AT387466B - Sensorelement fuer fluoreszenzoptische messung - Google Patents
Sensorelement fuer fluoreszenzoptische messungInfo
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Description
<Desc/Clms Page number 1> Die Erfindung betrifft ein Sensorelement für fluoreszenzoptische Messung, bestehend aus einem vorzugsweise farblosen und durchsichtigen oder zumindest durchscheinenden plättchenförmigen Träger, der auf einer Fläche mit einem immobilisierten fluoreszenzoptischen Indikatormaterial versehen ist, wobei die Aufnahmefläche für das immobilisierte Indikatormaterial mit gleichmässig dicht verteilten Erhebungen versehen ist, welche von aufgeklebten, aufgesinterten oder aufgeschmolzenen Teilchen mit hoher spezifischer Oberfläche gebildet sind, nach Patent Nr. 381592. Mit dieser Lösung nach dem älteren Vorschlag war es möglich, ein einfaches fluoreszenzoptisches Sensorelement zu schaffen, welches einen immobilisierten Indikator, im wesentlichen einschichtig und ohne Überlagerungen, auf einer mechanisch genügend festen Unterlage in einer nicht auswaschbaren Form chemisch gebunden trägt, wobei das immobilisierte Indikatormaterial in genügend hoher Konzentration vorliegt, um beim Messvorgang das Signal/Rausch-Verhältnis gross werden zu lassen und damit Messungen mit hoher Genauigkeit sicherzustellen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei derartigen Sensorelementen, in welchen die eigentlichen Indikatormoleküle im Bereich der Grenzflächen zwischen dem Träger und dem Probenmedium positioniert sind, die Eigenschaften des Probenmediums nicht in jedem Falle vernachlässigt EMI1.1 sungen vom Feuchtigkeitsgehalt der zu messenden Gase beeinflusst werden, obwohl bekannt ist, dass H 20 nicht als Fluoreszenzlöscher fungiert. Weiters wurden beispielsweise bei der fluoreszenzoptischen PH-Messung mit den im älteren Vorschlag beschriebenen Sensorelementen Messwertabweichungen durch unterschiedliche Ionenstärke der gemessenen Probe gefunden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile, die bei der Ausbildung nach dem älteren Vorschlag unter Umständen auftreten können, zu vermeiden und insbesondere die unerwünschten und die Messgenauigkeit beeinträchtigenden Einflüsse des Probenmediums zu beseitigen bzw. zumindest zu reduzieren. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass auf der das immobilisierte Indikatormaterial tragenden Aufnahmefläche zumindest ein zusätzlicher Stoff aufgebracht ist, der hydrophobe und/oder ionische Reste aufweist, die kovalent an der Aufnahmefläche gebunden sind, womit die Mikroumgebung des Indikatormaterials zumindest teilweise gegen Probeneinflüsse abgeschirmt ist. Als Mikroumgebung ist in diesem Zusammenhang jener die Indikatormoleküle umgebende Raum zu verstehen, innerhalb dem die vorhandene Probe - in der Gesamtheit ihrer Bestandteile die jeweilige Wechselwirkung zwischen Indikator und zu messendem Stoff zu beeinflussen vermag, bzw. innerhalb dem die Reichweite des Indikators für mögliche Beeinflussungen durch die Probe in ihrer Gesamtheit liegt. Die Erfindung geht also davon aus, dass Fluoreszenzsignaländerungen durch Wechselwirkung zwischen dem Indikator und dem zu messenden Stoff verursacht werden, so dass aus der Fluoreszenzintensität und/oder der Fluoreszenzfarbe auf die Konzentration des zu messenden Stoffes geschlossen werden kann. Diese Wechselwirkungen werden aber durch die Eigenschaften der Mikroumgebung des Indikators beeinflusst, welche physikalischer und/oder chemischer Natur sind und bei Vorhandensein der zu messenden Probe natürlich auch von dieser mitbeeinflusst werden. Dies ist insbesondere bei den Sensorelementen gemäss dem älteren Vorschlag sehr wesentlich, da dort oberflächlich an der Aufnahmefläche fixierte Indikatoren gewissermassen in das Probenmedium ragen, womit die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Indikatormikroumgebung, wie Löslichkeit von Stoffen, Stofftransportphänomene oder Ionenmilieu u. ähnl., durch die entsprechenden Eigenschaften der Probe mitbestimmt werden. Durch die Erfindung kann also beispielsweise die Abhängigkeit des Messwertes bei der PH-Messung von der Ionenstärke der untersuchten Probe drastisch reduziert werden. Die genannten ionischen Reste können dabei gemäss einer Weiterbildung der Erfindung von sogenannten Zwitterionen, beispielsweise Aminosäuren, gebildet sein, wodurch sich die Ladungen der an der Aufnahmefläche gebundenen Reste zumindest weitgehend aufheben. Damit ist das Ionenmilieu der Indikatormikroumgebung zumindest teilweise vorgegeben, so dass eine Beeinflussung der Indikatormoleküle über die Ionenstärke der Probe verringert wird. Prinzipiell wäre es in diesem Zusammenhang <Desc/Clms Page number 2> auch möglich, als ionische Reste Stoffe mit hoher Ionenstärke zu verwenden, die die eigentliche Messung, also beispielsweise die PH-Messung, nicht beeinflussen, womit ebenfalls der Einfluss der Ionenstärke der Probe relativiert und je nach vorgegebener Ionenstärke des zusätzlichen Stoffes verringert wird. Als hydrophobe Reste können gemäss einer andern Weiterbildung der Erfindung Dialkylbzw. Trialkyl-Silylgruppen verwendet sein. Durch diese Besetzung der Aufnahmefläche des Trägers mit hydrophoben Molekülen wird eine hydrophile Probe zumindest teilweise von der Aufnahmefläche getrennt und damit auch von den an dieser Aufnahmefläche fixierten Indikatormolekülen. So können beispielsweise silikatische Oberflächen durch Behandlung mit Dichlordialkylsilan bzw. Chlortrialkylsilan hydrophobisiert werden, wobei die Aufnahmefläche dann an ihrer Oberfläche die genannten Silylgruppen trägt. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit ist gemäss einer andern Weiterbildung der Erfindung dann gegeben, wenn der zusätzliche Stoff eine die Aufnahmefläche samt Indikatormaterial überdekkende Polymerschicht bildet. Damit ist eine dichte Abdeckung des Sensorelementes möglich, welche selektiv bestimmte unerwünschte Probenbestandteile aus der Mikroumgebung der Indikatormoleküle fernhält und damit den unerwünschten Einfluss der Probe auf das eigentliche Messergebnis reduziert. In diesem Zusammenhang können in Weiterbildung der Erfindung hydrophile Polymeren, z. B. Zellulosederivate, als zusätzlicher Stoff verwendet sein, was beispielsweise die Beschichtung von Sensorelementen für die PH-Messung zur Reduzierung der Ionenstärkeeinflüsse der Probe ermöglicht. Nach einer andern Ausgestaltung der Erfindung können in diesem Zusammenhang auch hydrophobe Polymeren, z. B. Siliconkautschuk, als zusätzlicher Stoff verwendet sein, was die Beschichtung von Sensorelementen, beispielsweise zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdruckes, ermöglicht. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert : a) Oberflächenmodifizierung des Trägers von PH-Sensorelementen Es sollen Einflüsse des Probenmediums durch teilweise Verdrängung von Bestandteilen der Probe aus der Mikroumgebung des Indikators reduziert werden. Der Störeffekt aus der Probe besteht hauptsächlich darin, dass Schwankungen im lonenmilieu der Probe zu Schwankungen der PH-Messwerte führen. Die Probe kann nun als solche örtlich aus einem Teil der Mikroumgebung der Indikatoren verdrängt werden, oder es kann die eine Störung verursachende Spezies, also ein Bestandteil der Probe, zumindest teilweise aus der Mikroumgebung des Indikators verdrängt werden. Für den ersteren Fall kann eine Hydrophobisierung der Aufnahmefläche für den Indikator als Beispiel angesehen werden. Bei hydrophilen oder geladenen Aufnahmeflächen muss erwartet werden, dass unmittelbarer Kontakt zwischen Aufnahmefläche und dem hydrophilen (wässerigen) Probenmedium besteht. Durch Besetzung der Aufnahmefläche mit hydrophoben Molekülen - Material und Methoden der Besetzung können dabei auch an sich bekannt sein-wird die hydrophile Probe zumindest teilweise von der Aufnahmefläche getrennt und damit auch von den an dieser fixierten Indikatormolekülen. Auf diese Weise können z. B. silikatische Oberflächen durch Behandlung mit Dichlordialkylsilan bzw. Chlortrialkylsilan (24 h Kochen unter Rückfluss) hydrophobisiert werden. Die entstehende Aufnahmefläche trägt dadurch an ihrer Oberfläche Dialkyl- bzw. Trialkylsilylreste. Als Beispiel für den Fall, dass nur ein Teil der Probe aus der Mikroumgebung der Indikatoren verdrängt wird, kann die ebenso wirkungsvolle Massnahme angegeben werden, an der Indikatoraufnahmefläche zusätzlich zum Indikator Ionen zu fixieren. Das Ionenmilieu der Indikatormikroumgebung ist damit teilweise vorgegeben, so dass ein Ionenstärkeeinfluss aus der Probe verringert wird. Am wirkungsvollsten ist diese Massnahme dann, wenn sich die Ladungen der an der Aufnahmefläche fixierten Ionen aufheben, wenn also, beispielweise durch Fixierung von Zwitterionen (Aminosäuren), in etwa gleich viele positive und negative Ladungen an der Aufnahmefläche vorhanden sind. <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 **WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.
Claims (1)
- <Desc/Clms Page number 4> der Aufnahmefläche gebunden sind, womit die Mikroumgebung des Indikatormaterials zumindest teilweise gegen Probeneinflüsse abgeschirmt ist.2. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Stoff eine die Aufnahmefläche samt Indikatormaterial überdeckende Polymerschicht bildet.3. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ionischen Reste von sogenannten Zwitterionen, beispielsweise Aminosäuren, gebildet sind, wodurch sich die Ladungen der an der Aufnahmefläche gebundenen Reste zumindest weitgehend aufheben.4. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Reste von Dialkyl- bzw. Trialkyl-Silylgruppen gebildet sind.5. Sensorelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass hydrophile Polymeren, z. B. Zellulosederivate, als zusätzlicher Stoff verwendet sind.6. Sensorelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass hydrophobe Polymeren, z. B. Siliconkautschuk, als zusätzlicher Stoff verwendet sind.
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