DE3701833A1 - Method for the optical determination of a catalytic enzyme activity of a sample, and an arrangement for carrying out the method - Google Patents

Method for the optical determination of a catalytic enzyme activity of a sample, and an arrangement for carrying out the method

Info

Publication number
DE3701833A1
DE3701833A1 DE19873701833 DE3701833A DE3701833A1 DE 3701833 A1 DE3701833 A1 DE 3701833A1 DE 19873701833 DE19873701833 DE 19873701833 DE 3701833 A DE3701833 A DE 3701833A DE 3701833 A1 DE3701833 A1 DE 3701833A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
enzyme
enzyme substrate
sample
light guide
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19873701833
Other languages
German (de)
Other versions
DE3701833C2 (en
Inventor
Otto S Wolfbeis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Avl AG
Original Assignee
Avl AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl AG filed Critical Avl AG
Publication of DE3701833A1 publication Critical patent/DE3701833A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3701833C2 publication Critical patent/DE3701833C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/34Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving hydrolase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/34Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving hydrolase
    • C12Q1/40Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving hydrolase involving amylase
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/581Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with enzyme label (including co-enzymes, co-factors, enzyme inhibitors or substrates)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6434Optrodes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/122Kinetic analysis; determining reaction rate

Abstract

Known methods for the optical determination of the catalytic enzyme activity of a sample, which use enzyme substrates which are cleaved under the influence of the enzyme to be measured and decompose to coloured or fluorescent products, where the increase in colour or fluorescence intensity per unit time is regarded as a measure of the enzymatic activity, have the disadvantage that they are suitable only for optically transparent sample solutions. Measurements on whole blood, in particular in vivo determinations of enzyme activity, are therefore impossible. The method according to the invention avoids these disadvantages by an enzyme substrate being assigned to the end of a light conductor and being contacted with the sample to be measured, and by the change, owing to the enzymatic reaction, in spectral properties of the enzyme substrate or its reaction products per unit time being measured and used for determination of the enzyme activity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Bestimmung der katalytischen Enzymaktivität einer Probe, und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die zu messende Probe in Kontakt mit einem Enzymsubstrat steht.The invention relates to a method for optical Determination of the catalytic enzyme activity of a sample, and an arrangement for performing the method, wherein the sample to be measured in contact with an enzyme substrate stands.

Die Bestimmung der katalytischen Aktivität von Enzymen spielt in der biochemischen und klinischen Analytik eine sehr große Rolle. Abweichungen von der Normalaktivität sind oft charakteristisch für das Auftreten von Krankheiten. Beispielsweise ist die Aktivität des Enzyms "Saure Phosphatase" beim Auftreten von Knochen- oder Prostatatumoren deutlich erhöht, sodaß ihrer Bestimmung eine beträchtliche diagnostische Bedeutung zukommt.Determination of the catalytic activity of enzymes plays in biochemical and clinical analysis a very big role. Deviations from normal activity are often characteristic of the occurrence of diseases. For example, the activity of the enzyme is "acid Phosphatase "when bone or prostate tumors appear significantly increased, so that their determination is considerable diagnostic importance.

Eine Vielzahl von Verfahren ist für die Bestimmung enzymatischer Aktivitäten bekannt geworden. Sie sind zusammengefaßt in den Büchern von G.G. GUILBAULT: Enzymatic Methods of Analysis, Pergamon Press, Oxford, 1970; sowie H. BERGMEYER: Grundlagen der enzymatischen Analyse, Verlag Chemie, Weinheim - New York, 1977. Auch die Identifikation bakterieller Pathogene mit Hilfe synthetischer Protease-Substrate ist in letzter Zeit von Interesse geworden [publiziert von COBURN, LYTLE und HUBER, in Anal. Chem. 57, 1669 (1985)].A variety of methods are available for the determination enzymatic activities become known. They are summarized in the books by G.G. GUILBAULT: Enzymatic Methods of Analysis, Pergamon Press, Oxford, 1970; such as H. BERGMEYER: Fundamentals of Enzymatic Analysis, Verlag Chemistry, Weinheim - New York, 1977. Also identification bacterial pathogens with the help of synthetic Protease substrates have recently become of interest [published by COBURN, LYTLE and HUBER, in Anal. Chem. 57, 1669 (1985)].

Es ist bekannt, die Aktivität von Enzymen mit Hilfe beispielsweise synthetischer, farbiger oder fluoreszierender Substrate zu bestimmen. Man verwendet dazu Enzymsubstrate, welche unter dem Einfluß der Enzyme gespalten werden und in farbige Produkte zerfallen. Die Zunahme von Farbe oder Fluoreszenzintensität mit der Zeit dient als Maßzahl der enzymatischen Aktivität. Unter den Hydrolasen, welche mit Hilfe dieser kinetischen Methode besonders gut bestimmbar sind, sind zu erwähnen die Carboxylesterasen, Phosphatasen, Sulfatasen, Dealkylasen, Glykosidasen und Proteasen.It is known to help the activity of enzymes for example synthetic, colored or fluorescent To determine substrates. Enzyme substrates are used for this, which are split under the influence of the enzymes and disintegrate into colored products. The increase of Color or fluorescence intensity over time serves as Measure of the enzymatic activity. Among the hydrolases, which is particularly good with the help of this kinetic method can be determined, mention should be made of carboxylesterases, Phosphatases, sulfatases, dealkylases, glycosidases and Proteases.

Als typisches Beispiel sei die aus Analytical Biochemistry, 143, 146 (1984) von KOLLER und WOLFBEIS bekanntgewordene Methode zur Bestimmung der Phosphatasen angeführt, welche darauf beruht, daß ein Phosphorsäureester der folgenden Struktur A durch das Enzym "Saure Phosphatase" in zwei Bruchstücke gespalten wird. Es entsteht ein ionisches Hydrolyseprodukt B sowie ein freies Phosphat-Ion. Das Phenolat-Ion B ist, im Gegensatz zum Ausgangssubstrat A, gekennzeichnet durch eine intensive gelbe Farbe sowie eine blaugrüne Fluoreszenz. Die Zunahme der Farbe bzw. Fluoreszenz mit der Zeit kann als direktes Maß für die Aktivität der "Sauren Phosphatase" verwendet werden.A typical example is the method known from Analytical Biochemistry, 143, 146 (1984) by KOLLER and WOLFBEIS for determining the phosphatases, which is based on the fact that a phosphoric acid ester of the following structure A is split into two fragments by the enzyme "Acid Phosphatase". An ionic hydrolysis product B and a free phosphate ion are formed. In contrast to the starting substrate A, the phenolate ion B is characterized by an intense yellow color and a blue-green fluorescence. The increase in color or fluorescence with time can be used as a direct measure of the activity of the "acid phosphatase".

Diese Bestimmungsmethode ist sehr empfindlich und erlaubt den photometrischen Nachweis von etwa 0,001 Aktivitätseinheiten Phosphatase pro Milliliter Probe, sowie von ca. 60 Mikroeinheiten pro Milliliter bei der fluorimetrischen Bestimmung.This method of determination is very sensitive and allowed the photometric detection of approximately 0.001 activity units Phosphatase per milliliter sample, as well as from approx. 60 micro units per milliliter with the fluorimetric Determination.

Entsprechende Verfahren für die Bestimmung von Carboxylesterasen, Sulfatasen, oder Amylasen sind ebenfalls bekannt.Corresponding methods for the determination of carboxylesterases, Sulfatases, or amylases are also known.

Proteasen können, wie in der oben zitierten Arbeit von COBURN, LYTLE und HUBER beschrieben, in analoger Weise mit Hilfe synthetischer Peptide oder Amide bestimmt werden. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß durch die enzymatische Reaktion ein verschiedenfarbiges oder -fluoreszierendes Produkt entsteht.Proteases can, as in the work cited above described by COBURN, LYTLE and HUBER, in an analogous manner can be determined with the help of synthetic peptides or amides. All these processes have in common that the enzymatic Reaction a different colored or fluorescent Product is created.

Dabei konnte die Bestimmung enzymatischer Aktivitäten bis jetzt ausschließlich in-vitro erfolgen, da keine der bekannten Methoden für eine Anwendung am lebenden Organismus geeignet ist. Dies erscheint jedoch aus verschiedenen Gründen wünschenswert, da beispielsweise eine in-vitro- Bestimmung viel schneller und in Echtzeit durchgeführt werden kann. Im Gegensatz dazu ist mit Hilfe bislang bekannter Methoden zuerst eine Probennahme notwendig, wobei Verfälschungen, wie sie bei Probennahme und Probenvorbereitung auftreten, nicht verhindert werden können.Thereby the determination of enzymatic activities until now only in vitro, since none the known methods for use on the living organism suitable is. However, this appears from various Desirable because, for example, an in vitro Determination can be done much faster and in real time  can. In contrast, with the help of previously known Methods first a sampling is necessary, whereby falsifications, as in sampling and sample preparation occur, cannot be prevented.

Außerdem sind die genannten und auch alle anderen Bestimmungsmethoden mit Hilfe synthetischer Enzymsubstrate praktisch nur dann geeignet, wenn optisch transparente Lösungen bzw. Proben vorliegen. Für Vollblut sowie für in- vivo-Bestimmungen sind sie ungeeignet.In addition, the above and all others Methods of determination with the help of synthetic enzyme substrates practically only suitable if optically transparent solutions or samples are available. For whole blood as well as for they are unsuitable for in vivo determinations.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Anordnung zur Bestimmung der katalytischen Enzymaktivität vorzustellen, welches die oben angeführten Nachteile nicht aufweist und insbesondere eine in-vivo-Bestimmung der Enzymaktivität zuläßt.The object of the present invention is a method or an arrangement for determining the catalytic To introduce enzyme activity, which the above Does not have disadvantages and in particular an in vivo determination the enzyme activity allows.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Enzymsubstrat dem Ende eines Lichtleiters zugeordnet und mit der zu messenden Probe in Kontakt gebracht wird und daß die durch enzymatische Reaktion bedingte Änderung spektraler Eigenschaften des Enzymsubstrates bzw. dessen Reaktionsprodukte pro Zeiteinheit erfaßt und zur Bestimmung der Enzymaktivität herangezogen wird. Die vorliegende Erfindung löst das Problem der in-vivo-Bestimmung somit dadurch, daß ein Enzymsubstrat für beispielsweise hydrolytisch aktive Enzyme dem Ende eines Lichtleiters zugeordnet wird. Dieses Ende wird dann mit der Probe in Kontakt gebracht, wobei durch die enzymatische Aktivität der Probe das Enzymsubstrat in seinen spektralen Eigenschaften verändert wird. Die Änderung wird über den Lichtleiter verfolgt und als Maß für die aktuelle Enzymaktivität herangezogen. Erstmals ist damit auch eine Aktivitätsbestimmung im Vollblut und anderen optisch nicht transparenten Flüssigkeiten ohne vorhergehender Probenvorbereitung möglich.According to the invention, this object is achieved by that an enzyme substrate associated with the end of an optical fiber and brought into contact with the sample to be measured and that the change caused by the enzymatic reaction spectral properties of the enzyme substrate or whose reaction products per unit of time recorded and Determination of the enzyme activity is used. The present Invention solves the problem of in vivo determination thus in that an enzyme substrate for example hydrolytically active enzymes assigned to the end of a light guide becomes. This end then comes into contact with the sample brought, by the enzymatic activity of Sample the enzyme substrate in its spectral properties is changed. The change is made via the light guide tracked and used as a measure of current enzyme activity. For the first time, this is also an activity determination in whole blood and other optically non-transparent liquids possible without prior sample preparation.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei vorgesehen, daß die durch enzymatische Reaktion bedingte Änderung der Absorption des vorzugsweise synthetischen Enzymsubstrates über den Lichtleiter erfaßt und zur Bestimmung der Enzymaktivität herangezogen wird. In one embodiment of the method according to the invention it is provided that the enzymatic reaction conditional change in the absorption of the preferably synthetic Enzyme substrates detected via the light guide and is used to determine the enzyme activity.  

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die durch enzymatische Reaktion bedingte spektrale Änderung der Fluoreszenzstrahlung des vorzugsweise synthetischen Enzymsubstrates, beispielsweise die Änderung der Fluoreszenzintensität oder die Verschiebung des Fluoreszenzmaximums über den Lichtleiter erfaßt und zur Bestimmung der Enzymaktivität herangezogen werden. Dabei wird bei der ersten Methode das von Enzymsubstrat bzw. dessen Reaktionsprodukte rückgestreute Anregungslicht gemessen, welches in seiner Intensität abhängig ist von dem durch die katalytische Enzymaktivität beeinflußten Absorptionsvermögen des Substrates. Bei der anderen Methode wird beispielsweise mittels eines Filters oder eines energiedispersiven Detektorsystems die durch die katalytische Aktivität des Enzyms verursachte Änderung der Fluoreszenzintensität des Enzymsubstrates über den Lichtleiter gemessen und die Meßwerte einer Auswertung zugeführt.In another embodiment of the invention the spectral change caused by the enzymatic reaction the fluorescence radiation of the preferably synthetic enzyme substrate, for example the change in fluorescence intensity or the shift of the fluorescence maximum detected via the light guide and for determining the enzyme activity be used. The first Method that of enzyme substrate or its reaction products backscattered excitation light measured, which in its Intensity depends on that due to the catalytic enzyme activity influenced absorption capacity of the substrate. The other method uses, for example a filter or an energy dispersive detector system caused by the catalytic activity of the enzyme Change in the fluorescence intensity of the enzyme substrate measured via the light guide and the measured values of an evaluation fed.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß zusätzlich zur Enzymaktivität in an sich bekannter Weise der pH-Wert der Probe gemessen wird, und daß dieser Meßwert zur Korrektur der vorab bestimmten Enzymaktivität herangezogen wird.An embodiment of the method provides that in addition for enzyme activity in a manner known per se the pH of the sample is measured, and that this reading to correct the predetermined enzyme activity is used.

Es ist bekannt, daß die Geschwindigkeit vieler enzymatischer Reaktionen stark vom pH-Wert der Lösung abhängt. Daneben ist auch der Dissoziationsgrad vieler bei der Hydrolyse freigesetzter Farbstoffe pH-abhängig. Da der pH-Wert physiologischer Proben in gewissen Bereichen variieren kann, ist es notwendig, die tatsächlich gemessene Enzymaktivität hinsichtlich des pH-Wertes zu korrigieren. Dies erfolgt am besten in empirischer Weise. Die pH-Abhängigkeit der enzymatischen Aktivität ist von sehr vielen Enzymen bereits bekannt, muß aber für den Fall eines immobilisierten Enzymsubstrates neu bestimmt werden. Zur Messung des individuellen pH-Wertes der Probe ist es also sinnvoll, gleichzeitig mit der Messung der Enzymaktivität auch den pH-Wert zu erfassen. Die Bestimmung der wahren Enzymaktivität erfolgt dann am besten dadurch, daß man eine empirisch festgelegte Beziehung zwischen Aktivität und relativer Signaländerung als Funktion des aktuellen pH-Wertes zur Bestimmung heranzieht.It is known that the speed of many enzymatic Reactions strongly depend on the pH of the solution. In addition, the degree of dissociation of many is also the hydrolysis of released dyes depends on pH. Since the pH values of physiological samples vary within certain ranges can, it is necessary to measure the actually measured Correct enzyme activity with regard to pH. This is best done empirically. The pH dependency the enzymatic activity is very many Enzymes already known, but must be used in the event of one immobilized enzyme substrates can be redetermined. To So it is measuring the individual pH of the sample sensible, at the same time as measuring the enzyme activity also to record the pH. The determination of the true Enzyme activity is best done by:  an empirically determined relationship between activity and relative signal change as a function of the current pH value for the determination.

Eine Anordnung der eingangs genannten Art zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die zu messende Probe in Kontakt mit einem Enzymsubstrat steht, ist dadurch gegeben, daß das Enzymsubstrat dem Ende eines Lichtleiters zugeordnet ist, wobei ein Photodetektor mit nachfolgender Signalauswertung vorgesehen ist, welcher das vom Enzymsubstrat oder dessen Reaktionsprodukten emittierte Fluoreszenzlicht oder reflektierte Anregungslicht mißt. Dabei ist es von Vorteil, wenn mittels eines Strahlenteilers ein Teil des Anregungslichtes einem Referenzphotodetektor zugeleitet wird, wodurch Schwankungen der Anregungslichtquelle eliminiert werden können. Je nach Art der Fragestellung bzw. der Natur des Enzyms sind dabei verschiedene meßtechnische Anordnungen möglich. Allen Anordnungen ist aber gemeinsam, daß ein beispielsweise synthetisches Enzymsubstrat dem Ende eines Lichtleiters zugeordnet vorliegt und daß die Änderung der spektralen Eigenschaften mit Hilfe eines Lichtleiters verfolgt wird.An arrangement of the type mentioned for implementation of the method according to the invention, the one to be measured Sample is in contact with an enzyme substrate given that the enzyme substrate the end of an optical fiber is assigned, with a photodetector with subsequent Signal evaluation is provided, which of the Enzyme substrate or its reaction products emitted Measures fluorescent light or reflected excitation light. It is advantageous if using a beam splitter part of the excitation light a reference photodetector is fed, causing fluctuations in the excitation light source can be eliminated. Depending on the type of The question and the nature of the enzyme are different metrological arrangements possible. All orders is common, however, that a synthetic, for example Enzyme substrate assigned to the end of an optical fiber is present and that the change in spectral properties is tracked with the help of an optical fiber.

Als Photodetektoren verwendet man zweckmäßigerweise Photomultiplier, Phototransistoren oder Photodioden. Da letztere billig, aber nur in sichtbarem Spektralbereich empfindlich sind, werden bevorzugt solche Enzymsubstrate eingesetzt, deren Spaltung bei Wellenlängen über 450 nm, idealerweise über 500 nm, verfolgt werden kann. Die Vorteile einer analytischen Wellenlänge von über 460 nm liegen in der Möglichkeit der Verwendung kostengünstiger licht-emittierender Dioden als Lichtquellen.Photomultipliers are expediently used as photodetectors, Phototransistors or photodiodes. Because the latter cheap, but only sensitive in the visible spectral range are preferably used such enzyme substrates, their cleavage at wavelengths above 450 nm, ideally over 500 nm, can be tracked. The advantages an analytical wavelength of over 460 nm the possibility of using inexpensive light-emitting Diodes as light sources.

Als Lichtquellen kommen in Frage Glühlampen, Gasentladungslampen, lichtemittierende Dioden (LEDs) oder Laser. Der Strahlenteiler kann auch durch einen dichroitischen Spiegel ersetzt werden, um so das gestreute oder reflektierte Anregungslicht besser vom Fluoreszenzlicht zu trennen. Der Lichtleiter ist vorzugsweise eine einzelne Fiber, kann aber auch ein Fiberbündel sein. Incandescent lamps, gas discharge lamps, light emitting diodes (LEDs) or lasers. The beam splitter can also be dichroic Mirrors can be replaced so that the scattered or reflected Better to separate excitation light from fluorescent light. The light guide is preferably a single fiber, can also be a fiber bundle.  

Das Fluorzenzlicht kann vom reflektierten Anregungslicht natürlich auch mit Hilfe von Filtern getrennt werden.The fluorescent light can be from the reflected excitation light can of course also be separated with the help of filters.

Eine der erfindungsgemäßen Anordnungen sieht vor, daß das Enzymsubstrat am Ende des Lichtleiters chemisch oder physikalisch immobilisiert vorliegt. Dabei wird das Enzymsubstrat direkt an der polierten Austrittsfläche des Lichtleiters immobilisiert. Es ist jedoch auch möglich, das Enzymsubstrat nach Entfernung des Mantels im Endbereich des Lichtleiters an der Umfangsfläche des Kerns des Lichtleiters zu immobilisieren. Die Lichtschwächen bzw. die Fluoreszenz wird in diesem Fall durch die sogenannte evaneszierende Lichtwelle bewirkt, da bei der Totalreflexion an der Grenzfläche des Lichtleiters die elektromagnetische Welle einige Nanometer tief in das Enzymsubstrat, welches hier das optisch dünnere Medium ist, eintritt. Das Anregungslicht kann dort absorbiert werden, bzw. Fluoreszenz induzieren, wenn sich innerhalb der Reichweite der evaneszierenden Welle ein Farbstoff befindet. Reflektriertes bzw. emittiertes Licht wird durch den Lichtleiter zurückgeleitet und gemessen.One of the arrangements according to the invention provides that the enzyme substrate at the end of the light guide chemically or physically immobilized. The enzyme substrate directly on the polished exit surface of the light guide immobilized. However, it is also possible that Enzyme substrate after removal of the jacket in the end area of the light guide on the peripheral surface of the core of the light guide to immobilize. The light weaknesses or the In this case, fluorescence is caused by the so-called evanescent Light wave causes because of the total reflection the interface of the light guide the electromagnetic Wave a few nanometers deep into the enzyme substrate, which here is the optically thinner medium. The excitation light can be absorbed there or fluorescence induce when within the reach of the evanescent Wave there is a dye. Reflected or emitted light is returned through the light guide and measured.

Die Immobilisierung der Enzymsubstrate kann auch verschiedene Weise erfolgen. So wurde z. B. das vom Cumarin abgeleitete Substrat der folgenden Struktur, welches für eine Bestimmung für die Butyryl-Cholinesterase geeignet ist, auf folgende Weise am Ende eines Lichtleiters immobilisiert: Das blanke Ende eines 200 Mikrometer dicken Quarzlichtleiters wurde fein poliert und mit einer 20%igen wäßrigen Lösung von Schwefelsäure aktiviert. Dadurch werden oberflächliche ionische Verunreinigungen entfernt und die Oberfläche chemisch reaktiver gemacht. Anschließend wurde die Glasoberfläche mit dem Glasderivatisierungs-Reagens Aminopropyl- triethoxysilan in bekannter Weise umgesetzt. Diese Umsetzung besteht im wesentlichen darin, daß die aktive Oberfläche des Glases in einer 10%igen Lösung des Silans in Toluol 2 Stdn. lang auf 100° erhitzt, anschließend mit Aceton gewaschen und bei 120° getrocknet wird. Man erhält dadurch einen Lichtleiter, dessen Ende freie Aminogruppen trägt.The enzyme substrates can also be immobilized in various ways. So z. B. the coumarin-derived substrate of the following structure, which is suitable for a determination for butyryl cholinesterase, is immobilized at the end of a light guide in the following way: The bare end of a 200 micron thick quartz light guide was finely polished and activated with a 20% aqueous solution of sulfuric acid. This removes surface ionic impurities and makes the surface more chemically reactive. The glass surface was then reacted in a known manner with the glass derivatization reagent aminopropyltriethoxysilane. This reaction essentially consists in heating the active surface of the glass in a 10% solution of the silane in toluene at 100 ° for 2 hours, then washing with acetone and drying at 120 °. This gives a light guide, the end of which carries free amino groups.

An diese Aminogruppen können nun mit Hilfe an sich bekannte chemische Methoden Enzymsubstrate geknüpft werden. Das vorhin genannte Substrat I wurde mit Hilfe des Peptidkupplungs- Reagenzes Ethyl-N′-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimid- hydrochlorid immobilisiert.These amino groups can now be used with help known chemical methods enzyme substrates can be linked. The aforementioned substrate I was made using the peptide coupling Reagent ethyl N ′ - (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide- immobilized hydrochloride.

Alternativ kann man das Substrat auch in das entsprechende Carbonsäurechlorid überführen und dann mit den Aminogruppen der Glasoberfläche zur Reaktion bringen.Alternatively, the substrate can also be placed in the corresponding one Transfer carboxylic acid chloride and then with the amino groups cause the glass surface to react.

Bringt man die so erhaltenen Endstücke der optischen Fibern in Kontakt mit einer Lösung, welche aus Enzym Butyryl- Cholinesterase enthält, so beobachtet man in einer Meßanordnung, nach Anspruch 5 in kurzer Zeit eine deutliche Zunahme der Lichtabsorption bei einer analytischen Wellenlänge von 410-430 nm, sowie eine Zunahme der Fluoreszenzintensität bei 460-470 nm.Bring the optical end pieces thus obtained Fibers in contact with a solution made from butyryl enzyme Cholinesterase contains, one observes in a measuring arrangement, a clear in a short time according to claim 5 Increase in light absorption at an analytical wavelength of 410-430 nm, as well as an increase in fluorescence intensity at 460-470 nm.

In analoger Weise zu diesem Beispiel können die vom gleichen Grundmolekül abgeleiteten typischen Substrate für Sulfatasen, Amylasen, bzw. Proteasen der folgenden Strukturen II, III, IV immobilisiert werden: R =-OSO- 3 Na⁺ (II)
R =-O-Amylose (III)
R = Aminosäure(n)-NH- (IV)
In an analogous manner to this example, the typical substrates for sulfatases, amylases or proteases of the following structures II, III, IV derived from the same basic molecule can be immobilized: R = -OSO - 3 Na⁺ (II)
R = -O-amylose (III)
R = amino acid (s) -NH- (IV)

In allen Fällen bewirkt die enzymatische Aktivität der Probe eine Zunahme der Absorption bei 420 nm bzw. der Fluoreszenz bei 460 nm.In all cases the enzymatic activity causes the sample an increase in the absorption at 420 nm or Fluorescence at 460 nm.

Das Substrat für das Enzym Lipase der folgenden Struktur V, welches vom 1-Hydroxypyren-3,6,8-trisulfonat, bezeichnet mit VI, abgeleitet ist, kann als Beispiel für ein synthetisches Enzymsubstrat dienen, welches auf elektrostatische Weise immobilisiert werden kann. Die Immobilisierung beruht auf der Wechselwirkung zwischen den negativ geladenen Sulfonato-Gruppen des Substrates und den positiv geladenen oberflächlichen Ammoniumgruppen des Anionentauschers, welcher als Trägermaterial eingesetzt wird.The substrate for the enzyme lipase of the following structure V, which is derived from 1-hydroxypyrene-3,6,8-trisulfonate, designated VI, can serve as an example of a synthetic enzyme substrate which can be immobilized electrostatically. The immobilization is based on the interaction between the negatively charged sulfonato groups of the substrate and the positively charged surface ammonium groups of the anion exchanger, which is used as the carrier material.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß das Enzymsubstrat auf einem dünnen Trägerfilm immobilisiert vorliegt, welcher auf das Ende des Lichtleiters aufgespannt ist. Im folgenden wird in typischer Weise die Herstellung einer Membran mit einem elektrostatisch immobilisierten Enzymsubstrat beschrieben:In a further embodiment of the invention also be provided that the enzyme substrate on a thin Carrier film immobilized, which is on the end of the light guide is spanned. The following is in typically the manufacture of a membrane with a described electrostatically immobilized enzyme substrate:

Man taucht eine Anionentauschermembran in eine Lösung von 1 g 1-Hydroxypyren-3,6,8-trisulfonat VI in 50 ml Methanol. Nach ca. 2 min zieht man die gelb gefärbte und grün fluoreszierende Membran heraus und wäscht sie zuerst mit ca. 0,06 molarem Phosphatpuffer von pH 7, dann mit Wasser. Nach dem Trocknen wird sie in eine Lösung von 100 mg Laurinsäureanhydrid in Dioxan gelegt, wodurch das oberflächlich gebundene VI in V übergeht. Die Lösung des Laurinsäureanhydrids wurde hergestellt durch Auflösen von 0,1 g Laurinsäure in 1 ml Dioxan, Zugabe von 0,1 g N,N′-Dicyclohexylcarbidiimid und Abfiltrieren des entstandenen Niederschlags. Nach zwei Stunden kann die Membran aus der Lösung genommen und mit trockenem Aceton gewaschen werden. Sie weist nun eine blau-violette Fluoreszenz auf, ihre gelbe Farbe ist verschwunden.An anion exchange membrane is immersed in a solution 1 g of 1-hydroxypyrene-3,6,8-trisulfonate VI in 50 ml Methanol. After about 2 minutes you pull the yellow colored and green fluorescent membrane and washes it first with approx. 0.06 molar phosphate buffer of pH 7, then with water. After drying, it is placed in a solution of 100 mg Lauric anhydride placed in dioxane, which makes the surface bound VI changes to V. The solution of lauric anhydride was prepared by dissolving 0.1 g lauric acid in 1 ml of dioxane, addition of 0.1 g of N, N'-dicyclohexylcarbidiimide and filtering off the resulting precipitate. After two hours the membrane can be removed from the solution and washed with dry acetone. She now points a blue-violet fluorescence, its yellow color is  disappeared.

Wird diese Membran am Ende eines Lichtleiters aufgespannt und in Kontakt mit einer Lösung des Enzyms Lipase gebracht, so wird das Substrat durch das Enzym in ein gelbes, stark grün fluoreszierendes Hydrolyseprodukt überführt. Die Zunahme der Absorption bei 460 nm bzw. der grünen Fluoreszenz bei 520-535 nm wird mit Hilfe des Lichtleiters verfolgt. Sie ist ein direktes Maß für die in der Probe herrschende Enzymaktivität. Die Spaltung dieses Substrates erfolgt allerdings nicht nur durch das Enzym Lipase, sondern auch durch Serumalbumin. Da die Aktivität des letzteren oft beträchtlich höher ist, kann der Sensor auch zur Bestimmung des Humanserumalbumins, z. B. im Blut, herangezogen werden.This membrane is stretched at the end of an optical fiber and in contact with a solution of the enzyme lipase the substrate is turned into a yellow, transferred to a strongly green fluorescent hydrolysis product. The increase in the absorption at 460 nm or the green fluorescence at 520-535 nm is followed with the help of the light guide. It is a direct measure of the prevailing sample Enzyme activity. This substrate is cleaved but not only through the enzyme lipase, but also by serum albumin. Because the activity of the latter is often considerably higher, the sensor can also be used for determination human serum albumin, e.g. B. in the blood will.

Die zuletzt beschriebene Methode eignet sich auch zur Herstellung anderer immobilisierter Enzymsubstrate für Hydrolasen. Sie ist nicht nur als alternative Methode zur Herstellung von enzym-empfindlichen Schichten zu verstehen, sondern kann auch zur Regenerierung bereits verbrauchter Sensoren dienen.The last method described is also suitable for the production of other immobilized enzyme substrates for Hydrolases. It is not just an alternative method to Understanding the production of enzyme-sensitive layers but can also be used for regeneration Serve sensors.

Die durch verschiedene Hydrolasen bewirkten Spaltungen der immobilisierten Enzymsubstrate erfolgen auf einer festen Oberfläche, nämlich dem Trägermaterial für das Substrat. Solche Spaltungen erfolgen aber bei chemisch immobilisierten Substraten oft wesentlich langsamer als in Lösungen, wo die Substrate dem Angriff der Enzyme von allen Seiten ausgesetzt sind. Je langsamer die Hydrolyse wird, desto stärker machen sich daneben störende Einflüsse durch die stets in geringem Maß ablaufende nicht-enzymatische Hydrolyse der Substrate bemerkbar.The cleavages caused by different hydrolases of the immobilized enzyme substrates take place on a solid surface, namely the substrate for the substrate. Such cleavages occur with chemically immobilized Substrates often much slower than in solutions, where the substrates attack the enzymes from everyone Sides are exposed. The slower the hydrolysis gets, the stronger the disturbing influences are the non-enzymatic, which always runs to a small extent Noticeable hydrolysis of the substrates.

Es wird nun gefunden, daß sich die Hydrolysegeschwindigkeit immobilisierter synthetischer Substrate durch Enzyme wesentlich beschleunigen läßt, wenn sich erfindungsgemäß zwischen der Oberfläche des Lichtleiters bzw. der des Trägerfilms und dem Enzymsubstrat langkettige Spacergruppen befinden.It is now found that the hydrolysis rate immobilized synthetic substrates by enzymes can accelerate significantly if according to the invention between the surface of the light guide or that of the carrier film and the enzyme substrate long chain spacer groups are located.

Als Spacergruppen dienen z. B. langkettige Diamine, wie das Hexamethylendiamin. Eine Spacergruppe kann aber auch direkt mit dem Silylierungsreagens eingeführt werden, etwa mit Hilfe sogenannter "long chain amines".Z serve as spacer groups. B. long chain diamines,  like the hexamethylenediamine. A spacer group can can also be introduced directly with the silylation reagent, with the help of so-called "long chain amines".

Um störende Einflüsse stark gefärbter Probenmaterialien, z. B. Blut, auf das optische System zu verhindern, kann das Endstück des Lichtleiters mit einer Schutzhülle bedeckt werden, welche das Eindringen gefärbter großer Partikel, z. B. Erythrocyten, verhindern soll. Enzyme können hingegen diese Schutzhülle durchdringen. Ein ideales Material für proteinpermeable Schutzhüllen ist Cellulose.For disturbing influences of strongly colored sample materials, e.g. B. blood to prevent the optical system can the end of the light guide with a protective cover are covered, which prevents the penetration of colored large particles, e.g. B. erythrocytes. Enzymes can however, penetrate this protective cover. An ideal material for protein-permeable protective covers is cellulose.

Anstatt die Enzymsubstrate direkt am Ende eines Lichtleiters zu immobilisieren, ist es erfindungsgemäß auch möglich, daß das Ende des Lichtleiters von einer einen Reaktionsraum bildenden enzympermeablen Membran umschlossen ist, welche das Enzymsubstrat enthält und für zelluläre Bestandteile der Probe undurchlässig ist. Ein solcher Reaktionsraum muß für das zu bestimmende Enzym zugänglich sein, gleichzeitig darf aber das Enzymsubstrat aus diesem nicht ausdiffundieren können.Instead of the enzyme substrates directly at the end of an optical fiber According to the invention, it is also possible to immobilize that the end of the light pipe from a reaction space forming enzyme-permeable membrane which contains the enzyme substrate and for cellular Components of the sample are impermeable. Such a reaction space must be accessible for the enzyme to be determined but at the same time the enzyme substrate can be made from it cannot diffuse out.

Das Ausdiffundieren des Enzymsubstrates kann erfindungsgemäß dadurch verhindert werden, daß das Enzymsubstrat an ein wasserlösliches oder wasserquellbares Polymer gebunden vorliegt, z. B. durch chemische Immobilisierung. Als wasserlösliche oder -quellbare Polymere, welche als Träger für die im Reaktionsraum befindlichen Enzymsubstrate dienen können, kommen z. B. in Frage: Dextran, Agarose, Polyethylenimin, Polyacrylamid oder Polyalkohole. Entscheidend für die Wahl des polymeren Trägers ist in diesem Fall der Umstand, daß die Moleküle des Trägerpolymers groß genug sind, um ein Austreten durch die Schutzhülle zu vermeiden. Durch enzymatische Hydrolyse wird das immobilisierte Substrat gespalten und erleidet dadurch eine Änderung seiner spektralen Eigenschaften. Diese Änderung wird über den Lichtleiter verfolgt und dient als Maß für die Enzymaktivität. Da der freigesetzte Farbstoff aber in gewissem Umfang durch die Cellulosemembran ausdiffundieren kann, ist es unbedingt erforderlich, daß die enzymatische Reaktion wesentlich schneller abläuft als die Diffusion aus der Reaktionsblase.The enzyme substrate can be diffused out according to the invention thereby preventing the enzyme substrate bound to a water-soluble or water-swellable polymer is present, e.g. B. by chemical immobilization. As water-soluble or swellable polymers which are used as carriers serve for the enzyme substrates located in the reaction space can come z. B. in question: dextran, agarose, polyethyleneimine, Polyacrylamide or polyalcohols. Crucial in this case the choice of polymeric carrier is The fact that the molecules of the carrier polymer are large enough to avoid leakage through the protective cover. The immobilized substrate becomes by enzymatic hydrolysis split and thereby undergoes a change in its spectral properties. This change will be made via the Optical fiber tracks and serves as a measure of enzyme activity. Because the released dye to a certain extent diffuse through the cellulose membrane, it is imperative required that the enzymatic reaction be essential  takes place faster than the diffusion from the reaction bubble.

In der zuletzt angeführten Anordnung können nur solche Enzymsubstrate zur Verwendung kommen, deren spektrale Eigenschaften sich durch die enzymatische Reaktion deutlich ändern. Dies liegt daran, daß der Lichtleiter sowohl das Enzymsubstrat als auch seine Spaltprodukte optisch erfaßt. Deshalb wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Enzymsubstrat an der inneren Oberfläche eines am Ende des Lichtleiters angeordneten, vorzugsweise zylindrischen Reaktionsraumes immobilisiert ist, wobei der Reaktionsraum an seiner der Probe zugewandten Seite eine enzympermeable Membran aufweist, welche für zelluläre Bestandteile der Probe undurchlässig ist und daß die durch enzymatische Reaktion gebildeten Reaktionsprodukte in den Reaktionsraum eindiffundieren. Dadurch, daß nun das Substrat von seinen Spaltprodukten räumlich getrennt vorliegt, kann man spezifisch die Bildung der Spaltprodukte verfolgen.In the last mentioned arrangement only such can Enzyme substrates are used, their spectral Properties become clear through the enzymatic reaction to change. This is because the light guide both the enzyme substrate and its cleavage products are optically detected. Therefore, in a further development of the invention suggested that the enzyme substrate on the inner surface one at the end of the light guide, preferably cylindrical reaction space is immobilized, the reaction space on its side facing the sample Side has an enzyme permeable membrane, which for cellular components of the sample are impermeable and that the reaction products formed by enzymatic reaction diffuse into the reaction space. Thereby, that now the substrate of its fission products spatially is present separately, you can specifically the formation of Track fission products.

Auf einfache Weise wird die optische Trennung dadurch ermöglicht, daß durch den gegebenen Austrittswinkel α des Anregungslichtes im Zusammenhang mit dem darauf abgestimmten Durchmesser und der Länge des zylindrischen Reaktionsraumes eine direkte Anregung des Enzymsubstrates vermeidbar ist. Die Zylinderwand samt dem oberflächlich aufgetragenen Substrat befindet sich nun außerhalb der durch den Austrittswinkel α gegebenen numerischen Apertur des Lichtleiters, sodaß das Substrat, solange keine enzymatische Reaktion abläuft, vom Lichtleiter nicht erfaßt wird.The optical separation is made possible in a simple manner in that a direct excitation of the enzyme substrate can be avoided by the given exit angle α of the excitation light in connection with the coordinated diameter and the length of the cylindrical reaction space. The cylinder wall together with the superficially applied substrate is now outside the numerical aperture of the light guide given by the exit angle α , so that the substrate is not covered by the light guide as long as no enzymatic reaction takes place.

Dringt nun das zu bestimmende Enzym in den Reaktionsraum ein, so findet eine enzymatische Reaktion unter Freisetzung eines Farbstoffes statt. Der Farbstoff verteilt sich im Reaktionsraum und seine Farbe bzw. Fluoreszenz wird vom Licht weiter erfaßt. Die Zunahme an Farbe bzw. Fluoreszenzintensität wird als Maß für die katalytische Enzymaktivität herangezogen.Now the enzyme to be determined penetrates into the reaction space an enzymatic reaction takes place under Release of a dye instead. The dye spreads itself in the reaction space and its color or fluorescence is further captured by the light. The increase in color or fluorescence intensity is used as a measure of the catalytic Enzyme activity used.

Die letztgenannte Anordnung weist einige prinzipielle Vorteile auf.The latter arrangement has some basic ones  Advantages on.

  • a) Enzymsubstrat und Spaltprodukt können wegen der räumlichen Trennung spektral nicht mehr überlappen, sodaß hohe Blindwerte vermieden werden.a) Enzyme substrate and cleavage product can because of the spatial Spectral separation no longer overlap, so that high blank values can be avoided.
  • b) Es können nicht nur synthetische Enzymsubstrate eingesetzt werden, sondern auch natürliche Substrate, welche mit Farbstoff markiert sind.b) Not only synthetic enzyme substrates can be used but also natural substrates, which are marked with dye.

Die folgenden Beispiele illustrieren die große Anwendungsbreite der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei fast immer die Immobilisierung durch chemische Verknüpfung von polymeren Träger, Spacergruppe, und den eigentlichen Farbstoffen erfolgt:The following examples illustrate the wide range of applications the arrangement according to the invention, being almost always the immobilization by chemical linkage of polymeric carrier, spacer group, and the actual dyes he follows:

  • 1.) Die Immobilisierung des 7-Hydroxycumarin-3-carbonsäure über eine Spacergruppe (Adipinsäure) an eine Cellulosemembran oder an die Oberfläche eines anderen OH- gruppentragenden Polymers führt zu einer Oberfläche der folgenden Struktur: Die enzymatische Spaltung der CO-O-Bindung durch ein Enzym aus einer Gruppe der Carboxylesterasen führt zur Freisetzung des Farbstoffes, welcher dann in das Blickfeld des Lichtleiters diffundiert und bestimmt wird.1.) The immobilization of 7-hydroxycoumarin-3-carboxylic acid via a spacer group (adipic acid) on a cellulose membrane or on the surface of another OH group-bearing polymer leads to a surface of the following structure: The enzymatic cleavage of the CO-O bond by an enzyme from a group of carboxylesterases leads to the release of the dye, which is then diffused into the field of view of the light guide and determined.
  • 2.) Die Immobilisierung von 3-Cyano-7-hydroxycumarin an OH-haltige Prolymere über eine CH2-CH2-CH2-CH2 Spacergruppe führt zu einem Strukturelement der folgenden chemischen Formel: Der entstehende immobilisierte Farbstoff ist ein synthetisches Substrat für Dealkylasen. Diese spalten die Ethergruppen und setzen den Fluoreszenzfarbstoff 7-Hydroxycumarin- 3-carbonsäure frei, welcher vom Lichtleiter wieder erfaßt werden kann.2.) The immobilization of 3-cyano-7-hydroxycoumarin on OH-containing polymers via a CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 spacer group leads to a structural element of the following chemical formula: The resulting immobilized dye is a synthetic substrate for dealkylases. These cleave the ether groups and release the fluorescent dye 7-hydroxycoumarin-3-carboxylic acid, which can be detected again by the light guide.
  • 3.) Untenstehend wird das Strukturelement eines auf einer Glasoberfläche immobilisierten Proteasesubstrats gezeigt:3.) Below is the structural element of one of a glass surface immobilized protease substrate:

An der Oberfläche des Reaktionsraumes kann auch ein mit einem Farbstoff markiertes natürliches Substrat immobilisiert werden, z. B. ein Protein. Dazu kann z. B. Hühnereiweiß- Lysozym an der Oberfläche der Wand immobilisiert und dann mit Fluoresceinisothiocyanat fluoreszenzmarkiert werden. Im Kontakt mit dem Enzym Trypsin wird dieses Substrat gespalten. Fluorescein und fluorescein-markierte Bruchstücke des Lysozyms diffundieren in den vom Lichtleiter optisch erfaßten Raum ein und können dort fluorimetrisch erfaßt werden.A can also be on the surface of the reaction space immobilized with a natural substrate labeled with a dye be, e.g. B. a protein. For this, e.g. B. Chicken egg white Lysozyme immobilized on the surface of the wall and then fluorescently labeled with fluorescein isothiocyanate. This substrate is cleaved in contact with the enzyme trypsin. Fluorescein and fluorescein-labeled fragments of the lysozyme diffuse optically into that of the light guide recorded space and can be measured fluorimetrically there will.

Immobilisierte Proteine sind leicht herstellbar, können aber auch käuflich erworben werden. Auch Saccaride, also zuckerartige Verbindungen sind in immobilisierter Form kommerziell erhältlich, z. B. immobilisiertes N-Acetylglucosamin, Lactose, Melibiose, N-Acetylgalactosamin, Fucose, Mannose, Cellobiose, Galactose und Glucose. Diese Materialien können an der Wand des Reaktionsraumes angebracht und mit einem Farbstoff markiert werden. Als solche Farbstoffe sind geeignet Fluorescein-isothiocyanat, Dansylchlorid, Fluorescamin, Naphthylisocyanat und Europiumchelate. Durch enzymatische Reaktion werden die markierten Moleküle freigesetzt, worauf sie in den Reaktionsraum diffundieren und vom Lichtleiter erfaßt werden können. Immobilized proteins are easy to produce, can also be purchased. Saccaride too, So sugar-like compounds are in immobilized form commercially available, e.g. B. immobilized N-acetylglucosamine, Lactose, melibiosis, N-acetylgalactosamine, fucose, Mannose, cellobiose, galactose and glucose. These materials can be attached to the wall of the reaction space and be marked with a dye. As such dyes are suitable fluorescein isothiocyanate, dansyl chloride, Fluorescamin, naphthyl isocyanate and europium chelates. By enzymatic reaction the labeled molecules are released, whereupon they diffuse into the reaction space and can be detected by the light guide.  

Das Material, von welchem der Reaktionsraum umgeben ist, kann selbst das Substrat sein. Es kann sich dabei z. B. um die Amylose, welche zu den Polyglucosiden gehört, handeln, welche an der inneren Oberfläche fluoreszenzmarkiert werden muß. Auch Polypeptide oder Fettsäureester kommen als Materialien, welche sowohl Substrate als auch Wandmaterial sind, in Frage. Natürlich kann es sich dabei nur um wasserunlösliche Materialien handeln.The material that surrounds the reaction space can be the substrate itself. It can be z. B. the amylose, which belongs to the polyglucosides, which fluorescence marks on the inner surface must become. Polypeptides or fatty acid esters also come as materials that are both substrates and wall material are in question. Of course, this can only be about trade water-insoluble materials.

Der Vorteil, der sich durch die Verwendung angefärbter natürlicher Enzymsubstrate ergibt, liegt darin, daß man auf diese Weise die hohe Spezifität ausnützen kann, welche Enzyme für natürliche Substrate besitzen. In Verbindung mit der Fluorimetrie hat man damit das Ziel einer sowohl empfindlichen als auch spezifischen Bestimmungsmethode erreicht.The benefit of using stained results in natural enzyme substrates, is that one in this way can take advantage of the high specificity which Have enzymes for natural substrates. Combined with fluorimetry has the goal of being both sensitive as well as specific method of determination.

Viele Enzyme treten nicht nur in einer Form auf, sondern bilden weitere Untergruppen. Ein typisches Beispiel dafür sind die Phosphatasen. Unter diesen gibt es solche, welche in alkalischer Lösung ein Aktivitätsmaximum besitzen, sogenannte alkalische Phosphatasen, und solche, welche in saurer Lösung ein Aktivitätsmaximum besitzen, nämlich saure Phosphatasen. Die Bestimmung der klinisch wichtigen sauren Phosphatase kann bei z. B. pH 7,4 nicht mehr erfolgen, ohne gleichzeitig die Aktivität der alkalischen Phosphatasen zumindest anteilig mitzuerfassen.Many enzymes do not only appear in one form, but also form further subgroups. A typical example of this are the phosphatases. Among these there are those which have an activity maximum in alkaline solution, So-called alkaline phosphatases, and those which in acidic solution have an activity maximum, namely acidic Phosphatases. Determining the clinically important Acid phosphatase can be used in e.g. B. pH 7.4 no longer take place without simultaneously the activity of the alkaline phosphatases to be included at least in part.

Zur Umgehung dieses Problems wird es notwendig, eine Anordnung mit zwei enzymsensitiven fiberoptischen Kathetern zu verwenden. Diese müssen sich dadurch unterscheiden, daß die beiden Enzymsubstrate am jeweiligen Ende unterschiedliche Affinität zu den Enzymen besitzen und sich auch in der maximalen Umsetzungsgeschwindigkeit unterscheiden. Die Affinität eines Enzyms zu dem Substrat wird durch die Michaelis-Menten-Konstante angegeben, die maximale Geschwindigkeit durch eine Größe, welche die maximale Umsetzungsgeschwindigkeit angibt.To get around this problem, it will be necessary to create a Arrangement with two enzyme-sensitive fiber-optic catheters to use. These must differ in that the two enzyme substrates are different at each end Possess affinity for the enzymes and also in distinguish the maximum implementation speed. The Affinity of an enzyme for the substrate is determined by the Michaelis-Menten constant indicated the maximum speed by a size representing the maximum implementation speed indicates.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung nach der Erfindung sowie die Fig. 2 bis 5 jeweils verschiedene Ausführungsformen eines Details der Fig. 1.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 5. In the drawings Fig. 1 is a schematic representation of an arrangement according to the invention and Figs. 2 to 5 respectively different embodiments of a detail of Fig. 1.

In Fig. 1 wird das aus der Lichtquelle 1 fallende Licht mit einer Kollimatorlinse 2 gesammelt und nach dem Passieren eines Filters 3 durch eine Fokussierlinse 4 in das eintrittsseitige Ende 5 eines Lichtleiters 6 eingekoppelt. Die Wellenlänge des Lichtes wird dabei mit Hilfe des Filters 3 auf das Absorptionsmaximum des durch die enzymatische Hydrolyse freigesetzten Farbstoffs eingestellt. Ein Teil des Lichtes wird durch einen Strahlenteiler 7 auf einen Referenzphotodetektor 8 gelenkt. Dieser Referenzdetektor dient dazu, Intensitätsschwankungen der Lichtquelle 1 zu eliminieren.In FIG. 1, the light falling from the light source 1 is collected with a collimator lens 2 and, after passing through a filter 3, is coupled through a focusing lens 4 into the entry-side end 5 of a light guide 6 . The wavelength of the light is adjusted with the help of the filter 3 to the absorption maximum of the dye released by the enzymatic hydrolysis. Part of the light is directed by a beam splitter 7 onto a reference photodetector 8 . This reference detector is used to eliminate fluctuations in intensity of the light source 1 .

Über den Lichtleiter 6 wird das Licht zum beispielsweise synthetischen Enzymsubstrat 9 geleitet, welches sich am austrittsseitigen Ende 10 des Lichtleiters 6 in immobilisierter Form befindet. Wird nun das Enzymsubstrat 9 durch ein entsprechendes Enzym gespalten, so wird das auftreffende Licht aufgrund der Bildung farbiger Reaktionsprodukte 9′ mehr und mehr absorbiert und somit eine Schwächung erfahren. Ist der entsprechende Farbstoff fluoreszenzfähig, so wird andererseits eine immer stärker werdende Fluoreszenzintensität zu beobachten sein.The light is guided via the light guide 6 to the synthetic enzyme substrate 9 , for example, which is located in immobilized form at the exit end 10 of the light guide 6 . If the enzyme substrate 9 is now cleaved by an appropriate enzyme, the incident light is more and more absorbed due to the formation of colored reaction products 9 ' and thus weakened. If the corresponding dye is capable of fluorescence, on the other hand an ever increasing fluorescence intensity will be observed.

Sowohl reflektiertes Licht als auch Fluoreszenzlicht werden durch denselben Lichtleiter 6 zurückgeleitet und durch die halbverspiegelte Oberfläche 11 des Strahlenteilers 7 mit Hilfe der Linsen 12, 13 auf einen Photodetektor 14 gelenkt. Mißt man die Fluoreszenz, so schaltet man zwischen Strahlenteiler 7 bzw. Linse 12 und Detektor 14 noch ein zweites optisches Filter 15, welches für reflektiertes Anregungslicht undurchlässig ist, wodurch man sehr selektiv nur das Fluoreszenzlicht erfassen kann. Das am Photodetektor 14 gemessene Signal S bzw. das am Referenzphotodetektor 8 gemessene Referenzsignal R wird verstärkt und einer hier nicht dargestellten Anzeige- bzw. Auswertevorrichtung zugeführt. Both reflected light and fluorescent light are returned through the same light guide 6 and directed through the semi-mirrored surface 11 of the beam splitter 7 with the aid of the lenses 12, 13 onto a photodetector 14 . If the fluorescence is measured, a second optical filter 15 is connected between the beam splitter 7 or lens 12 and the detector 14 , which is opaque to reflected excitation light, so that only the fluorescent light can be detected very selectively. The signal S measured at the photodetector 14 or the reference signal R measured at the reference photodetector 8 is amplified and fed to a display or evaluation device, not shown here.

Fig. 2 zeigt vergrößert das Ende 10 des Lichtleiters 6, welcher einen Kern 16 und einen Mantel 17 mit unterschiedlichem Brechungsindizes aufweist. Dabei ist das Substrat 9 auf einem dünnen Trägerfilm 18, z. B. aus Cellulose, Ionentauschermembran oder Polyacrylamid immobilisiert, welcher dann auf das austrittsseitige Ende 10 des Lichtleiters 6 aufgespannt wird. Fig. 2 shows magnified the end 10 of the light guide 6, which has a core 16 and a cladding 17 having different refractive indices. The substrate 9 is on a thin carrier film 18 , for. B. immobilized from cellulose, ion exchange membrane or polyacrylamide, which is then clamped onto the outlet end 10 of the light guide 6 .

Es ist auch möglich, das Enzymsubstrat 9, wie in Fig. 3 dargelegt, auf der äußeren Fläche 19 des zylinderförmigen Kerns 16 eines Lichtleiters 6 aufzubringen, wobei im Endbereich des Lichtleiters der Mantel 17 entfernt wird. Dabei kann der Lichtleiter 6 an seiner kreisförmigen Austrittsfläche 20 eine lichtreflektierende Kappe 21 tragen.It is also possible, as shown in FIG. 3, to apply the enzyme substrate 9 to the outer surface 19 of the cylindrical core 16 of a light guide 6 , the jacket 17 being removed in the end region of the light guide. The light guide 6 can carry a light-reflecting cap 21 on its circular exit surface 20 .

Fig. 4 zeigt wieder schematisch das Ende 10 eines Lichtleiters 6, an welchem sich ein blasenförmiger Reaktionsraum 22 befindet, welcher durch eine proteinpermeable Membran 23, z. B. aus Cellulose, begrenzt ist. Im Reaktionsraum 22 befindet sich das Enzymsubstrat 9, welches aber, da es aus relativ kleinen Molekülen aufgebaut ist, durch die Wand der Membran 23 ausdiffundieren würde. Um dies zu verhindern, wird das Enzymsubstrat 9 an ein wasserlösliches Polymer mit größeren Molekülen immobilisiert. Als Träger für die im Reaktionsraum 22 vorliegenden Enzymsubstrate kommen vor allem wasserlösliche oder quellbare Polymere in Frage. Fig. 4 shows again schematically the end 10 of a light guide 6 , on which there is a bubble-shaped reaction space 22 which is separated by a protein-permeable membrane 23 , for. B. from cellulose is limited. In the reaction space 22 there is the enzyme substrate 9 , which, however, since it is made up of relatively small molecules, would diffuse out through the wall of the membrane 23 . To prevent this, the enzyme substrate 9 is immobilized on a water-soluble polymer with larger molecules. Water-soluble or swellable polymers are particularly suitable as carriers for the enzyme substrates present in the reaction chamber 22 .

Mit der in Fig. 5 dargestellten Anordnung gelingt es, die Reaktionsprodukte 9′ vom ursprünglich vorliegenden Enzymsubstrat 9 räumlich zu trennen. Am Ende 10 eines Lichtleiters 6 befindet sich dabei ein zylindrischer Reaktionsraum 24, dessen der Probe zugewandte Seite mit einer enzympermeablen Membran 23, z. B. aus Cellulose oder porösem Polycarbonat, abgedeckt ist. An der inneren Wand 25 des den Reaktionsraum 24 bildenden Zylinders 26 befindet sich das farbige oder fluoreszierende Enzymsubstrat 9. Es ist im Gegensatz zu den vorhin beschriebenen Anordnungen nicht homogen im Reaktionsraum verteilt, sondern liegt ausschließlich an der inneren Wand 25 des Zylinders 26 chemisch, elektrostatisch, oder physikalisch immobilisiert vor.With the arrangement shown in Fig. 5 it is possible to spatially separate the reaction products 9 ' from the originally present enzyme substrate 9 . At the end 10 of a light guide 6 there is a cylindrical reaction chamber 24 , the side facing the sample with an enzyme-permeable membrane 23 , for. B. made of cellulose or porous polycarbonate. Is located on the inner wall 25 of the reaction chamber 24 forming cylinder 26, the colored or fluorescent enzyme substrate. 9 In contrast to the arrangements described above, it is not distributed homogeneously in the reaction space, but is only chemically, electrostatically or physically immobilized on the inner wall 25 of the cylinder 26 .

Sobald das zu messende Enzym entlang des Pfeilers 29 durch die Membran 23 in den Reaktionsraum 24 eintritt, findet die enzymatische Reaktion unter Freisetzung der Reaktionsprodukte 9′ statt. Die Reaktionsprodukte 9′ können sich frei im Reaktionsraum 24 bewegen und diffundieren auch in jenem Bereich der durch den Austrittswinkel α des Anregungslichtes definiert ist. Dabei ist darauf zu achten, daß der Durchmesser 27 und die Länge 28 des den Reaktionsraum begrenzenden Zylinders 26 so gewählt werden, daß das austretende Anregungslicht nicht auf die Wand des Zylinders bzw. auf das daran immobilisierte Enzymsubstrat 9 fällt.As soon as the enzyme to be measured enters the reaction space 24 along the pillar 29 through the membrane 23 , the enzymatic reaction takes place with the release of the reaction products 9 ' . The reaction products 9 ' can move freely in the reaction space 24 and also diffuse in that area which is defined by the exit angle α of the excitation light. Care should be taken to ensure that the diameter 27 and the length 28 of the cylinder 26 delimiting the reaction space are selected so that the emerging excitation light does not strike the wall of the cylinder or the enzyme substrate 9 immobilized thereon.

Claims (12)

1. Verfahren zur optischen Bestimmung der katalytischen Enzymaktivität einer Probe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Enzymsubstrat dem Ende eines Lichtleiters zugeordnet und mit der zu messenden Probe in Kontakt gebracht wird und daß die durch enzymatische Reaktion bedingte Änderung spektraler Eigenschaften des Enzymsubstrates bzw. dessen Reaktionsprodukte pro Zeiteinheit erfaßt und zur Bestimmung der Enzymaktivität herangezogen wird.1. A method for the optical determination of the catalytic enzyme activity of a sample, characterized in that an enzyme substrate is assigned to the end of an optical fiber and brought into contact with the sample to be measured and that the change in spectral properties of the enzyme substrate or its reaction products caused by the enzymatic reaction per Unit of time recorded and used to determine the enzyme activity. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch enzymatische Reaktion bedingte Änderung der Absorption des vorzugsweise synthetischen Enzymsubstrates über den Lichtleiter erfaßt und zur Bestimmung der Enzymaktivität herangezogen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the change due to enzymatic reaction the absorption of the preferably synthetic enzyme substrate detected via the light guide and for determination the enzyme activity is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch enzymatische Reaktion bedingte spektrale Änderung der Fluoreszenzstrahlung des vorzugsweise synthetischen Enzymsubstrates, beispielsweise die Änderung der Fluoreszenzintensität oder die Verschiebung des Fluoreszenzmaximums, über den Lichtleiter erfaßt und zur Bestimmung der Enzymaktivität herangezogen wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the spectral caused by enzymatic reaction Change in the fluorescence radiation of the preferably synthetic enzyme substrate, for example the Change in fluorescence intensity or shift of the fluorescence maximum, via the light guide recorded and used to determine the enzyme activity becomes. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Enzymaktivität in an sich bekannter Weise der pH-Wert der Probe gemessen wird, und daß dieser Meßwert zur Korrektur der vorab bestimmten Enzymaktivität herangezogen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that in addition to the enzyme activity in the pH of the sample is measured in a manner known per se and that this measured value for correcting the  predetermined enzyme activity is used. 5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zu messende Probe in Kontakt mit einem Enzymsubstrat steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsubstrat (9) dem Ende (10) eines Lichtleiters (6) zugeordnet ist, wobei ein Photodetektor (14) mit nachfolgender Signalauswertung vorgesehen ist, welcher das vom Enzymsubstrat (9) oder dessen Reaktionsprodukten (9′) emittierte Fluoreszenzlicht oder reflektierte Anregungslicht mißt (Fig. 1).5. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 4, wherein the sample to be measured is in contact with an enzyme substrate, characterized in that the enzyme substrate ( 9 ) is associated with the end ( 10 ) of a light guide ( 6 ), wherein A photodetector ( 14 ) with subsequent signal evaluation is provided, which measures the fluorescent light or reflected excitation light emitted by the enzyme substrate ( 9 ) or its reaction products ( 9 ' ) ( Fig. 1). 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsubstrat (9) am Ende (10) des Lichtleiters (6) chemisch oder physikalisch immobilisiert vorliegt.6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the enzyme substrate ( 9 ) at the end ( 10 ) of the light guide ( 6 ) is chemically or physically immobilized. 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsubstrat (9) auf einem dünnen Trägerfilm (18) immobilisiert vorliegt, welcher auf das Ende (10) des Lichtleiters (6) aufgespannt ist (Fig. 2).7. Arrangement according to claim 5, characterized in that the enzyme substrate ( 9 ) is immobilized on a thin carrier film ( 18 ) which is stretched onto the end ( 10 ) of the light guide ( 6 ) ( Fig. 2). 8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Oberfläche des Lichtleiters (6) bzw. der des Trägerfilms (18) und dem Enzymsubstrat (9) langkettige Spacergruppen befinden.8. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that there are long-chain spacer groups between the surface of the light guide ( 6 ) or that of the carrier film ( 18 ) and the enzyme substrate ( 9 ). 9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (10) des Lichtleiters (6) von einer einen Reaktionsraum (22) bildenden enzympermeablen Membran (23) umschlossen ist, welche das Enzymsubstrat (9) enthält und für zelluläre Bestandteile der Probe undurchlässig ist (Fig. 4).9. Arrangement according to claim 5, characterized in that the end ( 10 ) of the light guide ( 6 ) is enclosed by a reaction space ( 22 ) forming enzyme-permeable membrane ( 23 ) which contains the enzyme substrate ( 9 ) and for cellular components of the sample is impermeable ( Fig. 4). 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsubstrat (9) an ein wasserlösliches oder wasserquellbares Polymer gebunden vorliegt.10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the enzyme substrate ( 9 ) is present bound to a water-soluble or water-swellable polymer. 11. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsubstrat (9) an der inneren Oberfläche (25) eines am Ende (10) des Lichtleiters (6) angeordneten, vorzugsweise zylindrischen Reaktionsraumes (24), immobilisiert ist, wobei der Reaktionsraum (24) an seiner der Probe zugewandten Seite eine enzympermeable Membran (23) aufweist, welche für zelluläre Bestandteile der Probe undurchlässig ist und daß die durch enzymatische Reaktion gebildeten Reaktionsprodukte (9′) in den Reaktionsraum (24) eindiffundieren (Fig. 5).11. The arrangement according to claim 5, characterized in that the enzyme substrate ( 9 ) is immobilized on the inner surface ( 25 ) of a preferably cylindrical reaction space ( 24 ) arranged at the end ( 10 ) of the light guide ( 6 ), the reaction space ( 24 ) on its side facing the sample has an enzyme-permeable membrane ( 23 ) which is impermeable to cellular components of the sample and that the reaction products ( 9 ' ) formed by the enzymatic reaction diffuse into the reaction space ( 24 ) ( Fig. 5). 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch den gegebenen Austrittswinkel α des Anregungslichtes im Zusammenhang mit dem darauf abgestimmten Durchmesser (27) und der Länge (28) des zylindrischen Reaktionsraumes (24) eine direkte Anregung des Enzymsubstrates (9) vermeidbar ist (Fig. 5).12. The arrangement according to claim 11, characterized in that a direct excitation of the enzyme substrate ( 9 ) can be avoided by the given exit angle α of the excitation light in connection with the coordinated diameter ( 27 ) and the length ( 28 ) of the cylindrical reaction space ( 24 ) ( Fig. 5).
DE19873701833 1986-02-03 1987-01-23 Method for the optical determination of a catalytic enzyme activity of a sample, and an arrangement for carrying out the method Granted DE3701833A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT255/86A AT392539B (en) 1986-02-03 1986-02-03 METHOD FOR OPTICALLY DETERMINING THE CATALYTIC ENCYMACTIVITY OF A SAMPLE, AND AN ARRANGEMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3701833A1 true DE3701833A1 (en) 1987-08-06
DE3701833C2 DE3701833C2 (en) 1989-03-16

Family

ID=3485676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19873701833 Granted DE3701833A1 (en) 1986-02-03 1987-01-23 Method for the optical determination of a catalytic enzyme activity of a sample, and an arrangement for carrying out the method

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPH0697989B2 (en)
AT (1) AT392539B (en)
DE (1) DE3701833A1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0470819A2 (en) * 1990-08-10 1992-02-12 Puritan-Bennett Corporation Optical fiber sensor and method of manufacture
EP0584721A1 (en) * 1992-08-21 1994-03-02 Roche Diagnostics GmbH Analytical element for analysing a liquid specimen
EP0884584A1 (en) * 1996-02-28 1998-12-16 Laboratory of Molecular Biophotonics Method and apparatus for assaying enzymatic reaction
WO2004042377A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-21 C-Cit Ag Sensor for determining analysed substances and method for determining enzymatic activities
WO2004097036A2 (en) * 2003-04-25 2004-11-11 Medtronic, Inc. Optical detector for enzyme activation
US6858434B1 (en) * 1999-10-06 2005-02-22 Sinvent As Method for synthesis, separation and screening of a plurality of compounds in the same bulk of a stationary phase
DE102007020544A1 (en) * 2007-04-25 2008-10-30 Siemens Ag Analytical device or method for investigating the catalytic activity of surfaces
US11280949B2 (en) 2019-11-28 2022-03-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light-emitting device

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4892383A (en) * 1989-02-17 1990-01-09 Fiberchem Inc. Reservoir fiber optic chemical sensors
DE3923921A1 (en) * 1989-07-19 1991-01-24 Biotechnolog Forschung Gmbh OPTICAL BIOSENSOR
DE9110757U1 (en) * 1991-08-30 1992-02-13 Klein, Rainer, 5840 Schwerte, De
AT397458B (en) * 1992-09-25 1994-04-25 Avl Verbrennungskraft Messtech SENSOR ARRANGEMENT
DE10204531A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-21 Inst Chemo Biosensorik cover element
AU2003266899B2 (en) * 2002-09-20 2008-02-28 Queen's University At Kingston Detection of biological molecules by differential partitioning of enzyme substrates and products
KR100867703B1 (en) * 2007-10-22 2008-11-10 현대자동차주식회사 Glove box for vehicles

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD106086A1 (en) * 1973-07-16 1974-05-20
DE2948904C2 (en) * 1979-12-05 1986-06-19 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen Device for the optical measurement of concentrations of substances
GB2103786A (en) * 1981-08-14 1983-02-23 Ici Plc Fibre optic sensor

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anal. Chem. 56, 16A-34A, 1984 *
Anal. Chem. 56, 2246-2249, 1984 *
Science 224, 123-127, 1984 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0470819A3 (en) * 1990-08-10 1992-10-14 Puritan-Bennett Corporation Optical fiber sensor and method of manufacture
EP0470819A2 (en) * 1990-08-10 1992-02-12 Puritan-Bennett Corporation Optical fiber sensor and method of manufacture
EP0584721A1 (en) * 1992-08-21 1994-03-02 Roche Diagnostics GmbH Analytical element for analysing a liquid specimen
EP0884584A1 (en) * 1996-02-28 1998-12-16 Laboratory of Molecular Biophotonics Method and apparatus for assaying enzymatic reaction
EP0884584A4 (en) * 1996-02-28 1998-12-30
US6858434B1 (en) * 1999-10-06 2005-02-22 Sinvent As Method for synthesis, separation and screening of a plurality of compounds in the same bulk of a stationary phase
WO2004042377A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-21 C-Cit Ag Sensor for determining analysed substances and method for determining enzymatic activities
WO2004097036A2 (en) * 2003-04-25 2004-11-11 Medtronic, Inc. Optical detector for enzyme activation
WO2004097036A3 (en) * 2003-04-25 2005-04-14 Medtronic Inc Optical detector for enzyme activation
US7473548B2 (en) 2003-04-25 2009-01-06 Medtronic, Inc. Optical detector for enzyme activation
US8003373B2 (en) 2003-04-25 2011-08-23 Medtronic, Inc. Optical detector for enzyme activation
US8940522B2 (en) 2003-04-25 2015-01-27 Medtronic, Inc. Optical detector for use in therapy
DE102007020544A1 (en) * 2007-04-25 2008-10-30 Siemens Ag Analytical device or method for investigating the catalytic activity of surfaces
US11280949B2 (en) 2019-11-28 2022-03-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
DE3701833C2 (en) 1989-03-16
JPH0697989B2 (en) 1994-12-07
AT392539B (en) 1991-04-25
ATA25586A (en) 1990-09-15
JPS62185148A (en) 1987-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3701833C2 (en)
Andres et al. Fibre-optic pesticide biosensor based on covalently immobilized acetylcholinesterase and thymol blue
Lin Recent development and applications of optical and fiber-optic pH sensors
DE3343636C2 (en)
AT403961B (en) OPTOCHEMICAL MEASURING SYSTEM WITH A FLUORESCENCE SENSOR
Kulp et al. Polymer immobilized enzyme optrodes for the detection of penicillin
Díaz et al. Sol-gel cholinesterase biosensor for organophosphorus pesticide fluorimetric analysis
DE3343637A1 (en) SENSOR ELEMENT FOR FLUORESCENT OPTICAL MEASUREMENTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US5238809A (en) Method for optical determination of the catalytic enzyme activity and arrangement for implementing this method
EP0423632B1 (en) Substrates for hydrolases
EP0606327B1 (en) SENSOR MEMBRANE FOR DISPLAYING THE pH-VALUE OF A SAMPLE, METHOD OF MANUFACTURING THE MEMBRANE, AND ITS USE
EP1531331A2 (en) Method for the determination of an analyte by means of an extraction layer
EP0883393B1 (en) Self-adhesive indicator
KR101042043B1 (en) Optical detection of glycated hemoglobin using azo-boronic acid dye
DE10251893A1 (en) Optical sensor, for quantitative measurement of enzyme activities, has a transparent layer on a carrier with a grid between them to switch electromagnetic waves on/off as a disposable chip
Hinterwirth et al. Analytical methods for detection of small amounts of amino groups on solid surfaces: a survey
DE10152994A1 (en) Method for the simultaneous optical determination of pH and dissolved oxygen
Li et al. Determination of bilirubin by fiberoptic biosensor
JPH05504263A (en) Measurement of bacterial carbon dioxide production in isolated fluorophores by monitoring absorbance-controlled changes in fluorescence
EP0350808B1 (en) Method for detecting substances with hydrolase activity
Pandey et al. An evanescent wave sensor for the detection of organophosphorus compounds based on the inhibition of cholinesterase
DD296757A5 (en) FIBER OPTIC MEASURING DEVICE
Mueller et al. Multicomponent fiber optical biosensor for use in hemodialysis monitoring
Kovbasnjuk et al. Diffusion of small solutes in the lateral intercellular spaces of MDCK cell epithelium grown on permeable supports
KR20030031878A (en) Device for testing samples of small volumes (1 to 100 ㎕)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: KATSCHER HABERMANN, PATENTANWAELTE, 64291 DARMSTADT

8339 Ceased/non-payment of the annual fee