RU2386135C2 - Method for electrochemical detection of specific biomolecules, device for implementation thereof and version thereof - Google Patents

Method for electrochemical detection of specific biomolecules, device for implementation thereof and version thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2386135C2
RU2386135C2 RU2008118769/15A RU2008118769A RU2386135C2 RU 2386135 C2 RU2386135 C2 RU 2386135C2 RU 2008118769/15 A RU2008118769/15 A RU 2008118769/15A RU 2008118769 A RU2008118769 A RU 2008118769A RU 2386135 C2 RU2386135 C2 RU 2386135C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
biological sample
working electrode
cell
buffer solution
Prior art date
Application number
RU2008118769/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008118769A (en
Inventor
Алина Александровна Кузнецова (RU)
Алина Александровна Кузнецова
Original Assignee
Алина Александровна Кузнецова
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 Алина Александровна Кузнецова filed Critical Алина Александровна Кузнецова
Priority to RU2008118769/15A priority Critical patent/RU2386135C2/en
Publication of RU2008118769A publication Critical patent/RU2008118769A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386135C2 publication Critical patent/RU2386135C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: there is offered method of electrochemical detection of specific biomolecules in a biological sample, and also a device for implementation thereof. In a measuring cell when stirred an immune complex is formed on an electrode surface; an electrode is washed with a buffer solution; marked antibodies are added. There is also provided contact of a biosensor with a reference biological sample; te cell is washed once more, current is detected on an exploring electrode with controlling temperature of the biological sample. The device for electrochemical detection of specific biomolecules comprises a measurement chamber accommodating an exploring electrode, an auxiliary electrode and a reference electrode, a temperature probe. Alternatively, the device has one more temperature probe mounted in close proximity to the exploring electrode.
EFFECT: method allows improving reliability of diagnostic results, extending range of detected objects.
6 cl, 3 ex, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, биотехнологии, а именно к способам лабораторных исследований и анализов различных биологических жидкостей, проводимых с целью медицинской диагностики, в частности для диагностики инфаркта миокарда.The invention relates to the field of medicine, biotechnology, and in particular to methods of laboratory research and analysis of various biological fluids carried out for the purpose of medical diagnosis, in particular for the diagnosis of myocardial infarction.

Известен способ количественного электрохимического анализа биомолекул (см. патент № 2161653 от 28.04.98). Данный способ предусматривает формирование биосенсора путем нанесения на поверхность потенциометрического электрода в ходе электрохимического синтеза из раствора мономера пленки электропроводящего полимера, осуществление контакта биосенсора с образцом исследуемой жидкости, составление электрохимической измерительной ячейки из погруженных в буферный раствор и связанных измерительным устройством биосенсора и электрода сравнения, регистрацию посредством измерительного устройства потенциала биосенсора относительно электрода сравнения в буферном растворе, регистрацию посредством измерительного устройства изменения потенциала биосенсора при скачкообразном изменении ионной силы буферного раствора при постоянном значении величины его pH. В способе допируют электропроводящий полимер на стадии электрохимического синтеза анионами, обладающими наибольшей способностью к ионному обмену с окружающим полимер раствором, иммобилизуют в/на пленку электропроводящего полимера авидин или стрептавидин, для иммобилизации на пленку электропроводящего полимера используют биотинилированные аффинные биорецепторы, используют дополнительные меченые биорецепторы, перед составлением электрохимической ячейки осуществляют контакт биосенсора с биотинилированными аффинными биорецепторами, перед измерением потенциала биосенсора в буферном растворе осуществляют контакт биосенсора с дополнительными мечеными биорецепторами, регистрацию изменения потенциала биосенсора осуществляют при изменении состава буферного раствора.A known method for the quantitative electrochemical analysis of biomolecules (see patent No. 2161653 from 04/28/98). This method provides for the formation of a biosensor by applying a film of an electrically conductive polymer to the surface of a potentiometric electrode during electrochemical synthesis from a monomer solution, contacting the biosensor with a sample of the studied liquid, compiling an electrochemical measuring cell from a biosensor and a reference electrode connected to the measuring device, recording by measuring device of the biosensor potential relative to the electrode changes in the buffer solution, registration by means of a measuring device of a change in the biosensor potential with a stepwise change in the ionic strength of the buffer solution at a constant value of its pH. In the method, the electrically conductive polymer is doped at the stage of electrochemical synthesis with anions that are most capable of ion exchange with the solution surrounding the polymer, the avidin or streptavidin are immobilized onto the film of the electrically conductive polymer, biotinylated affinity bioreceptors are used to immobilize the electrically conductive polymer film, additional labeled bioreceptors are used, additional labeled bioreceptors are used By compiling an electrochemical cell, the biosensor is contacted with biotinylated affinity bioreceptors Ami, before measuring the biosensor potential in the buffer solution, the biosensor is contacted with additional labeled bioreceptors, the change in the biosensor potential is recorded when the composition of the buffer solution changes.

Существенным недостатком всех потенциометрических систем, основанных на описанных принципах, является их чувствительность к буферной емкости раствора, что заметно ограничивает их применение (в частности и для инфакрта миокарда, т. к. фермент в периферическую кровь выбрасывается в малых количествах, для определения которых необходимо обеспечить максимально возможную чувствительность при минимальной погрешности). Чувствительность потенциометрического метода невысока. Также к недостаткам стоит отнести сложность и невысокую технологичность процесса изготовления биосенсора.A significant drawback of all potentiometric systems based on the described principles is their sensitivity to the buffer capacity of the solution, which significantly limits their use (in particular for myocardial infarction, since the enzyme is released into peripheral blood in small quantities, to determine which it is necessary to ensure maximum possible sensitivity with minimal error). The sensitivity of the potentiometric method is low. Also, the disadvantages include the complexity and low adaptability of the biosensor manufacturing process.

Самым близким, принятым за прототип, является способ электрохимического определения специфических антител в сыворотке крови с помощью белков, меченных металлом (см. патент № 2249217 от 18.06.2003). Способ включает образование иммунокомплекса на поверхности электрода, причем для образования иммунокомплекса инкубируют в сыворотке крови антиген, иммобилизованный на поверхности толстопленочного графитового электрода, промывают электрод буферным раствором и инкубируют с раствором белка не иммунного происхождения, меченного металлом, с последующей повторной промывкой буферным раствором и помещают в трехэлектродную ячейку, в которой определяют специфические антитела по реакции окисления металла.The closest adopted for the prototype is a method for the electrochemical determination of specific antibodies in blood serum using proteins labeled with metal (see patent No. 2249217 from 06/18/2003). The method includes the formation of an immunocomplex on the electrode surface, moreover, to form an immunocomplex, an antigen immobilized on the surface of a thick film graphite electrode is incubated in the blood serum, the electrode is washed with a buffer solution and incubated with a solution of a protein of non-immune origin labeled with metal, followed by repeated washing with a buffer solution and placed in a three-electrode cell in which specific antibodies are determined by a metal oxidation reaction.

Недостатком данного способа является длительность и сложность процесса измерения, необходимость предварительной обработки пробы при строго обозначенных температурных условиях.The disadvantage of this method is the duration and complexity of the measurement process, the need for preliminary processing of the sample under strictly designated temperature conditions.

Известно устройство для электрохимических измерений (см. патент № 2097754 от 25.05.95). Устройство содержит измерительную камеру, включающую рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения. Устройство снабжено подающим и приемным барабанами, приводом и токосъемом, измерительная камера выполнена проточной щелевой и оснащена плавающими валиками, огибаемыми петлеобразно гибким рабочим электродом.A device for electrochemical measurements is known (see patent No. 2097754 from 05.25.95). The device comprises a measuring chamber, including a working electrode, an auxiliary electrode and a reference electrode. The device is equipped with a supply and receiving drums, a drive and a current collector, the measuring chamber is made with a flow slot and is equipped with floating rollers, enveloped by a loop-like flexible working electrode.

Недостатком данного устройства является то, что оно не предусматривает его использования для обнаружения биологически активных веществ. Также к недостаткам относятся его сравнительно большие габариты. Т. е. это стационарное устройство, не предусматривающее его транспортировку (мобильность). Устройство сложно в эксплуатации вследствие наличия подающих барабанов, а также в обслуживании и ремонте.The disadvantage of this device is that it does not provide for its use for the detection of biologically active substances. Also disadvantages include its relatively large dimensions. That is, it is a stationary device that does not provide for its transportation (mobility). The device is difficult to operate due to the presence of feed drums, as well as in maintenance and repair.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа и устройства, обеспечивающего точное электрохимическое определение биомолекул в биологической пробе, в частности для диагностики инфаркта миокарда на ранних стадиях, при микроинфарктах, при формах инфаркта с нетипичной локализацией боли либо ее отсутствием, при невозможности диагностики при помощи ЭКГ (отсутствие прибора, отсутствие специалиста, нетипичный инфаркт). Также необходимо создание устройства, простого в использовании и обслуживании.The objective of the invention is to provide a method and device that provides accurate electrochemical determination of biomolecules in a biological sample, in particular for the diagnosis of myocardial infarction in the early stages, with microinfarction, with a form of heart attack with atypical localization of pain or its absence, if it is impossible to diagnose with an ECG (absence device, lack of specialist, atypical heart attack). It is also necessary to create a device that is easy to use and maintain.

Поставленная задача решается тем, что в способе электрохимического определения специфических биомолекул в биологической пробе с помощью меченых антител образуют иммунокомплекс на поверхности электрода, промывают электрод буферным раствором, добавляют меченые антитела. При этом образование иммунокомплекса на поверхности электрода, промывание электрода буферным раствором, добавление меченых антител осуществляют непосредственно в измерительной ячейке. Затем обеспечивают контакт биосенсора с образцом биологической пробы, повторно промывают ячейку, детектируют появление тока на рабочем электроде, осуществляют контроль температуры биологической пробы. Все действия начиная от образования иммунокомлекса и заканчивания измерением производят при одновременном перемешивании пробы. В качестве специфической биомолекулы можно использовать тропонин.The problem is solved in that in the method for the electrochemical determination of specific biomolecules in a biological sample using labeled antibodies, an immunocomplex is formed on the surface of the electrode, the electrode is washed with a buffer solution, and labeled antibodies are added. In this case, the formation of the immunocomplex on the surface of the electrode, washing the electrode with a buffer solution, adding labeled antibodies is carried out directly in the measuring cell. Then, the biosensor is contacted with the sample of the biological sample, the cell is re-washed, the appearance of current on the working electrode is detected, and the temperature of the biological sample is monitored. All actions from the formation of the immunocomplex to the completion of the measurement are performed while the sample is mixed. As a specific biomolecule, troponin can be used.

Устройство для электрохимического определения биомолекул содержит измерительную камеру, включающую рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения, а также температурный датчик. Как вариант может присутствовать еще один температурный датчик, расположенный в непосредственной близости от рабочего электрода. Для изготовления пленки биосенсора применяют ацетатцеллюлозу, или лавсан, или кальку, или нитратцеллюлозу, или желатин.A device for the electrochemical determination of biomolecules contains a measuring chamber including a working electrode, an auxiliary electrode and a reference electrode, as well as a temperature sensor. Alternatively, there may be another temperature sensor located in the immediate vicinity of the working electrode. Cellulose acetate, or lavsan, or tracing paper, or cellulose nitrate, or gelatin is used to make the biosensor film.

Предложенный способ и устройство позволяют быстро и достоверно осуществить электрохимическое определение биомолекул, в том числе и с целью определения инфаркта миокарда.The proposed method and device allows you to quickly and reliably carry out the electrochemical determination of biomolecules, including for the purpose of determining myocardial infarction.

Предлагаемый способ реализуется в конструкции устройства, представленного на следующих чертежах.The proposed method is implemented in the design of the device shown in the following drawings.

Фиг.1 - разрез общего вида устройства.Figure 1 - section of a General view of the device.

Фиг.2 - вид А устройства.Figure 2 is a view A of the device.

Фиг.3 - вид Б устройства.Figure 3 is a view B of the device.

Устройство для электрохимического определения биомолекул имеет корпус 1, группу электродов, включающих в себя рабочий электрод 2, электрод сравнения 3 и вспомогательный электрод 4; датчик температуры 5. Рабочий электрод выполнен из благородных металлов, не поддающихся коррозии (платина, золото), либо из графита. Электрод сравнения выполнен, например, хлорсеребряным в виде полукольца. Вспомогательный электрод выполнен из титана. Рабочий электрод 2 соприкасается с пленкой 6, на которую иммобилизированны антитела. Антитела могут быть также иммобилизованы непосредственно на рабочий электрод 2 (в этом случае пленки 6 нет). Рабочий электрод 2, электрод сравнения 3 и пленка 6 образуют биосенсор. Между пленкой 6 и электродами 2 и 3 имеется зазор 7, который заполняется буферным раствором для осуществления контакта между пленкой и электродами. Во втором варианте устройства дополнительный термодатчик 9 устанавливается в непосредственной близости от рабочего электрода 2. Электроды и термодатчики находятся в рабочей зоне ячейки, в которую помещают исследуемую биологическую пробу.A device for the electrochemical determination of biomolecules has a housing 1, a group of electrodes, including a working electrode 2, a reference electrode 3 and an auxiliary electrode 4; temperature sensor 5. The working electrode is made of noble metals that are not susceptible to corrosion (platinum, gold), or of graphite. The reference electrode is made, for example, silver chloride in the form of a half ring. The auxiliary electrode is made of titanium. The working electrode 2 is in contact with the film 6, on which antibodies are immobilized. Antibodies can also be immobilized directly on the working electrode 2 (in this case, there is no film 6). The working electrode 2, the reference electrode 3 and the film 6 form a biosensor. Between the film 6 and the electrodes 2 and 3 there is a gap 7, which is filled with a buffer solution to make contact between the film and the electrodes. In the second variant of the device, an additional temperature sensor 9 is installed in the immediate vicinity of the working electrode 2. The electrodes and temperature sensors are located in the working area of the cell into which the biological sample under investigation is placed.

Устройство для электрохимического определения биомолекул работает следующим образом.A device for electrochemical determination of biomolecules works as follows.

Пленка (например, из нитратцеллюлозы) 6 с иммбилизированными антителами (например, тропонина) устанавливается на рабочий электрод 2, на который предварительно наносится буферный раствор (капается капля) для заполнения зазора 7. Биосенсор устанавливается в измерительную ячейку, заполненную буферным раствором. При постоянном перемешивании в рабочую зону ячейки вводят исследуемую биологическую пробу (например, кровь пациента). Перемешивание пробы производят для увеличения скорости химической реакции. Перемешивание можно осуществить, например, посредством установки в рабочую зону ячейки стержня, приводимого во вращение магнитом, установленного на оси электродвигателя (не показаны). В присутствии искомых специфических биомолекул в пробе на поверхности пленки образуются комплексы антиген-антитело. Затем измерительную ячейку промывают буферным раствором, удаляя не связавшиеся антигены, и вводят в рабочую зону ячейки меченые антитела (например, ферментом, пероксидазой хрена). На поверхности пленки происходит образование комплексов антитело-антиген-меченое антитело. На вспомогательный электрод 4 подается рабочее напряжение с генератора (не показан), величина которого достаточна для прохождения реакции. Напряжение наводится на рабочий электрод 2. После чего в рабочую зону вводят раствор, содержащий вещество, которое в присутствии меченых антител дает химическую реакцию (например, перекись водорода), приводящую к изменению потенциала и температуры на рабочем электроде 2 и порождающую появление тока. Потенциал электрода сравнения 3 используется как опорный, он не зависит от химической реакции, но изменяется в зависимости от температуры. Для обеспечения точности измерения температура раствора отслеживается с помощью температурного датчика 5, что дает возможность снизить погрешность измерений. Используемая химическая реакция осуществляется двустадийно (иммунная реакция). При достижении максимума значения снимаемого с рабочего электрода тока рассчитывается значение концентрации исследуемых биомолекул, например, по калибровочной кривой, затем генератор отключают. Также останавливают электродвигатель и прекращается перемешивание пробы. Сигнал регистрируется методом амперометрии. Измерение можно проводить с помощью микроконвертера, полученные данные выводятся на компьютер.A film (for example, of cellulose nitrate) 6 with immobilized antibodies (for example, troponin) is mounted on a working electrode 2, on which a buffer solution is previously applied (a drop is dripping) to fill the gap 7. The biosensor is installed in a measuring cell filled with a buffer solution. With constant stirring, the test biological sample (for example, the patient’s blood) is introduced into the cell’s working area. Mixing of the sample is carried out to increase the speed of the chemical reaction. Stirring can be accomplished, for example, by installing a rod, driven by a magnet, mounted on the axis of an electric motor (not shown) in the cell’s working area. In the presence of the desired specific biomolecules in the sample, antigen-antibody complexes are formed on the film surface. Then the measuring cell is washed with a buffer solution, removing unbound antigens, and labeled antibodies are introduced into the cell’s working area (for example, with an enzyme, horseradish peroxidase). On the surface of the film is the formation of complexes of antibody-antigen-labeled antibody. An auxiliary electrode 4 is supplied with an operating voltage from a generator (not shown), the value of which is sufficient for the reaction to take place. The voltage is induced on the working electrode 2. Then, a solution containing a substance is introduced into the working zone, which in the presence of labeled antibodies gives a chemical reaction (for example, hydrogen peroxide), which leads to a change in potential and temperature on the working electrode 2 and generates a current. The potential of reference electrode 3 is used as a reference; it does not depend on a chemical reaction, but varies with temperature. To ensure the accuracy of the measurement, the temperature of the solution is monitored using a temperature sensor 5, which makes it possible to reduce the measurement error. The chemical reaction used is carried out in two stages (immune reaction). When the maximum value of the current taken from the working electrode is reached, the concentration of the studied biomolecules is calculated, for example, according to a calibration curve, then the generator is turned off. The motor is also stopped and sample mixing is stopped. The signal is recorded by amperometry. The measurement can be carried out using a micro converter, the obtained data is output to a computer.

Таким образом можно, например, в организме пациента обнаружить специфическое для инфаркта миокарда вещество тропонин.Thus, it is possible, for example, in the patient’s body to detect the substance troponin specific for myocardial infarction.

Во втором варианте исполнения устройства предусмотрена установка второго температурного датчика 9 в непосредственной близости к рабочему электроду 2. Это позволяет, с одной стороны, устранить погрешность измерений математической корректировкой потенциала опорного электрода с учетом зависимости потенциала от температуры, тем самым повысить точность определения концентрации, а с другой стороны, отследить исправность рабочего электрода. Также при наличии двух датчиков возможно измерение концентрации вещества двумя способами одновременно, как по нарастанию температуры, так и по изменению тока, что позволит контролировать исправность работы электродов, правильность снимаемых данных.In the second embodiment, the device provides for the installation of a second temperature sensor 9 in close proximity to the working electrode 2. This allows, on the one hand, to eliminate the measurement error by mathematical correction of the potential of the reference electrode taking into account the dependence of the potential on temperature, thereby increasing the accuracy of determining the concentration, and on the other hand, track the working electrode. Also, if there are two sensors, it is possible to measure the concentration of a substance in two ways at the same time, both by increasing the temperature and by changing the current, which will make it possible to control the serviceability of the electrodes and the correctness of the data being taken.

В зависимости от выбранной калибровочной кривой применяют скачкообразное, линейное или развернутое напряжение. При подаче линейной развертки на графике i=f(E) мы получим сначала возрастание тока, а затем его постепенное падение. При циклической развертке потенциала графически получим циклическую вольтамперограмму с двумя пиковыми значениями. При скачкообразном изменении потенциала графически мы получим резкое возрастание тока, а затем постепенное его падение.Depending on the selected calibration curve, an abrupt, linear or unfolded voltage is used. When applying a linear sweep on the graph i = f (E), we first obtain an increase in current, and then its gradual decrease. With a cyclic scan of the potential, we graphically obtain a cyclic voltammogram with two peak values. With an abrupt change in potential graphically, we obtain a sharp increase in current, and then its gradual decrease.

Способ иллюстрируется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Формируют чувствительную мембрану 6 иммобилизацией антител (тропонина) на пленочном носителе (нитратцеллюлоза). На рабочую поверхность электрода 2 (платина) устанавливается чувствительная мембрана 6. Полученный биосенсор с иммобилизированными антителами помещается в измерительную ячейку, где находятся вспомогательный электрод - титановый, электрод сравнения - хлорсеребряный, температурный датчик - медьконстантановая термопара, стержень магнитной мешалки, фон - буферный раствор. При постоянном перемешивании в рабочую зону ячейки вводят исследуемую пробу (кровь пациента), на поверхности чувствительной мембраны образуются комплексы антиген-антитело. Затем промывают ячейку буферным раствором и добавляют антитела, меченные ферментом (пероксидаза хрена). Затем электрод промывают раствором, содержащим перекись водорода, и регистрируют сигнал методом амперометрии. Измерение проводят с помощью микроконвертера, полученные данные выводят на компьютер. При концентрации тропонина в пробе крови пациента выше 0,1 нг/мл диагностируют инфаркт миокарда.A sensitive membrane 6 is formed by immobilization of antibodies (troponin) on a film carrier (cellulose nitrate). A sensitive membrane 6 is installed on the working surface of electrode 2 (platinum). The obtained biosensor with immobilized antibodies is placed in the measuring cell, where the auxiliary electrode is titanium, the reference electrode is silver chloride, the temperature sensor is a copper-constantan thermocouple, the core of the magnetic stirrer, and the background is a buffer solution. With constant stirring, the test sample (patient's blood) is introduced into the cell’s working area, antigen-antibody complexes are formed on the surface of the sensitive membrane. Then the cell is washed with buffer solution and antibodies labeled with the enzyme (horseradish peroxidase) are added. Then the electrode is washed with a solution containing hydrogen peroxide, and the signal is recorded by amperometry. The measurement is carried out using a micro converter, the obtained data is output to a computer. If the troponin concentration in the patient’s blood sample is higher than 0.1 ng / ml, myocardial infarction is diagnosed.

Пример 2Example 2

Формируют чувствительную мембрану 6 иммобилизацией антител (натрийуретического гормона (pro-BNP)) на пленочном носителе (ацетатцеллюлоза). На рабочую поверхность электрода 2 (графит) устанавливается чувствительная мембрана 6. Полученный биосенсор с иммобилизированными антителами помещается в измерительную ячейку, где находятся вспомогательный электрод - титановый, электрод сравнения - хлорсеребряный, температурный датчик - медьконстантановая термопара, стержень магнитной мешалки, фон - буферный раствор. При постоянном перемешивании в рабочую зону ячейки вводят исследуемую пробу (кровь пациента), на поверхности чувствительной мембраны образуются комплексы антиген-антитело. Затем промывают ячейку буферным раствором и добавляют антитела, меченные ферментом (каталаза). Затем электрод промывают раствором, содержащим перекись водорода, и регистрируют сигнал при линейной развертке потенциала рабочего электрода методом вольтамперометрии. Измерение проводят с помощью микроконвертера, полученные данные выводят на жидкокристаллический дисплей. При концентрации натрийуретического гормона (pro-BNP) в пробе крови пациента выше 6 пмоль/л диагностируют инфаркт миокарда.A sensitive membrane 6 is formed by immobilization of antibodies (natriuretic hormone (pro-BNP)) on a film carrier (cellulose acetate). A sensitive membrane is installed on the working surface of electrode 2 (graphite) 6. The obtained biosensor with immobilized antibodies is placed in the measuring cell, where the auxiliary electrode is located - titanium, the reference electrode is silver chloride, the temperature sensor is a copper-constantan thermocouple, the core of the magnetic stirrer, the background is a buffer solution. With constant stirring, the test sample (patient's blood) is introduced into the cell’s working area, antigen-antibody complexes are formed on the surface of the sensitive membrane. The cell is then washed with buffer solution and antibodies labeled with the enzyme (catalase) are added. Then the electrode is washed with a solution containing hydrogen peroxide, and a signal is recorded during a linear sweep of the potential of the working electrode by voltammetry. The measurement is carried out using a microconverter, the obtained data is displayed on a liquid crystal display. At a concentration of natriuretic hormone (pro-BNP) in a patient’s blood sample above 6 pmol / L, myocardial infarction is diagnosed.

Пример 3Example 3

Формируют чувствительную мембрану 6 иммобилизацией антител (IgG) на пленочном носителе (нитратцеллюлоза). На рабочую поверхность электрода 2 (платина) устанавливается чувствительная мембрана 6. Полученный биосенсор с иммобилизированными антителами помещается в измерительную ячейку, где находятся вспомогательный электрод - титановый, электрод сравнения - хлорсеребряный, температурный датчик - медьконстантановая термопара, стержень магнитной мешалки, фон - буферный раствор. При постоянном перемешивании в рабочую зону ячейки вводят исследуемую пробу (кровь пациента), на поверхности чувствительной мембраны образуются комплексы антиген-антитело. Затем промывают ячейку буферным раствором и добавляют антитела, меченные ферментом (каталаза). Затем электрод промывают раствором, содержащим перекись водорода, и регистрируют сигнал методом циклической вольтамперометрии. Измерение проводят с помощью микроконвертера, полученные данные выводят на компьютер. Превышение референсных значений IgG ( выше 1,1 Ед/л) свидетельствует о предшествующей или текущей инфекции.A sensitive membrane 6 is formed by immobilization of antibodies (IgG) on a film carrier (cellulose nitrate). A sensitive membrane 6 is installed on the working surface of electrode 2 (platinum). The obtained biosensor with immobilized antibodies is placed in the measuring cell, where the auxiliary electrode is titanium, the reference electrode is silver chloride, the temperature sensor is a copper-constantan thermocouple, the core of the magnetic stirrer, and the background is a buffer solution. With constant stirring, the test sample (patient's blood) is introduced into the cell’s working area, antigen-antibody complexes are formed on the surface of the sensitive membrane. The cell is then washed with buffer solution and antibodies labeled with the enzyme (catalase) are added. Then the electrode is washed with a solution containing hydrogen peroxide, and a signal is recorded by cyclic voltammetry. The measurement is carried out using a micro converter, the obtained data is output to a computer. The excess of reference IgG values (above 1.1 U / L) indicates a previous or current infection.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет реализовать точное электрохимическое определение биомолекул в биологической пробе, в частности, для диагностики инфаркта миокарда на ранних стадиях. Также в изобретении реализуется возможность мобильного, упрощенного анализа, снижение его стоимости, повышение достоверности результатов диагностирования, расширение спектра определяемых объектов. Заявленное устройство просто в использовании и обслуживании.Thus, the present invention allows for accurate electrochemical determination of biomolecules in a biological sample, in particular for the diagnosis of myocardial infarction in the early stages. The invention also implements the possibility of mobile, simplified analysis, reducing its cost, increasing the reliability of diagnostic results, expanding the range of defined objects. The claimed device is easy to use and maintain.

Claims (6)

1. Способ электрохимического определения специфических биомолекул в биологической пробе с помощью меченых антител, при котором образуют иммунокомплекс на поверхности электрода, промывают электрод буферным раствором, добавляют меченые антитела, отличающийся тем, что образование иммунокомплекса на поверхности электрода, промывание электрода буферным раствором, добавление меченых антител осуществляют непосредственно в измерительной ячейке при одновременном конвективном массопереносе путем перемешивания пробы, также при перемешивании обеспечивают контакт биосенсора с образцом биологической пробы, повторно промывают ячейку, детектируют появление тока на рабочем электроде, осуществляют контроль температуры биологической пробы.1. A method for the electrochemical determination of specific biomolecules in a biological sample using labeled antibodies, in which an immunocomplex is formed on the electrode surface, the electrode is washed with a buffer solution, labeled antibodies are added, characterized in that the formation of an immunocomplex on the electrode surface, washing the electrode with a buffer solution, adding labeled antibodies carried out directly in the measuring cell with simultaneous convective mass transfer by mixing the sample, also when mixed AI provide contact of the biosensor with the sample of the biological sample, re-wash the cell, detect the appearance of current on the working electrode, monitor the temperature of the biological sample. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве специфической молекулы используется тропонин.2. The method according to claim 1, characterized in that troponin is used as a specific molecule. 3. Устройство для электрохимического определения специфических биомолекул, содержащее измерительную камеру, включающую рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения, отличающееся тем, что дополнительно имеется температурный датчик.3. A device for the electrochemical determination of specific biomolecules, comprising a measuring chamber including a working electrode, an auxiliary electrode and a reference electrode, characterized in that there is additionally a temperature sensor. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что при изготовлении пленки на рабочем электроде используется ацетатцеллюлоза, или лавсан, или калька, или нитратцеллюлоза, или желатин.4. The device according to claim 3, characterized in that in the manufacture of the film on the working electrode cellulose acetate, or lavsan, or tracing paper, or cellulose nitrate, or gelatin is used. 5. Устройство для электрохимического определения специфических биомолекул, содержащее измерительную камеру, включающую рабочий электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения, отличающееся тем, что дополнительно имеются температурные датчики, один из которых установлен в непосредственной близости от рабочего электрода.5. A device for the electrochemical determination of specific biomolecules, comprising a measuring chamber including a working electrode, an auxiliary electrode and a reference electrode, characterized in that there are additional temperature sensors, one of which is installed in the immediate vicinity of the working electrode. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что при изготовлении пленки на рабочем электроде используется ацетатцеллюлоза, или лавсан, или калька, или нитратцеллюлоза, или желатин. 6. The device according to claim 5, characterized in that in the manufacture of the film on the working electrode cellulose acetate, or lavsan, or tracing paper, or cellulose nitrate, or gelatin is used.
RU2008118769/15A 2008-05-12 2008-05-12 Method for electrochemical detection of specific biomolecules, device for implementation thereof and version thereof RU2386135C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008118769/15A RU2386135C2 (en) 2008-05-12 2008-05-12 Method for electrochemical detection of specific biomolecules, device for implementation thereof and version thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008118769/15A RU2386135C2 (en) 2008-05-12 2008-05-12 Method for electrochemical detection of specific biomolecules, device for implementation thereof and version thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008118769A RU2008118769A (en) 2009-11-20
RU2386135C2 true RU2386135C2 (en) 2010-04-10

Family

ID=41477552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008118769/15A RU2386135C2 (en) 2008-05-12 2008-05-12 Method for electrochemical detection of specific biomolecules, device for implementation thereof and version thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386135C2 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMRISRAR AT AL., Bioenzymatic detection of troponin С using micro-optoelectro-mechanical systems. J. biomed. Opt., vol.11, 03.04.2006, ref. MAGNER E., Trends in electrochemical biosensors, analyst, 123, 1998, 1967-1970. *
KILLARD J. AT AL., Developing electrochemical immunosensors for IVDs detection technologies. 2006. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008118769A (en) 2009-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boonkaew et al. Electrochemical paper-based analytical device for multiplexed, point-of-care detection of cardiovascular disease biomarkers
Zhang et al. Protein detecting with smartphone-controlled electrochemical impedance spectroscopy for point-of-care applications
US11531003B2 (en) Analyte detector for detecting at least one analyte in at least one fluid sample
US11747330B2 (en) Noninvasive body fluid stress sensing
JP4714745B2 (en) Improved method for electrochemical analysis of specimens
Dulay et al. Electrochemical detection of celiac disease-related anti-tissue transglutaminase antibodies using thiol based surface chemistry
CN101896619B (en) Rapid-read gated amperometry
JP2008507691A (en) Electrochemical detection method and apparatus
Dias et al. Electronic tongues and aptasensors
Thunkhamrak et al. Sequential injection system with amperometric immunosensor for sensitive determination of human immunoglobulin G
Silva et al. A Vicia villosa agglutinin biosensor for cancer-associated Tn antigen
Zhang et al. rhEPO/EPO discrimination with ultrasensitive electrochemical biosensor based on sandwich-type nano-Au/ZnO sol–gel/nano-Au signal amplification
Zakaria et al. An impedimetric micro-immunosensing assay to detect Alzheimer's disease biomarker: Aβ40
Yuksel et al. A precise and rapid early pregnancy test: Development of a novel and fully automated electrochemical point-of-care biosensor for human urine samples
US20210332405A1 (en) Methods for immunoassays using electrochemical measurement
RU2386135C2 (en) Method for electrochemical detection of specific biomolecules, device for implementation thereof and version thereof
CN105675876A (en) Ficolin-3 electrochemical immunosensor and preparation and application thereof
RU2633086C1 (en) Method of express determination of cardiomyoglobin in blood plasma using electrochemical sensor based on carbon nanotubes and molecular imprinted poly-o-phenylenediamine as bioaffinity reagent
Ni et al. A one-step potentiometric immunoassay for plasma cardiac troponin I using an antibody-functionalized bis-MPA–COOH dendrimer as a competitor with improved sensitivity
Messina et al. Continuous-flow/stopped-flow system using an immunobiosensor for quantification of human serum IgG antibodies to Helicobacter pylori
Stefan-van Staden et al. Fast screening of whole blood samples for early detection and monitoring of thyroid diseases
Messina et al. Screen-printed immunosensor for quantification of human serum IgG antibodies to Helicobacter pylori
ULUDAĞ et al. An ultrasensitive electrochemical immunosensor platform based on disposable ITO electrode modified by 3-CPTMS for early detection of parathyroid hormone
Aydın et al. Ultrasensitive detection of NSE employing a novel electrochemical immunosensor based on a conjugated copolymer
KR20200077059A (en) Disease self-diagnosis device using biomarkers in sample

Legal Events

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

Effective date: 20100513