Оптимiзація основних характеристик кондуктометричних ферментних біосенсорів для аналізу реальних зразків - Автореферат

Таким чином, актуальним для усунення вищевказаних недоліків та можливості практичного використання розроблених раніше лабораторних прототипів біосенсорів є проведення детального дослідження факторів, що покращують ефективність роботи як електронного перетворювача, так і самого біосенсора, оптимізуючи при цьому основні аналітичні характеристики його роботи. Вперше розроблено лабораторний прототип ферментного сенсора для визначення пеніциліну на основі кондуктометричних планарних електродів, і проведено порівняльний аналіз його робочих характеристик з аналогічними параметрами сенсору на основі РН-чутливих польових транзисторів. Вперше було проведено аналіз концентрацій глюкози в реальних зразках (кров і культуральні рідини) за допомогою розробленого кондуктометричного біосенсора та показано високий ступінь кореляції з результатами, одержаними класичними методами. Створено аналітичні прилади на основі глюкозних кондуктометричних біосенсорів, які було застосовано для аналізу концентрацій глюкози в крові щурів з Чорнобильскої зони відчуження, та культуральних середовищах при контролі біотехнологічних процесів у лабораторній практиці (вирощування клітин Klebsiella oxitoca) і промисловості (виробництво лужної протеази та глюкоамілази). У роботі використовували реактиви: b-глюкозооксидаза (ГОД) з Penicillium vitale (КФ 1.1.3.4, виробництво Косарського спиртзаводу Черкаського виробничого обєднання спиртової промисловості, Україна) з активністю 168 од.акт./мг., каталаза з печінки бика (КФ 1.11.1.6, виробництво фірми "Sigma", Франція) з активністю 19.9 од.акт./мг., пеніциліназа з Bacillus cereus (КФ 3.5.2.6, виробництво фірми "Sigma", США) з активністю 2150 од.акт./мг; сироватковий альбумін бика (БСА) (виробництво фірми "Boehringer Mannheim", Франція), 20 % розчин глутарового альдегіду (ГА) (виробництво фірми "Merck", Німеччина), натрієва сіль бензилпеніциліну (500000 од., виробництво Київського заводу медпрепаратів), фериціанід калію K3[Fe(CN)6] (виробництво фірми "Merck", Німеччина), глюкоза (виробництво фірми "Sigma", Франція); полімери для створення додаткових мембран: полівінілбутираль (ПВБ) та політетрагідрофуран (ПТГФ) (виробництво фірми "Aldrich Chem.Проведено детальне вивчення впливу різних факторів на роботу кондуктометричних ферментних біосенсорів та оптимізовано їх основні аналітичні характеристики для аналізу реальних зразків у медичній практиці і біотехнології. Показано, що для виготовлення кондуктометричних перетворювачів не є обовязково використання дорогих благородних металів і зменшення характеристичних розмірів електродів, а при цьому як підкладинку можна використовувати будь-який непровідний матеріал мікроелектроніки, що дозволяє спростити технологію та зменшити вартість виробництва таких перетворювачів. Порівняння біосенсорів, створених на основі ферменту пеніцилінази та РН-чутливих польових транзисторів і кондуктометричних планарних електродів показало, що вони мають схожі робочі характеристики, однак, з технологічної точки зору кондуктометричні біосенсори простіші при виготовлені та в експлуатації, що робить їх більш перспективними для масового виробництва і практичного застосування. Показано, що збільшення діапазону роботи кондуктометричного біосенсора до 20 ММ глюкози досягається при використанні фериціаніду калію як альтернативного кисню окислювача, однак в цьому випадку необхідно проводити виміри на низьких частотах змінного струму, що дещо ускладнює процедуру вимірювань, але дозволяє роботу в середовищах з високою буферною ємністю та іонною силою. Застосування напівпроникних додаткових мембран при створенні глюкозного кондуктометричного біосенсора вирішує проблему розширення його динамічного діапазону в умовах високочастотної кондуктометрії та покращує основні аналітичні характеристики, а саме чутливість і стабільність, а також зменшує вплив факторів середовища на відгук.