Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
растворимый NADPH, а-кетоглутарат и глутаматдегидрогеназу,
иммобилизованную на найлоновых трубках, которая позволяет удалять 98%
аммиака из человеческой крови и мочи за 50 с. Такое снижение содержания
аммиака позволяет использовать датчик на аммиак вместе с иммобилизованной
креатининазой (фирмы Carlo Erba,
Ионоселективные электроды и биосенсоры ни их основе
127
Clinibond) для определения малых концентраций креатинина в крови и моче.
Для анализа требуется всего 200 мкл пробы, причем весь процесс проводится
в потоке.
9.6.1.3. Определение аминокислот. Ферментные электроды широко применяют
в клинических анализах, поскольку некоторые аминокислоты (тирозин,
фенилаланин, триптофан, метионин) являются важными диагностическими
индикаторами. Первые такие электроды [17] представляли собой
катионоселективный электрод, чувствительный к образующимся при
ферментативном окислении аминокислот ионам аммония, на котором был
иммобилизован слой L-аминокислотной оксидазы из змеиного яда. Гилболт и
Надь [23] разработали два различных типа сенсоров для определения L-
фенилаланина в крови. В сенсоре одного типа полиакриламидный слой,
содержащий смесь L-аминокислотной оксидазы с пероксидазой, наносили на
иодидселективный электрод. Этот датчик регистрирует уменьшение активности
иодид-ионов на поверхности электрода в результате следующих реакций:
оксидаза
L-Фенилаланин ^Н202 (9.6)
_ , пероксидаза "
Н202 + 2Н+ + 2Г -----=-^12 + 2НгО (9.7)
В сенсоре второго типа использовали аммонийселективный
электрод на основе
нонактина с мембраной из силиконовой резины, покрытой L-
аминооксидазой в
полиакриламидном геле. Этот сенсор имеет более широкий диапазон
линейности электродной функции и более избирателен, чем сенсор первого
типа.
Для определения L-тирозина в биологических жидкостях опробован [25]
сенсор на основе С02-электрода, покрытого тирозиндекарбоксилазой.
Электродная функция этого сенсора линейна в диапазоне концентраций 2,5•
10"4-10"2 М, а его время отклика несколько меньше, чем у аналогичного
мочевинного электрода.
Гилболт и Шу [24] описали ферментный электрод для определения глутамина
на основе глутаминазы, удерживаемой найлоновой сеткой между слоем
целлофана и катионоселективным электродом. Электродная функция этого
сенсора к глутамину выполняется в диапазоне концентраций 0,1-10"4 моль/л
при времени отклика всего 1-2 мин.
Уайт и Гилболт [51] разработали полностью специфичный ферментный электрод
для определения L-лизина. Этот электрод не чувствителен к любым D- или L-
амино-кислотам,' за исключением L-лизина. Электрод можно использовать для
определения L-лизина в образцах сложного состава, при этом не требуется
проводить разделение или применять специальное оборудование (например,
анализатор аминокислот). Такие электроды вполне стабильны, а их функция
линейна в диапазоне концентраций L-лизина от 5 • 10 5 до 0,1 моль/л.
Единственное ограничение-довольно большое время отклика, составляющее 5-
10 мин.
Фунг и др. [13] предложили специфичный электрод для определения L-
метионина, изготовленный иммобилизацией L-метионин-у-лиазы (ЕС 4.4.1.11)
на селективном к NH3 электроде, а, у-Расщепление L-метионина приводит к
образованию а-кетобутира-та, метантиола и аммиака. С очищенным ферментом
реагирует только метионин; диапазон линейности сенсора 10"5-10"2 моль/л.
Хавас и Гилболт разработали еще один потенциометрический электрод для
прямого определения L-тирозина в биологических жидкостях. Чувствительным
элементом датчика является мембранный С02-электрод, покрытый слоем
иммобилизованной апо- L-тирозиндекарбоксилазы. Функция ферментного
электрода линейна в диапазоне 4-10"5-2-10 3 моль/л, причем другие L-
аминокислоты или D-тирозин не оказывают мешающего влияния.
128
Глава 9
9.6.1.4. Определение глюкозы и сахара. Как уже отмечалось, определение
глюкозы исключительно важно, так как используется для диагностики
диабета.
Надь и др. [39] описали полуэлектрод для определения глюкозы с мембраной
на основе иодида:
глюкозооксидаза
Глюкоза + 02---------------->глюконовая кислота + Н202, (9.8)
, пероксидаза
Н202 + 2Г + 2Н+ ----------=-^2Н20 + 12. (9.9)
Высокочувствительный иодидный датчик регистрирует уменьшение активности
иодид-иона на его поверхности. Определение глюкозы можно проводить как в
потоке, так и в стационарных условиях. Из крови необходимо предварительно
удалять восстановители, такие, как аскорбиновая кислота, тирозин и
мочевая кислота.
Для изготовления ферментных pH-электродов Нильсон и др. [40] использовали
обычные стеклянные pH-электроды, на которые наносили либо фермент,
удерживаемый в полиакриламидном геле, либо слой жидкости, удерживаемый
внутри целлофановой мембраны. При определении глюкозы по концентрации
глюконовой кислоты, образующейся в реакции (9.8), pH-функция сенсора
почти линейна в интервале от 10~4 до 10 "3 моль/л, причем при
десятикратном изменении концентрации глюкозы pH меняется на 0,85.
Разработаны также электроды этого типа для определения мочевины и
