Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
исследования для выработки подхода, позволяющего более полно описать
редокс-процессы на-поверхности платины или найти простой способ
переградуировки электродов при дрейфе их потенциала. Альтернативой может
быть присоединение к поверхности потенциомет-рически инертного электрода
известной редокс-пары.
Вероятно, потребуются значительные усилия, прежде чем потенциометрический
редокс-электрод можно будет внедрить в имплантируемый сенсор для
регулировки системы подачи инсулина in vivo. Конструктивно
потенциометрический редокс-электрод и его компоненты весьма просты.
Поэтому такие системы весьма заманчиво использовать для контроля сточных
систем и контроля и регулирования некоторых ферментеров. Однако в
системах, в которых в реакцию вступает большое количество субстрата
(например, глюкозы), могут возникать проблемы, связанные с низкой
скоростью подачи второго субстрата (например, кислорода) или отсутствием
механизма регенерации окисленного кофактора.
Благодарность
Настоящая работа выполнена по гранту National Institutes of Health.
ЛИТЕРАТУРА
1. Adams R.N. Electrochemistry at solid electrodes, pp. 206-8. Marcel
Dekker, New York, 1969.
2. Bard A. J., Faulkner L. R. Electrochemical Methods, pp. 62-72. Wiley,
New York. 1980.
3. Castner J. F., Wingard L. B., Jr. Alterations in potentiometric
response of glucose oxidase platinum electrodes resulting from
electrochemical or thermal pretreatments of a metal surface. Anal. Chem.,
56, 2891-6 (1984).
4. Chen A. K., Starzmann J. A., LiuC.C. Potentiometric quantitation of
glycerol using immobilized glycerol dehydrogenase. Biotechnol. Bioeng.
24, 971-5 (1982).
5. Evans J. F., Kuwana T. Introduction of functional groups onto carbon
electrodes via treatment with radio-frequency plasmas. Anal. Chem., 51,
358- 65 (1979).
6. Hoare J.P. In Encyclopedia of electrochemistry of the elements (ed. A.
J. Bard), pp. 210-38. Marcel Dekker, New York, 1974.
7. Irving H. M. N. H. Recommendations for nomenclature of ion-selective
electrodes. Pure Appl. Chem., 48, 127-32 (1976).
8. Joseph J.P. A miniature enzyme electrode sensitive to urea. Mikrochim.
Acta, 2, 473-79.
9. Plambeck J. A. Electroanalytical chemistry: basic principles and
applications, pp. 168-77. Wiley, New York, 1982.
10. Proctor A., Castner J.F., Wingard L.B., Jr., Hercules D.M. Electron
spectroscopic (ESCA) studies of platinum surfaces used for enzyme
electrodes. Anal. Chem., 57, 1644-9 (1985).
11. Wingard L.B., Jr., Cantin L.A., Castner J.F. Effect of enzyme-matrix
composition on potentiometric response to glucose using glucose oxidase
immobilized on platinum. Biochim. Biophys. Acta, 748, 21-7 (1983).
12. Wmgard L.B., Jr., Castner J. F., Yao S. J., Wolfson S. K., Jr., Drash
A. L., Liu С. C. Immobilized glucose oxidase in the potentiometric
detection of glucose. Appl. Biochem. Biotechnol., 9, 95-104 (1984).
Б. Амперометрические сенсоры
Глава 11 Принципы работы амперометрических сенсоров
Джордж С. Уилсон
11.1. Введение
Амперометрическое детектирование находит широкое применение при анализе
биологических сред. В оптимальных условиях метод позволяет определять
концентрации до 10"8-10"9М, при этом величина сигнала варьируется в
пределах трех-четырех порядков. В связи с биосенсорами имеет смысл
рассмотреть основные особенности амперометрии и их влияние на сигнал
детектора.
Наложение разности потенциалов между электродом сравнения и индикаторным
электродом приводит к росту тока, который в свою очередь зависит от
концентрации анализируемых электроактивных частиц в растворе. Измеряемый
ток может быть непосредственно связан со скоростью электрохимической
реакции, протекающей на индикаторном электроде. Важно, однако, найти и
научиться контролировать условия, от которых зависит, какая стадия
лимитирует скорость всего электрохимического процесса. Скорость
гетерогенного переноса электрона (/ст), протекающего непосредственно на
электроде, можно контролировать, изменяя приложенный потенциал в
соответствии с уравнением Бутлера -Фольмера [10]. Таким образом, во
многих системах можно выбрать такое значение потенциала, чтобы ток не
лимитировался гетерогенным переносом электрона, даже если этот процесс
необратим. При выполнении этого условия скоростьопределяющей стадией
может быть диффузия (массопере-нос), адсорбция или химические реакции.
Суммарный ток сенсора описывается следующим выражением:
111111
Т = 7- + - + - + ~ + - + ... . (11.1)
h hd ^ed С ^ad
В него входят два диффузионных члена iid и /ed, которые определяются
скоростями внутренней и внешней диффузии соответственно. Последний связан
с диффузией в объеме раствора вплоть до электрода или границы раздела
мембрана/раствор. Внутренняя диффузия включает движение соответствующих
частиц в мембране или реакционном слое. Суммарный ток определяется также
переносом заряда (г'с1) или адсорбцией
реагирующих частиц на мембране или поверхности электрода
(;2d). Перемещение
