Лабораторная работа. Лабораторная работа № 2. Биосенсорные устройства на основе амперометрического преобразователя с использованием иммобилизованных ферментов
 Скачать 80.3 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 2 ТЕМА: Биосенсорные устройства на основе амперометрического преобразователя с использованием иммобилизованных ферментов ЦЕЛЬ: ознакомиться с работой ферментного (кислородного0 электрода Кларка. МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ: электрод Кларка, емкость для тестируемого раствора, амперометрический прибор, раствор глюкозы. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Биосенсор относится к области биотехнологии, пищевой промышленности, сельского хозяйства и медицины, а именно, к биосенсорным аналитическим устройствам. Биосенсор может быть использован для определения содержания глюкозы в пищевых продуктах, ферментационных процессах, а также в физиологических жидкостях. Устройство для определения глюкозы содержит измерительную кювету с магнитной мешалкой и биосенсор для определения глюкозы, включающий pH-чувствительный полевой транзистор, на котором размещен биорецептор в виде иммобилизованной на носителе глюкозооксидазы (ГОД). В предлагаемой модели в качестве биологически чувствительного элемента используется иммобилизованная ГОД (синтезированная штаммом Penicillium adametzii F-3298 Д), в качестве преобразователя применяется pH-чувствительный полевой транзистор (ПТ). Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой модели, заключается в том, что предлагаемый рецепторный элемент позволяет исследовать кинетические параметры фермента и обладает малым временем ответа, в шесть раз меньшим, чем модели прототипа. ХОД РАБОТЫ Задание 1. Построить калибровочную кривую для биосенсорного устройства на основе ферментного электрода (глюкозооксидаза), измеряющего концентрацию глюкозы. Методические указания к выполнению работы Биосенсор работает следующим образом. Биокаталитические трансформации, инициируемые ферментом, изменяют pH на поверхности затвора транзистора путем генерации протонов. Эти изменения pH влияют на потенциал поверхности затвора и приводят к изменению тока стока. Окисление глюкозы до глюконовой кислоты с сопутствующим образованием H2O2 приводит к выделению протонов в раствор электролита, вызывая увеличение кислотности (подкисление) поверхности затвора. При этом pH-чувствительный ПТ (1) укреплен на основании (2) и подключен в измерительную цепь через разъем (3). На затворной области транзистора находится биорецептор (4), укрепленный на поверхности транзистора с помощью фиксатора (5). Транзистор погружен в измерительную ячейку (6) с буферным раствором (рис.1).  Рис.1. Биосенсор для определения глюкозы а – вид сбоку б – вид спереди 1 – pH-чувствительный полевой транзистор 2 – основание 3 – разъем 4 – биорецептор 5 – пружинный держатель 6 – измерительная ячейка с буферным раствором Формирование биорецептора осуществляют отдельно от транзистора. Иммобилизацию глюкозооксидазы выполняли на нитроцеллюлозной мембране Millipore. Мембрану фиксировали на затворной зоне полевого транзистора. Измерения выполняли в кювете объемом 3 мл. В качестве среды измерения использовали 1 мМ NaCl. Введение глюкозы приводило к изменению pH мембраны и соответственно, к генерации сигнала. Регистрируют базовый уровень электрического сигнала. На основании полученных данных строят калибровочную кривую (рис.2).  Рис.2. Калибровочная кривая биосенсора для определения глюкозы Для определения неизвестной концентрации глюкозы после стабилизации базовой линии добавляют раствор неизвестной концентрации и затем по калибровочной кривой (рис.2), отражающей зависимость сигнала сенсора от концентрации глюкозы, определяют концентрацию глюкозы в анализируемом образце. Таким образом, разработан биосенсор для определения глюкозы, который обеспечивает быстрое определение содержания глюкозы в образце без использования сложного дорогостоящего оборудования. Формирование биорецептора отдельно от транзистора позволяет избежать процедуры регенерации поверхности транзистора после использования и сокращает время анализа. |