CS260913B1 - Biosenzor pro stanoveni laktátu - Google Patents
Biosenzor pro stanoveni laktátu Download PDFInfo
- Publication number
- CS260913B1 CS260913B1 CS854194A CS419485A CS260913B1 CS 260913 B1 CS260913 B1 CS 260913B1 CS 854194 A CS854194 A CS 854194A CS 419485 A CS419485 A CS 419485A CS 260913 B1 CS260913 B1 CS 260913B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- biosensor
- cavity
- lactate
- yeast cells
- enzyme
- Prior art date
Links
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 20
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 claims description 4
- 108010092464 Urate Oxidase Proteins 0.000 claims description 4
- 239000008272 agar Substances 0.000 claims description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 3
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 claims description 2
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 claims description 2
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L zinc;1-(5-cyanopyridin-2-yl)-3-[(1s,2s)-2-(6-fluoro-2-hydroxy-3-propanoylphenyl)cyclopropyl]urea;diacetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CCC(=O)C1=CC=C(F)C([C@H]2[C@H](C2)NC(=O)NC=2N=CC(=CC=2)C#N)=C1O UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 claims 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 9
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 6
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 6
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 244000286779 Hansenula anomala Species 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 102000018832 Cytochromes Human genes 0.000 description 3
- 108010052832 Cytochromes Proteins 0.000 description 3
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 3
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 3
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 229940116871 l-lactate Drugs 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 2
- -1 potassium ferricyanide Chemical compound 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 241000777300 Congiopodidae Species 0.000 description 1
- 235000014683 Hansenula anomala Nutrition 0.000 description 1
- 102000003855 L-lactate dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 108700023483 L-lactate dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 208000004221 Multiple Trauma Diseases 0.000 description 1
- 208000023637 Multiple injury Diseases 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006159 Sabouraud's agar Substances 0.000 description 1
- 206010053615 Thermal burn Diseases 0.000 description 1
- SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N [(2R,3S,4S,5R,6R)-5-acetyloxy-3,4,6-trihydroxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound CC(=O)OC[C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@H]([C@@H](O1)O)OC(=O)C)O)O SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 229940081735 acetylcellulose Drugs 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- YAGKRVSRTSUGEY-UHFFFAOYSA-N ferricyanide Chemical compound [Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] YAGKRVSRTSUGEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002523 gelfiltration Methods 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012449 sabouraud dextrose agar Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Biosenzor pro stanovení laktátu typu
Clarkovy elektrody spočívá v tom, že reakční
plocha platinové elektrody je zanořena
do dutiny těla biosenzoru, která je překryta
semipermeabilní membránou, v dutině
těla biosenzoru o objemu 20 až 50 ,ul jsou
umístěny imobilizované kvasničné buňky.
Description
Vynález se týká biosenzoru typu Clarkovy elektrody pro stanovení laktátu v biologických tekutinách, například v krvi a krevním séru pro potřeby medicíny a v potravinářských výrobcích.
Dosavadní způsob stanovení laktátu v biologických tekutinách je založen na stanovení účinku laktátdehydrogenasy-c-oxidoreduktasy, E.c.1.1.2.3 - označované též jako - cytochrom Bj podle rovnice
L - laktát + 2{Fe(CN) J3' laktátdehydrogenág pyruvát + + 2|_Fe(CN)6j’- + 2H
Měří se bud fotometricky úbytek ferrikyanidu anebo ampérometricky z velikosti elektrického proudu nutného k reoxidaci reakčního produktu ferrokyanidu vzniklého ve shora uvedené reakci. Anodou je Pt-elektroda Clarkova typu spojená v článek s referenční Ag/AgCl elektrodou. Na Pt-elektrodě probíhá děj podle rovnice:
2[Fe (CN) 634~ -> 2[Fe(CN)633- + 2 e~ a měřený proud je úměrný koncentraci laktátu.
Dosud známé laktátové senzory založené na Clarkově elektrodě, jejíž povrch je překryt semipermeabilní membránou mají v prostoru mezi povrchem elektrody a semipermeabilni membránou umístěn enzym cytochromu B. Jejich hlavní nevýhoda spočívá v tom, že použitý enzym má pro daný účel jen omezeně vhodné vlastnosti. Dá se připravit izolaci z přirozeného materiálu. Výsledkem je však nestandardní preparát, závislý extrémně na druhu použitých buněk a podmínkách kultivace. Enzym sám je oligomer, skládá se ze 4 podjednotek, který v roztoku velmi snadno tvoří dvě enzymově aktivní frakce. To značně omezuje způsob purifikace enzymu, například gelovou filtrací. Kromě toho je enzym v roztoku velmi nestálý. Odaje se rozcházejí, zřejmě podle stupně specifické aktivity výchozího preparátu od méně než 24 hodin do několika dni. Ze všech těchto důvodů jsou senzory tohoto typu omezené jen na laboratorní výzkum a ne-jsou vyráběny pro praktické použití.
Uvedené nevýhody odstraňuje biosenzor typu Clarkovy elektrody podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že reakční plocha platinové elektrody je zanořena do dutiny těla biosenzoru, která je překryta semipermeabilní membránou. V dutině těla senzoru o objemu 20 až 50 fil jsou umístěny zmobilizované kvasničné buňky, které mohou být imobilizovány v hydrofilním gelu na bázi umělých nebo přirozených látek, například na bázi pólyethylenglykolů nebo agaru a carrageenanu. V dutině těla biosenzoru mohou být umístěny lyofilizované kvasničné buňky. V dutině těla biosenzoru může být umístěn dále enzym urikaza.
Umístěním živých buněk do dutiny těla senzoru je možno dosáhnout reprodukovatelného použití po dobu nejméně jednoho měsíce. Toho je dosaženo schopností kvasničních buněk udržet si aktivitu enzymu cytochromu B^ po dlouhou dobu, případně si ho v průběhu používání obnovovat a to i za podmínek používaných pro stanovení laktátu. Množství enzymu v suspenzi buněk přítomné, je vždy. nadbytečné a není tedy limitujícím faktorem pro měření.
Takto uspořádaný buněčný laktátový senzor má zcela srovnatelné vlastnosti jako senzor enzymový. Výsledky s ním dosažené jsou naprosto stejné jako výsledky dosažené standardním spektrofotometrickým postupem a senzorem enzymovým. Suspenzi vhodných kvasničných buněk lze připravit poměrně jednoduchým způsobem z domácích zdrojů.
Biosenzor podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu. Je na bázi Clarkovy elektrody, která sestává z platinové elektrody 2 s reakční plochou 1. a referenční elektrody 5 Ag/AgCl umístěné v prostoru 6 vytvořeném v těle senzoru obsahujícím fosfátový pufr s chloridem draselným.
Reakční plocha 1. platinové elektrody 2 je zanořena do dutiny 2 těla senzoru, která je překryta semipermeabilní membránou 4_. V dutině 3 těla senzoru o objemu 20 až 50 /ll jsou umístěny imobilizované kvasničné buňky.
Na platinové elektrodě probíhá reoxidace ferrokyanidu vzniklého reakcí L-laktátu a ferrikyanidu za přítomnosti laktátdehydrogenázy obsažené v imobilizovaných kvasinkách.
Biosenzor lze připravit následovně:
1. Postup s prostou suspenzí buněk.
Suspenze krvinek typu Hansenula anomala byla pomnožena na Sabouraudově agaru a za přítomnosti laktátu za aerobních podmínek po dobu 48 hodin tak, aby absorbance buněčné suspenze činila při 740 nm v 1-cm vrstvě A = 2,1. Suspenze buněk byla zahuštěna odstředěním (10 minut při 1 000 g). Sediment byl resuspendován v kultivačním médiu. K přípravě biosenzoru bylo použito 20 ^ul této suspenze, které byly vneseny do vybrání v povrchu platinové elektrody a překryty fólií z acetylcelulózy tak, aby pod fólií nebyla bublinka vzduchu.
• Takto připravený biosenzor je uchováván v roztoku 2 mmol.l ferrikyanidu draselného rozpuštěném ve fosfátovém pufru (0,2 mmol.l 1; pH = 7,2) při teplotě 4 °C. Vlastní stanovení laktátu v krevním séru se provádí takto: 0,3 ml séra krevního se vnese do komůrky naplněné.
ml fosfátového pufru (0,2 mmol.l H pH = 7,2) s obsahem ferrikyanidu draselného (2 mmol.l-!). Obsah komůrky je promícháván magnetickým míchadlem a teplota udržována na 25 °C vodou protékající pláštěm komůrky.
Během jedné minuty se mění intenzita proudu na citlivém ampérometru. Koncentrace laktátu 1 mmol.l odpovídá proudu 0,55 jUA.
2. Postup se suspenzí kvasničnýoh buněk imobilizovaných agarem
Příprava kvasinek se provádí jak uvedeno v postupu 1. Po zahuštění se k suspenzi přidá za tepla roztok agaru tak, aby jeho konečná koncentrace nepřekročila 1 %. Po zhomogenizování se směs nechá ztuhnout. Pro přípravu senzoru se použije část gelu o tvaru, odpovídajícím vybrání v platinové elektrodě.
Za jinak nezměněných pracovních podmínek se stanovení laktátu provádí v plné žilní krvi, která byla odebrána za přidání kapky roztoku fluoridu sodného (2 mg/ml).
3. Postup se suspenzí živých kvasničných buněk s přidaným enzymem urikazou.
Příprava kvasinek se provádí jak je uvedeno v postupu 1. Po zahuštění se k buněčné suspenzi přidá enzym urikaza. Po rovnoměrném rozptýlení enzymu se k vlastní přípravě senzoru používá takto modifikované suspenze v množství 20 ^ul.
Biosenzor podle vynálezu lze použit při stanovení laktátu v krvi. Vzestup koncentrace laktátu v krvi je včasným příznakem rozvoje šoku u osob s rozsáhlými popáleninami, polytraumaty a s těžkou infekcí. Včasné rozpoznání nástupu šoku dovoluje přijmout potřebná opatření k jeho zástavě.
Vzestup koncentrace laktátu v krvi nad hranici 4,5 až 8,9 mmol.l 1 přežívá jen 33 % nemocných (vzestup koncentrace nad 9 až 10 mmol.l přežívá již jen méně než 15 %). Proto je tento senzor vhodný k rychlému zjištění koncentrace laktátu v krvi u hromadně se vyskytnuvších úrazů (shora uvedeného typu) jaké mohou nastat za míru, ale zejména při použití prostředků hromadného ničení ve válečném konfliktu. Použití senzoru umožní rychlé třídění nemocných s cílem poskytnout pomoc těm, kteří mají naději na přežití.
U špičkových sportovců stanovení laktátu slouží pro zjištění jejich trénovanosti, případně jejich výběr pro určité disciplíny. U dostihových koní pro zjištění jejich trénovanosti. Biosenzor podle vynálezu lze použít při stanovení laktátu v biologických tekutinách, například potravinářského průmyslu, při produkci výrobků založených na bázi mléčného kvašeni.
Claims (4)
- předmEt vynálezu1. Biosenzor pro stanovení laktátu typu Clarkovy elektrody, vyznačující se tím, že reakční plocha (1) platinové elektrody (2) je zanořena do dutiny (3) těla biosenzoru, která je překryta semipermeabilni membránou (4), v dutině (3) těla biosenzoru o objemu 20 až 50 <«1 jsou umístěny imobilizované kvasničné buňky.
- 2. Biosenzor podle bodu 1 vyznačující se tím, že v dutině (3) těla biosenzoru jsou umístěny kvasničné buňky imobilizované v hydrofilním gelu na bázi přirozených gelotvorných látek typu agaru, carrageenanu, nebo umělých látek na bázi polyethylenglykolů.
- 3. Biosenzor podle bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že v dutině (3) těla biosenzoru jsou umístěny lyofilizované kvasničné buňky.
- 4. Biosenzor podle bodu 1 až 3 vyznačující se tím, že v dutině (3) těla senzoru je umístěn enzym urikaza.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS854194A CS260913B1 (cs) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | Biosenzor pro stanoveni laktátu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS854194A CS260913B1 (cs) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | Biosenzor pro stanoveni laktátu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS419485A1 CS419485A1 (en) | 1988-06-15 |
| CS260913B1 true CS260913B1 (cs) | 1989-01-12 |
Family
ID=5384133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS854194A CS260913B1 (cs) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | Biosenzor pro stanoveni laktátu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS260913B1 (cs) |
-
1985
- 1985-06-11 CS CS854194A patent/CS260913B1/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS419485A1 (en) | 1988-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Updike et al. | The enzyme electrode | |
| EP0552223B1 (en) | Use of benzene derivatives as charge transfer mediators | |
| Gough | The implantable glucose sensor: An example of bioengineering design | |
| O'Brien et al. | The α-glycerophosphate cycle in Drosophila melanogaster. I. Biochemical and developmental aspects | |
| JP2006501802A (ja) | 一つ以上の所望の特性を有するグルコースオキシダーゼ酵素の調製方法および所望の特性を有するグルコースオキシダーゼ酵素 | |
| EP2573171B1 (en) | Mutant lactate oxidase with increased stability and product, methods and uses involving the same | |
| Cota-Robles et al. | Submicroscopic particles in extracts of Azotobacter agilis | |
| EP0321558A4 (en) | L-glutamine sensor | |
| Riedel et al. | An electrochemical method for determination of cell respiration | |
| WATANABE et al. | Microbial sensors for the detection of fish freshness | |
| Niu et al. | Bulk-modified amperometric biosensors for hypoxanthine based on sol–gel technique | |
| Garg et al. | Fibre-optic biosensor for the detection of xanthine for the evaluation of meat freshness | |
| Galindo et al. | Microbial sensor for penicillins using a recombinant strain of Escherichia coli | |
| Liu et al. | Quantitation of glucose concentration using a glucoseoxidase-catalase electrode by potentiometric measurement | |
| Wingard Jr et al. | Potentiometric measurement of glucose concentration with an immobilized glucose oxidase/catalase electrode | |
| CS260913B1 (cs) | Biosenzor pro stanoveni laktátu | |
| WO2005003750A1 (ja) | ピロリン酸検出センサ、核酸の検出方法、および塩基種判別方法 | |
| Mizutani et al. | Use of Polydimethylsiloxane for Constructing Amperometric Glucose‐Sensing Enzyme Electrode with Low Interference Level | |
| Campanella et al. | Determination of inorganic phosphate in drug formulations and biological fluids using a plant tissue electrode | |
| Campanella et al. | Enzyme-entrapping membranes for enzyme sensors | |
| Cheillan et al. | Molecular characteristics of the cholesterol oxidase and factors influencing its activity | |
| Yeh et al. | Electrophoretic separation of enzymes of individual flour beetles, Tribolium castaneum, on polyacrylamide gel | |
| CN105628700B (zh) | 基于铋-牛血清白蛋白-纳米铂的过氧化氢检测试剂盒 | |
| Malik et al. | Purification and characterization of myosin from calf brain | |
| McCollester et al. | Membrane isolation and cytoskeletal breakdown: II. Enzyme studies revealing cytoskeletal stabilization by FAD |