Все дипломы > Медицина > Добавить в закладки
Коллеги автора


Оставь голос:
Вы следите за научными мировыми открытиями?
Изредка о чем-то узнаю
Внимательно слежу
Нет - мне не интересно


Процитируем:
...« Приведена терминология, используемая в биосенсорном анализе. Дано краткое определение типам преобразователей, составляющих основу биосенсоров. Представлены характеристики био»...
подробнее

Медицина


Часто просматривают следующие страницы:


Френсис Бекон:

"Невежды презирают науку, необразованные люди восхишаются ею, тогда как мудрецы пользуются ею"



Примечание:

Этанол – химическая формула: СH3CH2OH. Уксусный альдегид: CH3CHO. Реакция окисления этанола в присутствии алкогольоксидазы приведена в Таблице. Реакция окисления этанола в присутствии алкогольдегидрогеназы: этанол + O2 + Алкогольдегидрогеназа Z CH3CHO + NADH + H+.

Аналогичный пример для детекции глюкозы уже был использован ранее для иллюстрации применения различных принципов преобразования сигнала при создании биосенсоров. В данном случае эта реакция приведена для демонстрации принципа использования электрода Кларка для регистрации концентрации этанола в сенсоре на основе алкогольоксидазы (АО, фермент класса оксидаз) и измерения потребления кислорода – Рис.4.1.3. В процессе окисления спирта происходит снижение уровня кислорода в зоне иммобилизованного фермента; степень снижения определяется концентрацией этанола и является основой для его количественной оценки.

Рис. 4.1.3. Зависимость сигналов ферментного сенсора от времени для различных концентраций этанола (кюветный способ измерения, показаны сигналы для концентраций этанола 0.25, 0.5 и 1.0 мМ). При повышении концентрации спирта в пробе возрастает степень снижения уровня кислорода. При высокой концентрации (1 мМ) уровень кислорода в рецепторном элементе снижается практически до нуля.

Наряду с ферментами в биосенсорах на основе электрода Кларка также возможно использование бактериальных клеток благодаря их способности окислять некоторые субстраты, поглощая кислород. Схематическое представление фрагмента дыхательной цепи одного видов бактерий рода Gluconobacter, обладающих высокоактивными дегидрогеназами, дает представление о возможной комбинации клеток данного типа с электродом Кларка для создания моделей биосенсоров (Рис 4.1.4). В приведенном примере ферментами, производящими окисление субстратов (на рисунке представлены глюкоза, ксилоза, глицерин, этанол) являются дегидрогеназы. Они производят первичные стадии окисления субстратов без поглощения кислорода и передают электроны от окисляемой молекулы в дыхательную цепь микроорганизма. На последней стадии окисления электроны восстанавливают кислород до воды (1/2 О2 Н2О); этот процесс регистрируется кислородным электродом как поглощение кислорода.

Рис. 4.1.4. Схематическое представление окисления субстратов мембраносвязанными дегидрогеназами бактерий G. oxydans.

Обозначения: АДГ – альдозодегидрогеназа, ГКДГ – глюконатдегидрогеназа, ГцДГ – глицеролдегидрогеназа, АлДГ – алкогольдегидрогеназа, ДОА - дигидроксиацетон, ЭТЦ - электрон-транспортная цепь бактериальной мембраны.

Типичный вид сигналов сенсора на основе этих же бактерий и кислородного электрода при детекции этанола в пробах, содержащих различные концентрации, аналогичен представленному на рис. 4.1.3.

Перекисный электрод. Распространенным типом амперометрического преобразователя является электрод для измерения содержания перекиси водорода (Н2О2) в среде. Перекись является неустойчивым соединением и на свету спонтанно разлагается с образованием воды и молекулярного кислорода: 2H2O2 à 2H2O + O2 (спонтанная реакция разложения перекиси на свету). Измерение перекиси производится электрохимически. Известны два процесса электрохимической трансформации молекулы перекиси. При подаче на электрод потенциала + 0,682 В относительно присутствующего в растворе электрода сравнения происходит окисление перекиси водорода:  H2O2 à O2 + 2H+ + 2e-. Регистрация данной реакции является основой измерения в большинстве биосенсоров, в состав которых входят ферменты, генерирующие перекись. При потенциале + 1.77 В происходит восстановление перекиси в соответствии с реакцией: H2O2 +2H+ + 2e- à 2H2O.

Можно выделить несколько причин применения перекисного электрода при конструировании биосенсоров. Перекись образуется в результате окисления органических соединений оксидазами, т.е. является продуктом реакции окисления. Первая причина состоит в том, что при прочих равных условиях измерение продукта реакции позволяет более корректно описать количественно процесс биохимического окисления с точки зрения выполнения дальнейшего анализа, чем регистрация потребления одного из реагентов процесса окисления (это положение является общей точкой зрения, вместе с тем, не бесспорной). В данном случае как контрпример подразумевается регистрация потребления кислорода, как одного из реагентов биохимической реакции. Вторая, существенная причина, состоит в том, что в различных образцах содержание кислорода может варьировать, что потенциально приводит к ошибкам измерения; с этой точки зрения более правильным является регистрация образующейся перекиси водорода. Далее, достаточно существенным аргументом в пользу применения перекисных электродов является то, что разработаны электроды, которые по конструкции в большинстве случаев значительно проще, чем кислородные. Так, суть перекисные электроды не требуют их заполнения электролитом, не требуют использования специальных мембран, т.е. для функционирования перекисного электрода наличие мембраны как таковой не требуется, если же на основе перекисного электрода формируют биосенсор, то на электроде размещают лишь мембрану, содержащую иммобилизованный биоматериал и ее назначением является фиксация биоматериала. Методическая сторона вопроса всегда является важной при создании сенсоров. В этой связи отметим еще одну существенную причину, позволяющую отдавать предпочтение применению перекисных электродов – современная технология изготовления тонкопленочных структур, используемая для производства клавиатур компьютеров, калькуляторов и т.д. - позволяет использовать ее основные принципы и устройства для выпуска перекисных электродов крупными партиями, что значительно снижает их стоимость. Электроды, производящиеся по данной технологии, носят название "электроды, полученные матричной печатью" (английская терминология – screen printed electrodes). Имеется еще один существенный довод в пользу применения перекисных электродов, полученных матричной печатью, в биосенсорах – существующие технологии позволяют встраивать биологический материал - ферменты, клетки - в состав электрода непосредственно в процессе технологического цикла его изготовления. Это является крайне важным моментом в изготовлении биосенсоров и приводит к производству высокостабильных, сохраняющихся длительное время полуфабрикатов, пригодных для быстрого изготовления биосенсоров.

На правах рекламы
. косметологическое оборудование – своеобразная визитная карточка SPA-салонов и центров красоты. |

Главы - параграфы


Так говорят:
Ну что я могу сказать? :) От одного только выражен...
Автор: ираида
Биосенсорный метод анализа химических соединений в...
Автор: Иришка
Данное учебное пособие содержит так много хорошего...
Автор: ромка
Я и в школе химию особенно не понимала, и теперь-т...
Автор: коля
Только что дочитал последнюю главу. Вообще замечат...
Автор: паша


Наука России - Наше будущее!