АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Типи біосенсорів за будовою та функціями.

По конструктивному рішенню біосенсори діляться на два типи. У першому типі біодатчики є структурною фізичною частиною перетворювача сигналу (класичні біосенсори). У другому типі біосенсорів біодатчики являють собою мембрани, плівки однократного застосування, що контактують з перетворювачем тільки під час аналізу отриманих результатів, і які можуть бути відділені від перетворювача. Оскільки “молекулярне розпізнавання” – процес який супроводжується фізико-хімічними змінами в системі, існують два основних функціональних типи біосенсорів.

Перший тип – афінні біосенсори (схема 2), біосенсори які основані на утворенні комплексу біологічних молекул; рецептором може бути будь-яка біологічна молекула у цьому випадку рецептори біодатчика ”розпізнають” молекули сполук (ліганди), що присутні в аналізуючій пробі, розрізняють їх і утворюють найбільш міцний комплекс тільки з одним із них. Молекулярне “розпізнавання ” рецепторів і лігандів, утворення комплексу між ними – основні процеси на молекулярному рівні, що проходять у цьому типі біосенсорів.

Реакційна суміш Формування комплексу

«мішень»

Схема 2 Схематична будова афінного біосенсора

Виміри виділення або поглинання тепла, виміри форми, маси, кольору або властивостей поверхні біодатчика та інші прояви, які відбуваються при комплексоутворенні, являють собою «первинні» сигнали в системі. Найбільш характерний з них визначається відповідним перетворювачем, підсилюється, і подається як «вторинний» сигнал, тобто отримуємо кількісну інформацію про властивості суміші, що аналізується.

Другий тип – ферментні біосенсори (схема 3). У цьому випадку молекули фермента в складі біодатчика «розпізнають» молекули відповідного субстрату, що міститься в аналізуючій суміші. Продукти (йони водню, гідроксилу, та ін.), які утворилися в результаті ферментативної реакції являють собою «первинний» сигнал в системі. Так як і в афінних біосенсорах, найбільш характерний сигнал визначається відповідним перетворювачем, який підсилюється і проявляється у вигляді «вторинного» сигналу.

Реакційна суміш

+

+

фермент

Схема 3. Схематична будова ферментного біосенсора

Процес окиснення глюкози в ферментних біосенсорах проходить за такою схемою:

(а) b- глюкозооксидаза

b-D-глюкоза + ¹/₂ О₂ +Н₂О D- глюконо-d-лактон +

б) (в) (г)

Н₂О₂ + виділення тепла D- глюконова кислота + Н⁺

Дана схема цікава тим, що вона ілюструє декілька можливостей (показано буквами від а до г), які можна прослідкувати за проходженням реакції, що відповідно вказує на підходи до визначення біосенсорами концентрації глюкози. За допомогою кисневого електроду, наприклад, можна визначити концентрацію кисню (а); методами колориметрії, амперометрії можна прослідкувати за накопиченням пероксиду водню (б), калориметричними методами – виділення теплоти (в), рН-електродом виявити наявність у середовищі іонів водню (г).

Наведений приклад з визначенням глюкози показує, що в залежності від конкретних умов можна вибрати різні стратегії конструювання біосенсорів для визначення концентрації однієї й тієї ж речовини.

У 1962 році Л. Кларк і Ч. Лайонс вперше визначили глюкозу амперометричним електродом. Цей рік можна назвати роком народження біосенсора, хоча сам термін ще не використовувався. У 1967 році С. Апдайк і Г. Хікс використали назву “ферментний електрод” для визначення приладу, що являв собою кисневий електрод, на поверхні якого була нанесена глюкозооксидоза, за допомогою якої проводилось визначення глюкози. Біосенсори в яких використовується взаємодія “рецептор-ліганд” (схема 2), або ферментні електроди, визначають сполуки з близькими властивостями. Це зручно для швидкого визначення цілих груп споріднених сполук.

Найбільш високою специфічністю володіють імунні біосенсори, в яких молекули моноклональних антитіл (рецептори) утворюють комплекси (схема 2) з відповідними антигенами (лігандами). У цьому випадку можна визначити дуже низькі концентрації одного класу сполук (10^-21М).

Дата добавления: 2015-11-02 | Просмотры: 590 | Нарушение авторских прав