|
Biosensorlarning ishlash printsipi
Biosensorning ishlash printsipi juda oddiy. Jarayon yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan.
Biosensor eritmaga tushiriladi. Tekshirilayotgan modda diffuziya hodisasi hisobiga
yarim o'tkazgich membranadan o'tadi. Modda elektrodga immobilizatsiyalangan
ferment bilan birikkandan keyin fermentativ reaktsiya boshlanadi. Fermentativ reaktsiya
harakteri ferment tabiatiga va uning katalitik faolligiga bog'liq. Reaktsiya mahsuloti
biosensor displeyida qayd etiladi.
Biosensorni konstruktsiyalashda fermentni immobilizatsiyalash asosiy vazifa
hisoblanadi. Quyidagi rasmda fermentlarni biosensorlarga immobilizatsiyalash usullari
ko'rsatilgan.
Fermentlarni biosensorlarga immobilizatsiyalash usullari:
A – fermentni elektrod sirtiga kovalent bog'lash;
B – ferment molekulasini ichkarisidan «tikib» qo'yish;
C – tashuvchiga (elektrodga) adsorbtsiyalash;
D – ferment molekulalarini bir-biriga o'zaro kovalent bog'lab, ularni elektrodga ulab qo'yish;
E – polimer plyonkasiga kiritish.
52-rasmda ko'rsatilgan individual komponentlardan biosensor yasash mumkin. Hozirda
amaliyotda aynan shunday biosensorlardan foydalanilmoqda. Lekin bunday biosensorlar
kamchiliklardan holi emas; ularni tayyorlash qiyin. Bundan tashqari, agar elektrodga
ulangan yarim o'tkazgich membrana qalin bo'lsa, biosensorning ishlashi sekinlashadi.
Mikroelektronika rivojlanishi bilan biosensorlarni yasashda yangi-yangi
g'oyalarni paydo bo'lishiga turtki bo'ldi. Yangi biosensorlar
biochiplar
deb atalib, ular
sensor sistemasi, transdyuser, analog-raqamli o'zgartirgich, analitik signalni o'lchovchi
va natijalarni hisoblovchi mikroprotsessor bilan ta'minlangan.
Biosensorlarning ishlatilishi
Bugungi kunda eng keng tarqalgan biosensor - qondagi qand miqdorini
aniqlashda ishlatiladigan amperometrik qurilma. Unga glyukozoksidaza fermenti
immobilizatsiyalangan. Bu qurilma eng dastlabki biosensorlardandir. Glyukozani
aniqlash bo'yicha juda ko'p biosensorlar yasalgan. Sababi, biologik suyuqliklardagi qand
miqdorini nazorat qilish katta ahamiyatga ega. Ayniqsa, turli-tuman kasalliklarda,
masalan, diabetda bemorning qonidagi qand miqdorini doimo tekshirib turish lozim.
Glyukoza biosensorining ishlash printsipi boshqa amperometrik biosensorlar bilan bir
hil. Platina katoddagi kislorodni qaytaruvchi tok kislorod kontsentratsiyasiga to'g'ri
proportsional. Ferment va substrat o'rtasidagi fermentativ reaktsiya kislorod
kontsentratsiyasini kamaytiradi. O'z navbatida kislorodni qaytaruvchi tok ham
kamayadi.
Bunday tip biosensorlarning afzalligi – yuqori selektivlik. Selektivlik biosensorning
ma'lum bir moddaga tanlab ta'sir etish hususiyatidir. Shunga qaramay, qurilmada
kamchilik ham yo'q emas. Biosensor membranasidan substrat bilan birga boshqa
begona moddalar ham kirishi va kislorodning ta'siri analiz natijasiga halaqit berishi
mumkin. Lekin bu biosensorlarni takomillashtirish yo'llari istiqbolli deb qaralmoqda.
Glyukoza biosensoridagi platinali katodni anodga aylantirilsa, transdyser-elektrod
+0,6V potentsialda kislorodni sezmaydi. Lekin vodorod peroksidni sezadi. Vodorod
peroksid +0,6V potentsialda suvgacha oksidlanadi. Vodorod peroksid fermentativ
reaktsiya so'nggida hosil bo'ladi, uni miqdoriga qarab glyukozani konsentratsiyasini
aniqlash mumkin.
Biosensorlar selektivligini oshirishning boshqacha yo'llari ham bor. Masalan,
o'zgartirgich elektrodga membrana plyonka qoplansa, elektrod ancha aniqroq ishlaydi.
Ichki membrana mehanik iflosliklardan himoya qilsa, tashqi membrana substratni
ichkariga o'tkazadi.
Glyukoza biosensorining tuzilishi va ishlash printsipi
:
1
–
tekshirilayotgan suyuqlik;
2
–
biosensor korpusi;
3
–
tashqi membrana;
4
–
immobilizatsiyalangan glyukozoksidaza;
5
–
gazlarni o'tkazuvchi ichki membrana;
6
–
platinali elektrod (kislorodni qaytarish uchun);
7
–
signalni kuchaytirgich;
8
–
displey yoki raqamli ko'rsatkich.
Elekrodni kimyoviy modifikatsiyalash usulida ham selektivligini oshirish mumkin.
Kimyoviy
modifikatsiyalangan
elektrod
faqat
fermentativ
reaktsiya
komponentlarigagina sezgir, boshqa moddalarni esa mutlaqo sezmaydigan bo'lib qoladi.
Glyukoza biosensori glyukozadan tashqari, laktatlar, L-aminokislotalar, salitsilatlar,
oksalatlar, piruvatlarni aniqlashda ishlatiladi.
Biosensorlar yordamida elektroddagi ferment faolligini ham o'lchasa bo'ladi.
O'lchanayotgan signal nafaqat substrat konsentratsiyasiga, balki fermentning katalitik
faolligiga ham bog'liq. Shu boisdan analizda bir vaqtning o'zida tekshirilayotgan
moddani konsentratsiyasi va elektroddagi fermentning hamda biologik suyuqliklardagi
fermentning
faolligini
o'lchash
imkoni
bor.
Masalan,
qondagi
aspartamaminotransferaza, kreatinkinaza fermentlari faolligini o'lchagan holda miokard
infarkti darajasiga baho beriladi. Amilaza fermenti faolligini o'lchash pediatriyada
muhim ahamiyat kasb etadi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
