В последнее время все более широкое распространение получают диагностические методы, основанные на биосенсорах.
Пищевая промышленность, а также клиническая диагностика нуждаются в избирательных, чувствительных и высокопроизводительных методах определения компонентов и продуктов обмена веществ, определяющих степень качества продуктов питания или служащих признаками болезней или физиологического состояния человека.
Пищевая промышленность, а также клиническая диагностика нуждаются в избирательных, чувствительных и высокопроизводительных методах определения компонентов и продуктов обмена веществ, определяющих степень качества продуктов питания или служащих признаками болезней или физиологического состояния человека.
В последнее время все более широкое распространение получают диагностические методы, основанные на биосенсорах. Биосенсоры — это аналитические устройства, использующие биологические материалы для «узнавания» определенных молекул и выдающие информацию об их присутствии и количестве в виде электрического сигнала. Принцип биоcенсорного анализа основывается на том, что биоматериал (ферменты, клетки и т. д.) фиксируется на физических датчиках и при взаимодействии с анализируемыми соединениями генерирует зависимый от концентрации сигнал, регистрируемый преобразователем.
Одним из наиболее часто анализируемых соединений является молочная кислота и её соль, лактат, поскольку они представляют собой универсальный продукт обмена веществ, практически всех живых организмов, а также натуральный или искусственный компонент многих пищевых продуктов.
Наиболее перспективным биосенсором лактата является ферментный электрод на основе лактат оксидазы. Однако ввиду нестабильности и высокой активности этого фермента, существующие лактатные биосенсоры отличаются низкой чувствительностью и стабильностью.
Ученые Лаборатории электрохимических методов кафедры аналитической химии Химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, на базе которой было организовано ООО «Русенс», под руководством доктора химических наук, профессора Аркадия Аркадьевича Карякина предложили новые научные подходы для улучшения характеристик лактаного биосенсора.
Авторам удалось добиться высоких показателей активности и стабильности ферментосодержащих мембран. В результате, создан лактатный биосенсор, превосходящий существующие аналоги по всем аналитическим характеристикам, по крайней мере, на порядок. Также, для возможности массового производства разработан метод безтокового нанесения электрокатализатора на поверхность рабочего электрода сенсорной структуры.
Созданные образцы лактатного биосенсора опробованы учеными в анализе реальных объектов — для определения уровня молочной кислоты у спортсменов, как показателя их выносливости. Поскольку современный метод связан с периодическим отбором крови, что весьма неудобно, авторы совместно с НИИ физической культуры и спорта разработали метод определения лактата в поте. Результаты исследований подтвердили высокую чувствительность и надежность биосенсора.
Для создания ферментосодержащей мембраны применен новый протокол иммобилизации фермента из водно-органических сред с высоким содержанием органического растворителя. В качестве трансдьюсера использовался наиболее высокоэффективный электрокатализатор восстановления пероксида водорода — Берлинская лазурь. Разработаны трехэлектродные планарные сенсорные структуры, изготовляемые по методу трафаретной печати (screen printing). Безтоковое нанесение электрокатализатора (Берлинской лазури) на поверхность электрода осуществлено с использованием нового методического приема — пограничного осаждения из смеси ферроцианида и соли трехвалентного железа в присутствии восстановителя.
Полученный планарный лактатный сенсор обладал следующими аналитическими характеристиками: чувствительностью — не менее 50 мА М-1 см-2, пределом обнаружения — не более 1•10-7 М, что, соответственно, на порядок выше и ниже существующих в литературе аналогов. Калибровочный график биосенсора линеен в диапазоне трех порядков концентраций лактата от 1•10-7 М до 1•10-4 М. Это обусловливает удобство применения биосенсора для анализа реальных объектов. Операционная стабильность биосенсора без перекалибровки составляет не менее 500 анализов.
Источник: STRF.ru
