jet electrode. J.
Electroanal. Chem., 191, 1 -13 (1985).
4. Albery W.J., Bartlett P.N. Amperometric enzyme electrodes. Part I.
Theory. J. Electroanal. Chem., 194, 211-22 (1985).
5. Albery W. J., Cranston D. H. Amperometric enzyme electrodes. Part II.
Conducting salts as electrode materials for the oxidation of glucose
oxidase. J. Electroanal. Chem., 194, 223-35 (1985).
6. Albery W.J., Svanberg L. R., Wood P. The estimation and identification
of proteins by ring-disc titration. Part II. Application to liquid
Chromatography. J. Electroanal. Chem., 162, 45-53 (1984).
7. Andrieux C. P., Dumas-Bouchiat J. M" Saveant J. M. Kinetics of
electrochemical reactions mediated by redox polymer films. J.
Electroanal. Chem., 169, 9-21 (1984).
8. Armstrong F.A., Hill H.A.O.. Walton N.J. Direct electrochemical
reduction of ferredoxin promoted by Mg2+'. FEBS Lett., 145, 241-4 (1982).
9. Armstrong F. A., Oliver B. N.. Whitford D. Direct electrochemistry of
the photosynthetic blue copper
Принципы работы амперометрических сенсоров
147
protein plastocyanin. Electrostatic promotion of rapid charge transfer at
an edge-oriental pyrolytic graphite electrode. J. Am. Chem. Soc., 107,
1473-6 (1985).
10. Bard A. J., Faulkner LR. Electrochemical Methods. Wiley, New York,
1980.
11. Blankespoor R.L., Miller L.L. Electrochemical oxidation of NADH
kinetic control by product inhibition and surface coating. J.
Electroanal. Chem., 171, 231-41 (1984).
12. Boitieux J.L., Thomas D., Desmet G. Oxygen electrode-based enzyme
immunoassay for the Ampero-metric determination of hepatitis В surface
antigen. Anal. Chim. Acta, 163, 309-13 (1984).
13. Brezina М., Zuman P. Polarography in medicine, biochemistry and
pharmacy. Interscience, New York, 1958.
14. Carr P. W., Bowers L.D. Immobilized enzymes in analytical and
clinical chemistry. Wiley, New York, 1980.
