Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
перемешивания, объем реакционной смеси и температура.
16.3. Конструкция медиаториых амперометрических датчиков
Для конструирования датчиков можно использовать углеродные пасты, в
которые введен нерастворимый медиатор. Пасту, состоящую из графита (2,5
г), жидкого парафина (1,5 мл) и медиатора (250 мг), тщательно
перемешивают и помещают в специальное углубление в торце электрода (рис.
16.5). Сам электрод выполнен в виде пластикового диска, закрепленного на
расстоянии 2 мм от конца стеклянной трубки диаметром 6 мм с помощью
непроводящей эпоксидной смолы (фирмы Ciba-Geigy Ltd., Великобритания).
Контакт электрода с внешней цепью осуществляется через одножильный
провод, приклеенный к диску эпоксидной смолой с серебряным наполнителем
[1]. Перед использованием платиновый диск очищают с помощью суспензии
оксида алюминия (0,2 мкм). Фермент удерживают на поверхности пастового
электрода мембраной, фиксируемой кольцом в натянутом состоянии. Данный
способ пригоден для гибких мембран, а жесткие мембраны, например
ионообменные, закрепляются в специальном держателе (рис. 16.5). Выбор
мембраны из множества выпускаемых промышленностью материалов (например,
диализные мембраны, фильтры Nuclepore) определяет время отклика, наличие
помех и диапазон линейности электродной функции биосенсора. Для
глюкозного электрода с диализной мембраной функция линейна вплоть до
концентрации 15 мМ (рис. 16.6). Как и в случае описанных выше систем,
время отклика электрода мало-сигнал выходит на стационарный уровень в
течение минуты. В общем случае чем тоньше слой пасты, тем более
воспроизводим сигнал электрода. При потенциале +150 мВ (относительно
н.к.э.) для электрода на основе глюкозооксидазы и 1,1-диметилферроцена со
слоем пасты толщиной 1 мм в отсутствие глюкозы фоновый ток составлял 1,2
мА + 0,5% (среднее из десяти измерений). При
232
Глава 16
Рис. 16.5. Сенсор с графитовым настовым электродом и мембраной,
удерживающей фермент на его поверхности. Электрод представляет собой
платиновый диск диаметром 6,0 мм, закрепленный в пастеровской пипетке с
помощью проводящих и непроводящих смол, как описано в тексте. 1 -
соединительный провод; 2 - изолирующая стеклянная трубка; 3-изолирующая
смола; 4-проводящий клей; 5-платиновый электрод; 6 - проводящий гель; 7 -
фиксирующее кольцо; 8-ферментный слой; 9-мембрана.
9
а
6
г
1
толщине слоя пасты 3 мм фоновый ток был равен 1,4 + 2,0%. В присутствии
глюкозы (5,0 мМ) токи этих электродов составляли соответственно 1,4 мА +
0,64% и 1,6 ± 2,5%.
Можно получить поверхность с более воспроизводимыми свойствами, если с
помощью стеклянной сферы в углеродной пасте сделать лунку и затем
поместить в нее необходимые компоненты (рис. 16.5). Введя в сенсор СО-
оксидоредуктазу и поместив в держатель мембраны хлоридсеребряный электрод
сравнения в соответствующем буферном растворе, сенсор можно использовать
для определения газообразного оксида углерода [32].
Ковалентная иммобилизация глюкозооксидазы в присутствии 1,1-
диметилферроце-
6
1
Рис. 16.6. Градуировочная кривая мембранного сенсора на основе
глюкозооксидазы.
О
ю го зо
[Глюкоза.'], jhM
Медиаторные амперометрические биосенсоры
233
на позволила создать удобный прибор для проведения обычных анализов на
глюкозу [9]. В качестве несущего электрода в данной системе приспособлена
графитная фольга (фирмы Union Carbide, США) с большой удельной
поверхностью, необходимой для иммобилизации компонентов. Углеродные диски
диаметром 6,0 мм приклеивают по длине проволоки эпоксидной смолой с
серебряным наполнителем (фирмы Johnson Matthey Chemicals,
Великобритания). Затем их закрепляют на конце стеклянной трубки диаметром
6,0 мм с помощью непроводящей эпоксидной смолы (Ciba-Geigy Ltd.,
Великобритания). При этом следует обратить внимание на то, чтобы смола не
попадала на кромки углеродных дисков, через которые обеспечивается доступ
фермента. Уплотнение кромок приводит к потере до 75% тока, так как в этом
случае фермент иммобилизуется преимущественно на поверхности электрода.
После затвердевания смолы электрод переворачивают и изолируют снизу
смесью 1,8 г эпоксидной смолы (марка 814) и 0,23 г отвердителя
триэтилентетрамина (фирмы Polysciences Ltd., Великобритания). До
затвердевания смеси электрод оставляют при комнатной температуре на ночь
или, для ускорения сушки, нагревают током воздуха в печи при 60 °С в
течение 1,5 ч. В собранном узле проверяют сопротивление между
токоподводящей проволокой и поверхностью электрода, отбраковывая при этом
электроды с сопротивлением больше 3,0 Ом. Электроды с более высоким или
переменным сопротивлением не дают линейного и воспроизводимого сигнала.
Далее в электроды вводят медиатор-25 мкл 100 мМ раствора 1,1-
диметилферроцена (фирмы Strem Chemicals, США), в подходящем растворителе,
например толуоле, и сушат на воздухе. Иммобилизацию фермента проводят,
вначале помещая графитовый электрод на 80 мин при комнатной температуре в
