RU117012U1 - УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ НА ОСНОВЕ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ PENICILLIUM ADAMETZII И pH-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА - Google Patents
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ НА ОСНОВЕ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ PENICILLIUM ADAMETZII И pH-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА Download PDFInfo
- Publication number
- RU117012U1 RU117012U1 RU2011152459/15U RU2011152459U RU117012U1 RU 117012 U1 RU117012 U1 RU 117012U1 RU 2011152459/15 U RU2011152459/15 U RU 2011152459/15U RU 2011152459 U RU2011152459 U RU 2011152459U RU 117012 U1 RU117012 U1 RU 117012U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glucose
- determining
- bioreceptor
- sensitive field
- basis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Устройство для определения содержания глюкозы в пищевых продуктах, ферментационных процессах и в физиологических жидкостях, содержащее измерительную кювету с магнитной мешалкой, биосенсор, состоящий из рН-чувствительного полевого транзистора с размещенным на нем биорецептором и выполненным с возможностью размещения его в измерительной кювете и подключения к блоку регистрации обработки данных на базе компьютера, в качестве биорецептора использована иммобилизованная на носителе глюкозооксидаза, синтезированная штаммом Penicillium adametzii F-3298 Д.
Description
Полезная модель относится к биосенсорным аналитическим устройствам с областью применения в биотехнологии, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Биосенсор может быть использован для определения содержания глюкозы в пищевых продуктах, ферментационных процессах, а также в физиологических жидкостях.
В предлагаемой полезной модели в качестве биологически чувствительного элемента используется иммобилизованная ГОД (синтезированная штаммом Penicillium adametzii F-3298 Д), в качестве преобразователя применяется pH-чувствительный полевой транзистор (ПТ).
Ниже перечислены аналоги предлагаемого биосенсора на основе ПТ.
Два ион-селективных полевых транзистора, один из которых содержал пероксидазу, иммобилизованную в гель бычьего сывороточного альбумина, а второй глюкозооксидазу и уреазу, коиммобилизованные в полимерную пленку, были использованы для определения глюкозы (1-10 мМ), аскорбиновой кислоты (0.25-2 мМ) и лимонной кислоты (5-100 мМ) в составе фруктовых напитков (Volotovsky, V. and N. Kim (1998). "Determination of glucose, ascorbic and citric acids by two-ISFET multienzyme sensor." Sensors and Actuators B: Chemical 49(3): 253-257.)
В работе (Kharitonov, A.B., M. Zayats, et al. (2000). "Enzyme monolayer-functionalized field-effect transistors for biosensor applications." Sensors and Actuators B: Chemical 70: 222-231) затворная область ион-селективного полевого транзистора была модифицирована ферментным монослоем. Сборка биокаталитического слоя включала начальную силанизацию Al2O3-затвора 3-аминопропилтриэтоксисиланом с последующей активацией аминогрупп глутаровым альдегидом и ковалентной привязкой фермента на затворной области. Для образования биокаталитических матриц использовали уреазу, глюкозооксидазу, ацетилхолинэстеразу и α-химотрипсин. Преимуществом данного типа биосенсора являлось быстрое время ответа (десятки секунд).
В качестве прототипа использован биосенсор на основе ПТ и глюкозооксидазы, иммобилизованной с использованием бычьего сывороточного альбумина и глутарового альдегида представлен в работе (Soldatkin, A.P., A.V.El'skaya, et al. (1993). "Glucose-sensitive field-effect transistor with additional Nafion membrane: Reduction of influence of buffer capacity on the sensor response and extension of its dynamic range." Analvtica Chimica Acta 283(2): 695-701). Дополнительное использование мембран Nafion позволяло увеличить диапазон детекции до 10 мМ глюкозы. Время отклика составляло 30 с. Глюкозооксидаза выделена из Penicillium vitale.
В отличие от вышеуказанного прототипа в предлагаемой модели используется фермент - глюкозооксидаза, синтезируемая штаммом Penicillium adametzii F-3298 Д.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании рецепторного элемента для биосенсора по определению глюкозы и применении в таких областях как пищевая промышленность, биотехнология, медицина и сельское хозяйство.
Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в том, что предлагаемый рецепторный элемент позволяет исследовать кинетические параметры фермента и обладает малым временем ответа, в шесть раз меньшим, чем модели прототипа.
Сущность полезной модели заключается в том, что биорецептор, содержащий иммобилизованный на носителе фермент - глюкозооксидазу -сопряжен с ПТ.
Биосенсор работает следующим образом. Биокаталитические трансформации, инициируемые ферментом, изменяют pH на поверхности затвора транзистора путем генерации протонов. Эти изменения pH влияют на потенциал поверхности затвора и приводят к изменению тока стока. Окисление глюкозы до глюконовой кислоты с сопутствующим образованием H2O2 приводит к выделению протонов в раствор электролита, вызывая увеличение кислотности (подкисление) поверхности затвора. При этом pH-чувствительный ПТ (1) укреплен на основании (2) и подключен в измерительную цепь через разъем (3). На затворной области транзистора находится биорецептор (4), укрепленный на поверхности транзистора с помощью фиксатора (5). Транзистор погружен в измерительную ячейку (6) с буферным раствором (Фиг.1).
Формирование биорецептора осуществляют отдельно от транзистора. Иммобилизацию глюкозооксидазы выполняли на нитроцеллюлозной мембране Millipore (тип SC, диаметр пор 0.8 мкм, Sigma-Aldrich Corporation) кросс-сшивкой глутаровым альдегидом. Мембрану фиксировали на затворной зоне полевого транзистора. Измерения выполняли в кювете объемом 3 мл. В качестве среды измерения использовали 1 мМ NaCl. Введение глюкозы приводило к изменению pH мембраны и соответственно, к генерации сигнала. Регистрируют базовый уровень электрического сигнала.
На основании полученных данных строят калибровочную кривую (Фиг.2).
Для определения неизвестной концентрации глюкозы после стабилизации базовой линии добавляют раствор неизвестной концентрации и затем по калибровочной кривой (Фиг.2), отражающей зависимость сигнала сенсора от концентрации глюкозы, определяют концентрацию глюкозы в анализируемом образце.
Принципиальными особенностями, отличающими предлагаемый биосенсор от известных устройств для определения глюкозы является применение в биорецепторе глюкозооксидазы, продуцируемой штаммом Penicillium adametzii F-3298 Д.
Диапазон количественного определения глюкозы составил 1-100 мМ. Время измерения одного образца - 1-5 с.Кажущиеся значения Vmax и KM при аппроксимации кривой уравнением Михаэлиса-Ментен составили 17.1±6.1 мВ и 71.3±57.3 мМ, соответственно.
На фиг.1 представлена схема биосенсора на основе pH-чувствительного полевого транзистора для определения глюкозы, а - вид сбоку, б - вид спереди.
На фиг.2 приведена калибровочная кривая биосенсора для определения глюкозы.
Таким образом, разработан биосенсор для определения глюкозы, который обеспечивает быстрое определение содержания глюкозы в образце без использования сложного дорогостоящего оборудования. Формирование биорецептора отдельно от транзистора позволяет избежать процедуры регенерации поверхности транзистора после использования и сокращает время анализа.
Claims (1)
- Устройство для определения содержания глюкозы в пищевых продуктах, ферментационных процессах и в физиологических жидкостях, содержащее измерительную кювету с магнитной мешалкой, биосенсор, состоящий из рН-чувствительного полевого транзистора с размещенным на нем биорецептором и выполненным с возможностью размещения его в измерительной кювете и подключения к блоку регистрации обработки данных на базе компьютера, в качестве биорецептора использована иммобилизованная на носителе глюкозооксидаза, синтезированная штаммом Penicillium adametzii F-3298 Д.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011152459/15U RU117012U1 (ru) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ НА ОСНОВЕ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ PENICILLIUM ADAMETZII И pH-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011152459/15U RU117012U1 (ru) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ НА ОСНОВЕ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ PENICILLIUM ADAMETZII И pH-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU117012U1 true RU117012U1 (ru) | 2012-06-10 |
Family
ID=46680394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011152459/15U RU117012U1 (ru) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ НА ОСНОВЕ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ PENICILLIUM ADAMETZII И pH-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU117012U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204222U1 (ru) * | 2020-11-16 | 2021-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Устройство для определения содержания глюкозы в водных средах |
-
2011
- 2011-12-22 RU RU2011152459/15U patent/RU117012U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204222U1 (ru) * | 2020-11-16 | 2021-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Устройство для определения содержания глюкозы в водных средах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Goriushkina et al. | Application of amperometric biosensors for analysis of ethanol, glucose, and lactate in wine | |
Verma et al. | L-arginine biosensors: A comprehensive review | |
Sharma et al. | Biomolecules for development of biosensors and their applications | |
Rahman et al. | Electrochemical sensors based on organic conjugated polymers | |
Liu et al. | Electrochemical immunosensor based on the chitosan-magnetic nanoparticles for detection of tetracycline | |
Trivedi et al. | Potentiometric biosensor for urea determination in milk | |
Dhawan et al. | Recent developments in urea biosensors | |
CN105158451B (zh) | 在电极表面附近产生pH/离子浓度梯度以调节生物分子相互作用的方法 | |
Yotter et al. | Sensor technologies for monitoring metabolic activity in single cells-part II: nonoptical methods and applications | |
Qu et al. | A micro-potentiometric hemoglobin immunosensor based on electropolymerized polypyrrole–gold nanoparticles composite | |
McKenzie et al. | Real-time monitoring of cellular bioenergetics with a multianalyte screen-printed electrode | |
Rahman | Reusable and mediator-free cholesterol biosensor based on cholesterol oxidase immobilized onto TGA-SAM modified smart bio-chips | |
KR100860958B1 (ko) | 광학센서막 부착형 다채널 소형 생물반응기 | |
Shams et al. | Application of biosensors in food quality control | |
CN101532980B (zh) | 检测志贺氏菌的酶免疫传感器及其制备方法和运用 | |
Majer-Baranyi et al. | Application of electrochemical biosensors for determination of food spoilage | |
KR100866524B1 (ko) | 형광염료 및 효소의 고정화를 위한 졸-겔 조성물, 및 이를이용한 검출키트 및 방법 | |
Melman et al. | Phenylalanine biosensor based on a nanostructured fiberglass paper support and fluorescent output signal readable with a smartphone | |
Teepoo et al. | Reusable optical biosensor based on poly (vinyl) alcohol-chitosan cryogel with incorporated magnetic nanoparticles for the determination of sucrose in sugar cane and sugar | |
RU117012U1 (ru) | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ НА ОСНОВЕ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ PENICILLIUM ADAMETZII И pH-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА | |
Molinnus et al. | Towards an adrenaline biosensor based on substrate recycling amplification in combination with an enzyme logic gate | |
RU117011U1 (ru) | Устройство для определения содержания глюкозы на основе глюкозооксидазы penicillium adametzii и кислородного электрода типа кларка | |
Vasilescu et al. | Electrochemical impedance spectroscopy investigations focused on food allergens | |
Mansur et al. | Multi-enzymatic systems with designed 3D architectures for constructing food bioanalytical sensors | |
Apetrei et al. | Biosensors in food PDO authentication |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201223 |