Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
Apple II (64 К) (рис. 35.2). Соединенный с потенциостатом интерфейс сбора
данных состоял из 12-битового 16-канального четырехдиапазонного АЦП (GD
16V12B4G) и 8-битового ЦАП с программируемым смещением (GD Offset Prog).
Сбором данных управляли через IRQ-прерывания, генерируемые
программируемым таймером (CCS 7440А). Точное время начала экспериментов
фиксировали при помощи электронных часов с батарейным питанием (Mountain
Hardware Apple Clock). Электрическую бюретку ЕВХ Solea подключали к
микрокомпьютеру через интерфейсную плату с восемью TTL-bxo-дами и восемью
реле (MID CR8C).
Рис. 35.2. Блок-схема автоматизированного ферментного электрода на базе
микрокомпьютера.
558
Глава 35
35.2.4. Отклик электродов
При введении пробы, содержащей глюкозу, в 0,2 М ацетатный буферный
раствор, 0,1 М по КС1 (pH 5,7), омывающий оба электрода или циркулирующий
через модифицированную ячейку для ВЭЖХ, можно регистрировать зависимость
тока от времени в различных вариантах:
1 ¦ 12~выходной ток неферментного компенсирующего электрода Е2. /2
представляет собой фоновый сигнал и обычно очень мал, за исключением
случаев, когда проба содержит вещества, восстанавливающиеся
электрохимически (аскорбат, урат, сульфит и т. д.), и если GOD-мембрана
не обладает избирательной проницаемостью (реконструированная коллагеновая
пленка).
2. It-kl2 с к, близким к 1, что соответствует детектированию
образующегося в ферментативной реакции пероксида водорода. Величина It-
kl2 достигает стационарного значения через 2-3 мин (в случае коллагеновых
пленок толщиной 0,3-0,5 мм) или через 0,5-3 мин (ацетилцеллюлозные пленки
толщиной 0,005-0,025 мм). Предельное значение 1х~к12, очевидно,
представляет собой стационарный сигнал сенсора.
3. Производная (I Y-kI2)/dt достигает максимума через 20-50 с (коллаген)
или 10-60 с (ацетилцеллюлоза). Высота этого пика характеризует
динамический отклик сенсора.
Таким образом, можно одновременно получить три различные зависимости тока
от времени, которые обычно регистрируют при помощи трехканального
самописца Linear 395. При отсутствии компенсирующего электрода Е2
регистрировали только кривые /] и dll/dt. На калькулятор или
микрокомпьютер подавали выходные сигналы в форме ~/е/2 либо 12 и 12.
35.2.5. Оценка аналитических характеристик сенсоров
Методы оценки аналитических характеристик различны для погружаемых в
раствор сенсоров и проточных систем.
В первом случае глюкозооксидазный и компенсирующий электроды погружали в
20 мл термостатируемого перемешиваемого буферного раствора или помещали в
стенке ячейки с рабочим объемом 1-5 мл. Все анализы проводили, добавляя в
ячейку небольшие порции исследуемого или стандартного раствора глюкозы.
Перед опытами буферные растворы насыщали воздухом при заданной
температуре, т. е. 30 или 37 °С. Фоновый ток измеряли в буферном растворе
после поляризации рабочих платиновых электродов в течение 0,5-2 ч.
Построение градуировочной кривой, нахождение линейного участка и оценку
воспроизводимости проводили одновременно, добавляя в реакционный сосуд от
10 до 50 раз одинаковое количество стандартного раствора глюкозы. Добавку
вводили с помощью электрической бюретки после того, как калькулятором
детектировался постоянный токовый сигнал, т.е. когда сигнал от каждой
предыдущей добавки достигал стационарного значения. Измеренные сигналы
обрабатывали, либо сравнивая стационарный ток с фоновым током 1ф перед
каждой добавкой глюкозы, либо вычитая стационарный ток, соответствующий
предыдущей добавке. Таким образом получали кривые в координатах либо (1-
1ф)-С, либо Д//ДС-С (где С-общая концентрация глюкозы в реакционном
сосуде).
При использовании проточной ячейки через сенсор прокачивали буферный
раствор, либо содержащий, либо не содержащий глюкозу. В обоих случаях
растворы предварительно тщательно термостатировали и насыщали воздухом
при температуре опыта (37 °С). Градуировку, оценку диапазона линейности и
воспроизводимости проводили, как указано выше, сливая выходящий раствор в
емкость для хранения.
Использование микропроцессоров
559
35.3. Автоматизация ферментных глюкозных электродов с помощью
программируемого калькулятора
При определении аналитических свойств фермента в стандартных растворах
обычно требуется точная и тщательная проверка как самого электронного
оборудования, так и всей системы, включая биосенсор, электронные
устройства, регистрирующие приборы и дисплеи. Потенциостат,
дифференциальный усилитель тока и дифференцирующий усилитель тока,
использовавшиеся в данной работе, характеризуются хорошей точностью,
линейностью, воспроизводимостью и низким дрейфом. Однако трехканальный
самописец имеет неважную воспроизводимость-коэффициент вариации (CV)
составляет 1,73% для 50 последовательных измерений на эквивалентной
ячейке [2]. Программируемый калькулятор, на который выходные сигналы
подаются через двоично-десятичный интерфейс и милливольтметр, отличается
значительно лучшей воспроизводимостью (CV = 0,64% для 50 измерений).
