Ферментный электрод для опреде-ления глюкозы

Ферментный электрод для опреде-ления глюкозы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик .

< >830229 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлено 110779 (21) 2794553/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 15.0581.6кзллетень Н9 18

Дата опубликования описания 150581 (51)М, Кл.э

6 01 и 27/46

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Ф (53) УДК 543.257 (088.8) 1

Я. A. Александровский, A. A. Сухно, Ю. В ..Р63 ИОНяв и Л. A. Пирузян

Ордена Ленина институт химической фйзикй -%Н-СХ: :Я j (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФЕРМЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГЛЮКОЗЫ

Изобретение относится в аналитической биохимии и может быть использовано в научно-исследовательской работе, пищевой и микробиологической промышленности, бродильном произведстве, клинических исследованиях.

Известен фенментный электрод для определения глюкозы, содержащий электро и полупроницаемую мембрану, между которыми содержится нативная или иммобилизованная глюкозооксидаза.

В качестве акцепторов электронов используют хинон или ферроцианид, добавляемые в измерительную ячейку.

Концентрацию глюкозы определяют по скорости ферментативной реакции, регистрируя величину тока окисления восстановленного акцептора, образующегося в результате ферментативного процесса 1 .

Однако используемые акцепторы ннзкомолекулярны и не могут находить ся в реакционной зоне за полупроницаемой мембраной и, следовательно, находятся,в исследуемой системе. Нетдостаток существенно сужает область применения данного устройства, которое преимущественно используют для анализа дискретных проб.

Наиболее близким по технической сущности .и достигаемому эффекту к предлагаемому является ферментный электрод, содержащий индикаторный электрод, глюкозооксидазу и полупроницаемую мембрану. Измерение скорости ферментного процесса регистрируют по величине тока восстановления кислорода на кислородном электроде.

-Такое устройство обладает тем преимуществом, что протекание реакции и нужный аналитический сигнал обеспечиваются легко диффундирующим че- . рез мембрану кислородом, растворенным в исследуемом образце, находящимся в контакте с воздухом, и не требует использования искусственных акцепторов электронов (2) .

Недостатком такого устройства яв2О ляется невозможность проведения анализа в бескислородном растворе и плохая воспроизводимость аналитического сигнала при проведении реакции в токе раствора с изменяющимся содержанием растворенного кислорода, например, цельной крови. Действительно, согласно законам ферментативной кинетики скорость ферментативной реакции прямо пропорциональна концентрации глюкозы и кислорода, если послед830 29.ние находятся в концентрациях ниже соответствующих значений величин кснстанты Михалиса (К ). Растворимость кислорода при нормальных условиях 240 мкМ несколько ниже К глюкозооксидазы, для кислорода

820 мкМ. Следовательно, при фиксиро ванной концентрации глюкозы и пере,менной концентрации кислорода ферментный электрод обеспечивает ложный аналитический сигнал.

1О

Цель изобретения — возможность проведения анализа глюкозы безреагентным способом в бескислородных жидкостях и повышение надежности измерений при анализе глюкозы в токе раствора с изменяющимся содержанием растворенного кислорода.

Поставленная цель достигается тем, что пространство в ферментном электроде между электрохимическим датчиком и полупроницаемой мембраной со- 20 держит раствор глюкозооксидазы и окислительно-восстановительный полимер, содержащий в основной или боковой цепи субстраты-акцепторы глюкозооксидазы в насыщающих для глюкозооксидазы концентрациях, например, хинон или виологен.

Отличительной чертой устройства является то, что оно содержит в качестве акцепторов электронов окислительно-восстановительный пОлимерный субстрат ° Устройство работает следующим образом.

Глюкоза образца диффундирует через мембрану в реакционную зону ферментного электрода, где протекает реакция.

Механизм реакции окисления D-глюкозы под действием глюкозооксидазы следующий 40

D-глюкоза+Š— э глюконо- d"ëàêòoí+E Н>

ЕНд.+Ао E+ вос, где Е и ЕН вЂ” окисленная и восстаЯ. новленная формы фермента; 45

А и А — окисленная и восстановav. ьос ленная форма акцепторов электронов.

Окисление восстановленной формы глюкозооксидазы происходит под дей- . 50 ствием полимерного акцептора, легко удерживаемого как и фермент в реакционной зоне полупроницаемой мембраной.

О концентрации глюкозы судят либо по начальной скорости ферментной реакции - по скорости увеличения тока окисления накапливающейся восстановленной формы полимерного акцептора на графитовсм электроде, либо по стационарным значениям тока окисления. 60

Пример 1. В пространство между графитовым электродом и полупроницаемой мембраной помещено 10 мкл . раствора полибензилвиологена в концентрации 5 10" М и 10 мкл раство- 65

/ ра глюкозооксидазы в концентрации

10 М. Ферментный электрод помещают в 1 мл ячейку, содержащую бескислородный фосфатный буферный раствор рН 7,6 и, добавляя. стандартные количества 56 мкл калбированных раствором глюкозы, измеряют стационарные значения тока окисления полибензилвиологена при потенциале 0,2В(НКЭ), Концентрация глюкозы в калиброванных растворах от 25 — 400 мг%. На основании полученных данных строят калибровочный график зависимости стационарных значений тока окисления полимера от концентрации глюкозы.

Пример 2 ° Аналогично примеру 1, но вместо полибензилвиологена, используют раствор полихинона в концентрации 5 ° 10 М. На графитовой электрод подают потенциал 0,4 В (НКЭ) !

Использование предлагаемого устройства ферментного электрода для определения глюкозы обеспечивает по сравнению с известным следующие технико-экономические преимущества: позволяет проводить анализ глюкозы безреагентным способом в бескислородной, среде; повышает надежность получения достоверных данных о концентрации глюкозы в токе растворов с изменяющимся содержанием кислорода, например, в токе цельной крови и может быть использовано при проведении процессов ферментации в микробиологической промышленности, в бродильном производстве, в фармацевтической промышелнности, в научных исследованиях, преимущественно для анализа глюкозы в протоке сложных по составу жидкостях, например, в токе цельной крови, что важно при проведении большого числа хирургических операций. Решение задачи по созданию искусственной поджелудочной железы и автоматического регист- . рирующего дозатора инсулина, имплан-тируемого больным диабетом.

Формула изобретения

Ферментный электрод для определения глюкозы, содержащий индикаторный электрод, полупроницаемую мембрану и раствор глюкозооксидазы, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения точности измерений в растворах с изменяющимся содержанием кислорода, пространство между индикаторным электродом и полупроницаемой мембраной заполнено раствором глюкозоокси азы и окислительновосстановительным полимером, содержащим в основной или боковой цепи субстраты-акцепторы глюкозооксилазы

830229

Составитель И. Рбгаль

Редактор Н. Минко Техред T.Ìàòî÷êà Корректор B. Бутяга

Заказ 3291/51 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г; ужгород, ул, Проектная, 4 в насьпцающих для глюкозооксидазы концентрациях °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3838033, кл.. 204-195, опублик. 1973.

2. Патент CLjA 354662, кл. 204-195, опублик. 1972 (прототип);