RU2133033C1 - Method of diagnosis of organism pathology - Google Patents

Method of diagnosis of organism pathology Download PDF

Info

Publication number
RU2133033C1
RU2133033C1 RU97112515/14A RU97112515A RU2133033C1 RU 2133033 C1 RU2133033 C1 RU 2133033C1 RU 97112515/14 A RU97112515/14 A RU 97112515/14A RU 97112515 A RU97112515 A RU 97112515A RU 2133033 C1 RU2133033 C1 RU 2133033C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coap
biological fluids
organism
pathology
aop
Prior art date
Application number
RU97112515/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97112515A (en
Inventor
лов С.А. Завь
С.А. Завьялов
лова Л.М. Завь
Л.М. Завьялова
нов В.М. Бу
В.М. Буянов
А.А. Мильчаков
Original Assignee
Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова
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 Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова filed Critical Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова
Priority to RU97112515/14A priority Critical patent/RU2133033C1/en
Publication of RU97112515A publication Critical patent/RU97112515A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133033C1 publication Critical patent/RU2133033C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biology, medicine. SUBSTANCE: method involves determination of reaction rate of superoxide anion-radicals with different biological fluids using semiconductive chemical sensor of n-type (zinc oxide). EFFECT: decreased time of study. 2 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к биологии и медицине и может быть использовано как для диагностики патологии, так и для исследования процессов жизнедеятельности организма. The invention relates to biology and medicine and can be used both for the diagnosis of pathology and for the study of the vital processes of the body.

Известно, что супероксидный анион-радикал (O2-)(COAP) принимает активное участие в нормальных и патологических процессах жизнедеятельности организма. С его участием связывают ферментативные реакции, катализируемые оксиредуктазами, взаимодействие гемов с кислородом, проблемы фагоцитоза [1].It is known that the superoxide anion radical (O 2 - ) (COAP) is actively involved in the normal and pathological processes of the body. With his participation, enzymatic reactions catalyzed by oxyreductases, the interaction of hemes with oxygen, and problems of phagocytosis are associated [1].

Однако в указанной выше работе не исследовались реакции COAP с биологическими жидкостями, полученными непосредственно из организма, и не выявлялась специфика реакций COAP с компонентами биологических жидкостей здорового и больного организма. Такие исследования не проводились из-за сложности определения концентрации COAP и продуктов реакции. However, in the above work, COAP reactions with biological fluids obtained directly from the body were not studied, and the specificity of COAP reactions with components of biological fluids of a healthy and diseased organism was not revealed. Such studies have not been conducted because of the difficulty in determining the concentration of COAP and reaction products.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является работы [2], где показано, что антиоксидантные потенциалы, определяемые как скорость реакции эритроцитов крови здоровых мышей и онкобольных с органической гидроперекисью, различаются. Однако в [2] антиоксидантный потенциал вводится искусственно по реакции эритроцитов с окислителем, не участвующим в жизнедеятельности организма. Такой способ был использован из-за невозможности физическими методами различать окисленные эритроциты от неокисленных, а также отсутствия экспрессных методов контроля свободнорадикальных продуктов в жидкой фазе. The closest solution to the proposed invention is the work [2], where it is shown that the antioxidant potentials, defined as the reaction rate of red blood cells of healthy mice and cancer patients with organic hydroperoxide, differ. However, in [2], the antioxidant potential is introduced artificially by the reaction of red blood cells with an oxidizing agent that is not involved in the life of the body. This method was used due to the impossibility of physical methods to distinguish between oxidized red blood cells and non-oxidized, as well as the lack of rapid methods for controlling free radical products in the liquid phase.

Технической задачей данного изобретения является экспрессное определение непосредственного значения антиоксидантного потенциала биологических жидкостей и их компонентов. The technical task of this invention is the rapid determination of the direct value of the antioxidant potential of biological fluids and their components.

Это достигается тем, что для экспрессного определения непосредственного значения антиоксидантного потенциала биологических жидкостей и их компонентов производится измерение прямым методом относительной скорости реакции указанных веществ с COAP, т.е. окислителем, непосредственно участвующим в жизнедеятельности организма. Для экспрессного определения скорости окисления используется полупроводниковый химический сенсор, стационарная электропроводность которого пропорциональная концентрации COAP в жидкой среде. Стационарная концентрация COAP в биологических жидкостях поддерживается соответствующими ферментами, ответственными за образование и гибель O2-[1]. Следовательно, скорость взаимодействия COAP с биологическими жидкостями может характеризовать как жизнестойкость, так и указывать на патологические изменения в нем.This is achieved by the fact that for the express determination of the direct value of the antioxidant potential of biological fluids and their components, a direct method is used to measure the relative reaction rate of these substances with COAP, i.e. an oxidizing agent directly involved in the life of the body. For express determination of the oxidation rate, a semiconductor chemical sensor is used, whose stationary conductivity is proportional to the concentration of COAP in the liquid medium. The stationary concentration of COAP in biological fluids is supported by the corresponding enzymes responsible for the formation and death of O 2 - [1]. Consequently, the rate of interaction of COAP with biological fluids can characterize both viability and indicate pathological changes in it.

Новизной предлагаемого изобретения в отличие от прототипа (антиоксидантный потенциал вводится искусственно по реакции эритроцитов с окислителем, не участвующим в жизнедеятельности организма) является экспрессное определение непосредственного значения антиоксидантного потенциала биологических жидкостей и их компонентов путем измерения прямым методом относительной скорости реакции указанных веществ COAP. The novelty of the present invention, in contrast to the prototype (the antioxidant potential is introduced artificially by the reaction of red blood cells with an oxidizing agent that is not involved in the life of the body) is the express determination of the direct value of the antioxidant potential of biological fluids and their components by direct measurement of the relative reaction rate of these substances COAP.

Известно много работ, в которых говорится о важной роли O2-, принимающих активное участие в нормальных и патологических процессах жизнедеятельности организма, однако ни в одной из них не исследовались реакции COAP с биологическими жидкостями, полученными непосредственно из животного организма. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень".There are many works that speak of the important role of O 2 - , which take an active part in normal and pathological processes of the body’s life, however, none of them investigated COAP reactions with biological fluids obtained directly from an animal organism. This allows us to conclude that the proposed invention meets the criterion of "inventive step".

В качестве датчика COAP использовался полупроводниковый химический сенсор - тонкая поликристаллическая пленка оксида цинка, хорошо зарекомендовавшая себя в физико-химических исследованиях [3]. Оказалось, что в данном случае, как и для других активных частиц, выполняется соотношение, связывающее концентрацию COAP в растворе с электропроводностью сенсора
Δσ/σ0 = K[O - 2 ]α,
где Δσ = |σ-σ0|, σ0 - начальное значение электропроводности сенсора при нулевой концентрации COAP σ - стационарное значение электропроводности сенсора при определенной концентрации COAP. K-константа, определяется для каждого сенсора экспериментально, α меняется в пределах 0 < α < 1 и зависит от конкретной пары адсорбент-абсорбат.
As a COAP sensor, a semiconductor chemical sensor was used - a thin polycrystalline film of zinc oxide, which has proven itself in physical and chemical studies [3]. It turned out that in this case, as for other active particles, the relation between the concentration of COAP in the solution and the conductivity of the sensor
Δσ / σ 0 = K [O - 2 ] α ,
where Δσ = | σ-σ 0 |, σ 0 is the initial value of the sensor conductivity at zero COAP concentration σ is the stationary value of the sensor conductivity at a certain COAP concentration. The K-constant is determined experimentally for each sensor, α varies in the range 0 <α <1 and depends on the particular adsorbent-absorbate pair.

Установка для генерации COAP представляет собой электролизер с ртутным катодом и платиновым анодом, через катодную область барботируется кислород. В качестве электролита использовался раствор перхлората тетрабутил аммония (ПХТБА) в диметилформамиде (ДМФА). В такой системе (ПХТБА/ДМФА) известно [4] , что в катодной области образуется только COAP, причем количество его связано с величиной и длительностью электролиза законом Фарадея. Обогащение катодной области COAP производилось в течение 2 - 6 часов при силе тока 0,5 мА. При этом концентрация COAP составляла ≈ 1019-5•1019 см-3.The COAP generation facility is an electrolyzer with a mercury cathode and a platinum anode, oxygen is bubbled through the cathode region. A solution of tetrabutyl ammonium perchlorate (PCTBA) in dimethylformamide (DMF) was used as an electrolyte. In such a system (PCTBA / DMF) it is known [4] that only COAP is formed in the cathode region, and its amount is related to the magnitude and duration of electrolysis by the Faraday law. The enrichment of the cathode region of COAP was performed for 2-6 hours at a current strength of 0.5 mA. The concentration of COAP was ≈ 10 19 -5 • 10 19 cm -3 .

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

1. После проведения электролиза отбиралась проба 1-8 мл раствора, обогащенного COAP, и переносилась в пробирку, где определялся отклик электропроводности сенсора. 1. After electrolysis, a sample of 1-8 ml of a solution enriched in COAP was taken and transferred to a test tube, where the response of the conductivity of the sensor was determined.

На фиг. 1 показана зависимость относительной электропроводности сенсора от концентрации COAP в растворе ПХТБА/ДМФА. Из калибровочной кривой (фиг. 1) видно, что сенсор является линейным датчиком концентрации COAP в растворе ПХТБА/ДМФА в указанных пределах концентраций COAP. In FIG. Figure 1 shows the dependence of the relative electrical conductivity of the sensor on the concentration of COAP in a solution of PCTBA / DMF. From the calibration curve (Fig. 1) it can be seen that the sensor is a linear sensor of the concentration of COAP in a solution of PCTBA / DMF in the specified range of COAP concentrations.

На фиг. 2 показано время установления стационарной электропроводности сенсора при ступенчатом изменении концентрации COAP в растворе ПХТБА/ДМФА, составляющее 90 сек, что удобно для измерения скорости реакции COAP с различными веществами. In FIG. Figure 2 shows the time it takes to establish the stationary electrical conductivity of the sensor with a stepwise change in the concentration of COAP in the PCTBA / DMF solution, which is 90 sec, which is convenient for measuring the reaction rate of COAP with various substances.

Время жизни (τ) COAP в таком растворе при температуре 20oC составляет ≈ 6,3 часа, что согласуется с [1].The lifetime (τ) of COAP in such a solution at a temperature of 20 o C is ≈ 6.3 hours, which is consistent with [1].

2. То же, что в п. 1, но к отобранной пробе, обогащенной COAP, добавляют биологические жидкости в количестве (подобранном опытным путем для удобства работы) 0,4 об.% и измеряют относительную скорость реакции COAP с кровью, ее компонентами, мочой или другими словами определяют антиоксидантный потенциал (АОП) крови, ее компонентов, мочи. 2. The same as in paragraph 1, but to the selected sample enriched in COAP, add biological fluids in an amount (experimentally selected for convenience) of 0.4 vol.% And measure the relative reaction rate of COAP with blood, its components, urine or in other words determine the antioxidant potential (AOP) of the blood, its components, urine.

В таблице 1 представлены АОП биологических жидкостей. Значения АОП нормировались по АОП крови практически здорового человека (см. в конце описания). Table 1 presents AOP of biological fluids. AOP values were normalized by AOP of blood of a healthy person (see the end of the description).

Из таблицы 1 видно, что исследуемые нами биологические жидкости имеют разные значения АОП. Однако эксперимент показал, что АОП крови двух практически здоровых людей имеют близкие значения, но у онкобольного АОП крови на 30% выше, чем у здорового, что отражено в таблице 1. Table 1 shows that the biological fluids studied by us have different AOP values. However, the experiment showed that the AOP of the blood of two practically healthy people have close values, but the cancer of the patient with AOP is 30% higher than that of a healthy one, which is shown in Table 1.

В таблице 2 представлены АОП мочи здоровых и больных людей. Нормирование АОП производилось по АОП практически здорового человека (см. в конце описания). Table 2 presents AOP of the urine of healthy and sick people. AOP normalization was carried out according to AOP of a practically healthy person (see the end of the description).

Как и в исследованиях с кровью, АОП мочи двух практически здоровых имеют близкие значения. As in studies with blood, AOP of the urine of two almost healthy urines is close.

Из приведенных выше данных следует, что АОП может характеризовать как состояние здорового организма, так и указывать на патологию в нем. From the above data it follows that AOP can characterize both the state of a healthy organism and indicate a pathology in it.

Claims (1)

Способ диагностики патологии организма путем измерения антиоксидантного потенциала биологической жидкости по увеличению скорости ее реакции с химически активным веществом, отличающийся тем, что для экспрессорного определения непосредственного значения антиоксидантного потенциала измеряют относительную скорость реакции супероксидного анион-радикала с биологическими жидкостями с помощью полупроводникового химического сенсора п-типа (оксид цинка). A method for diagnosing an organism’s pathology by measuring the antioxidant potential of a biological fluid to increase the rate of its reaction with a chemically active substance, characterized in that for the expressive determination of the direct value of the antioxidant potential, the relative reaction rate of the superoxide anion radical with biological fluids is measured using a p-type semiconductor chemical sensor (zinc oxide).
RU97112515/14A 1997-07-21 1997-07-21 Method of diagnosis of organism pathology RU2133033C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97112515/14A RU2133033C1 (en) 1997-07-21 1997-07-21 Method of diagnosis of organism pathology

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97112515/14A RU2133033C1 (en) 1997-07-21 1997-07-21 Method of diagnosis of organism pathology

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97112515A RU97112515A (en) 1999-06-10
RU2133033C1 true RU2133033C1 (en) 1999-07-10

Family

ID=20195536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97112515/14A RU2133033C1 (en) 1997-07-21 1997-07-21 Method of diagnosis of organism pathology

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133033C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465594C1 (en) * 2011-09-29 2012-10-27 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УХА, ГОРЛА, НОСА И РЕЧИ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИИ (СПб НИИ ЛОР Минздравсоцразвития России) Diagnostic technique for acute and chronic rhinosinusitis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2. Кондакова И.В. и др. Утилизация органической гидроперекиси эритроцитами крови мышей при злокачественном росте: Сб. Актуальные проблемы современной онкологии. - Томск, вып.11, 1994, с. 125 - 130. 3. Мясников И.А. и др. Полупроводниковые химические сенсоры в физико-химических исследованиях. - М.: Наука, 1991, 300 с. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465594C1 (en) * 2011-09-29 2012-10-27 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УХА, ГОРЛА, НОСА И РЕЧИ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИИ (СПб НИИ ЛОР Минздравсоцразвития России) Diagnostic technique for acute and chronic rhinosinusitis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lambrechts et al. Biosensors: microelectrochemical devices
Yokus et al. Wearable multiplexed biosensor system toward continuous monitoring of metabolites
Claremont et al. Potentially-implantable, ferrocene-mediated glucose sensor
Gamella et al. A novel non-invasive electrochemical biosensing device for in situ determination of the alcohol content in blood by monitoring ethanol in sweat
US5030333A (en) Polarographic method for measuring both analyte and oxygen with the same detecting electrode of an electroenzymatic sensor
Clark Jr et al. Differential anodic enzyme polarography for the measurement of glucose
Campanella et al. New biosensor for superoxide radical used to evidence molecules of biomedical and pharmaceutical interest having radical scavenging properties
Soldatkin et al. Creatinine sensitive biosensor based on ISFETs and creatinine deiminase immobilised in BSA membrane
Liebisch et al. Zero-consumption Clark-type microsensor for oxygen monitoring in cell culture and organ-on-chip systems
JP2009536441A (en) Embedded voltaic battery
Khubutiya et al. Measurements of platinum electrode potential in blood and blood plasma and serum
EP2909606B1 (en) Device and methods of using device for detection of aminoacidopathies
Brainina et al. Platinum electrode regeneration and quality control method for chronopotentiometric and chronoamperometric determination of antioxidant activity of biological fluids
Stanković et al. Screen printed diamond electrode as efficient “point-of-care” platform for submicromolar determination of cytostatic drug in biological fluids and pharmaceutical product
Enomoto et al. Real‐Time Skin Lactic Acid Monitoring System for Assessment of Training Intensity
Quezada et al. A novel platform of using copper (II) complex with triazole-carboxilated modified as bidentated ligand SPCE for the detection of hydrogen peroxide in milk
Chen et al. Versatile sweat bioanalysis on demand with hydrogel-programmed wearables
Wang et al. Oxygen-independent poly (dimethylsiloxane)-based carbon-paste glucose biosensors
US20220308046A1 (en) Oxidase-based chemiluminescence assay of phagocytic leukocytes in whole blood and body fluids applicable to point-of-care (poc) diagnostic testing point-of-care (poc) measurement of absolute neutrophil function (anf)
RU2133033C1 (en) Method of diagnosis of organism pathology
Xu et al. Simultaneous determination of 5-hydroxyindoleacetic acid and 5-hydroxytryptamine in urine samples from patients with acute appendicitis by liquid chromatography using poly (bromophenol blue) film modified electrode
Deng et al. On-line removal of redox-active interferents by a porous electrode before amperometric blood glucose determination
JP2009236893A (en) Electrochemical biosensor for measuring ultratrace histamine (improved type) and ultratrace antibiotic measuring system using this sensor
US20200264133A1 (en) Methods and devices for the separation, detection and measurement of molecules in liquid samples
Bolshakov et al. Catalase activity of cytochrome c oxidase assayed with hydrogen peroxide-sensitive electrode microsensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040722