CZ6566U1 - Biosenzor ke stanovení koncetrací látek inhibujících cholinesterázu - Google Patents
Biosenzor ke stanovení koncetrací látek inhibujících cholinesterázu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ6566U1 CZ6566U1 CZ19976888U CZ688897U CZ6566U1 CZ 6566 U1 CZ6566 U1 CZ 6566U1 CZ 19976888 U CZ19976888 U CZ 19976888U CZ 688897 U CZ688897 U CZ 688897U CZ 6566 U1 CZ6566 U1 CZ 6566U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- biosensor
- cholinesterase
- parts
- electrode
- concentrations
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title description 14
- 102000003914 Cholinesterases Human genes 0.000 title description 12
- 108090000322 Cholinesterases Proteins 0.000 title description 12
- 229940048961 cholinesterase Drugs 0.000 title description 11
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000000544 cholinesterase inhibitor Substances 0.000 claims description 15
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 11
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 claims description 10
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 claims description 9
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N [(2R,3S,4S,5R,6R)-5-acetyloxy-3,4,6-trihydroxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound CC(=O)OC[C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@H]([C@@H](O1)O)OC(=O)C)O)O SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N 0.000 claims description 6
- 229940081735 acetylcellulose Drugs 0.000 claims description 6
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 102100033639 Acetylcholinesterase Human genes 0.000 claims description 5
- 108010022752 Acetylcholinesterase Proteins 0.000 claims description 5
- 108010053652 Butyrylcholinesterase Proteins 0.000 claims description 5
- 102100032404 Cholinesterase Human genes 0.000 claims description 5
- DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYSA-N Sarin Chemical compound CC(C)OP(C)(F)=O DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000004657 carbamic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N Soman Chemical compound CC(C)(C)C(C)OP(C)(F)=O GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940022698 acetylcholinesterase Drugs 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 10
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 10
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 7
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- WEQAAFZDJROSBF-UHFFFAOYSA-M 2-butanoylsulfanylethyl(trimethyl)azanium;iodide Chemical compound [I-].CCCC(=O)SCC[N+](C)(C)C WEQAAFZDJROSBF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- NTBLZMAMTZXLBP-UHFFFAOYSA-M 2-acetylsulfanylethyl(trimethyl)azanium;iodide Chemical compound [I-].CC(=O)SCC[N+](C)(C)C NTBLZMAMTZXLBP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229940122041 Cholinesterase inhibitor Drugs 0.000 description 3
- 239000012888 bovine serum Substances 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 101710150200 Albumin-8 Proteins 0.000 description 2
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 2
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- -1 iodide anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- QEFGKSABIJCBSV-UHFFFAOYSA-M 2-butylsulfanylethyl(trimethyl)azanium;iodide Chemical compound [I-].CCCCSCC[N+](C)(C)C QEFGKSABIJCBSV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KIUMMUBSPKGMOY-UHFFFAOYSA-N 3,3'-Dithiobis(6-nitrobenzoic acid) Chemical compound C1=C([N+]([O-])=O)C(C(=O)O)=CC(SSC=2C=C(C(=CC=2)[N+]([O-])=O)C(O)=O)=C1 KIUMMUBSPKGMOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AILDTIZEPVHXBF-UHFFFAOYSA-N Argentine Natural products C1C(C2)C3=CC=CC(=O)N3CC1CN2C(=O)N1CC(C=2N(C(=O)C=CC=2)C2)CC2C1 AILDTIZEPVHXBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- 229940123923 Butyrylcholinesterase inhibitor Drugs 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIJVFDBKTWXHHD-UHFFFAOYSA-N Physostigmine Natural products C12=CC(OC(=O)NC)=CC=C2N(C)C2C1(C)CCN2C PIJVFDBKTWXHHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 244000308495 Potentilla anserina Species 0.000 description 1
- 235000016594 Potentilla anserina Nutrition 0.000 description 1
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003891 environmental analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- CBBVHSHLSCZIHD-UHFFFAOYSA-N mercury silver Chemical compound [Ag].[Hg] CBBVHSHLSCZIHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- PIJVFDBKTWXHHD-HIFRSBDPSA-N physostigmine Chemical compound C12=CC(OC(=O)NC)=CC=C2N(C)[C@@H]2[C@@]1(C)CCN2C PIJVFDBKTWXHHD-HIFRSBDPSA-N 0.000 description 1
- 229960001697 physostigmine Drugs 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
Biosenzor ke stanovení koncentrací látek inhibujících cholinesterázu
Oblast techniky
Technické řešení se týká biosenzoru ke stanovení koncentrací látek inhibujících cholinesterázu, jako jsou sarin, soman nebo pesticidy na bázi organofosfátů a karbamátů, obsahující pomocnou platinovou elektrodu, referentní argentchloridovou elektrodu a pracovní platinovou elektrodu.
Dosavadní stav techniky
Sloučeniny inhibující cholinesterázu nacházejí široké uplatnění jako bojové otravné látky ve vojenské praxi stejně jako pesticidy v zemědělství. Jedná se o látky na bázi organofosfátů a karbamátů. Vzhledem k tomu, že to jsou sloučeniny vyskytující se přímo v procesu produkce surovin pro výrobu potravin, stejně jako v procesu úpravy a uchování vody pro spotřebu obyvatelstvem, představují tyto jedno z největších nebezpečí, nebot se vyznačují vysokou toxicitou již při nepatrných koncentracích. Ne malý význam však mají tyto látky z ekologického hlediska, nebot se významnou měrou podílejí jak na znečištění vod, tak i půdy.
V oblasti vojenství se stanovení velmi nízkých koncentrací toxických organofosfátů provádí pomocí jednoduchých prostředků, například v armádě detekčními proužky s imobilizovanými enzymy. Toto stanovení je však poměrně časově náročné, zejména u nízkých koncentrací a navíc je značně závislé na subjektivním vnímání kolorimetrické reakce průzkumníkem, který v této době nemůže vykonávat jinou činnost. Na druhé straně existují rychlé detektory těchto látek, například ionizační detektory, které jsou však o 2 až 3 řády méně citlivé.
V oblasti analýzy pro potřeby životního prostředí se stanovení velmi nízkých koncentrací této skupiny pesticidů provádí ve speciálních laboratořích na speciálních přístrojích, většinou na plynových chromatografech. Zde je ale bezpodmínečně nutné přesně určit fyzikálními metodami zastoupení jednotlivých konkrétních pesticidů, protože různé pesticidy mají velmi rozdílné toxicitní parametry. Jen tak je možno nakonec stanovit celkovou toxicitu vzorku. Tyto metody však vyžadují poměrně dlouhý proces úpravy vzorků před analýzou nesoucí s sebou nebezpečí značných změn koncentrací látek ve vzorcích během úprav těchto vzorků.
Tento systém vyžaduje značné náklady na dopravu vzorků do laboratoří stejně, jako na vlastní provedení analýz. Dosud chybí přístroj, který by byl schopen podat prvotní informaci o přítomnosti pesticidů v konkrétních podmínkách, a který by mohl přispět ke zjištění znečišťujícího zdroje přímo v místě znečištění.
Vzhledem k tomu, že uvedené látky inhibují cholinesterázu, byly vyvinuty senzory využívající biochemického principu s použitím cholinesteráz.
K měření koncentrací organofosfátů byla použita skleněná elektroda s cholinesterázovou imobilizovanou membránou na
-1CZ 6566 Ul preaktivované polyamidové membráně (TRAN-MINH, 1990), speciální elektroda s povrchem povlečeným vrstvou albuminu zesilovaného glutaraldehydem a kovalentně vázanou cholinesterázou (TAGUCHI, 1990), potenciometrický biosenzor s platinovými elektrodami a cholinesterázou vpravenou pomocí škrobového mazu do polyuretanové pěny (BAUMAN, 1965), voltametrický senzor s měřením aktivity enzymu, kdy je vznikající produkt enzymového štěpení thiocholin oxidován na elektrodě s vrstvou stříbra a vrstvou rtuti (BUDNIKOV, 1983), konduktometrický senzor s měřením změn vodivosti po preinkubaci cholinesterázy s inhibitorem (WALLACH, 1989), spektrofotometrický senzor, kdy se obdobným způsobem jako u dřívějších senzorů nechá vzniknout thiocholin a ten se následně reakcí s Ellmanovým činidlem převede na barevný produkt sledovaný spektrofotometrem (ELLMANN, 1961), fluorimetrický senzor, kde jako substrát slouží N-methylindoxylácetát, přičemž byla měřena fluorescence vzniklého produktu (GUILBAULT, 1970) nebo piezoelektrický senzor, kdy byla na krystal piezosenzoru nanesena cholinesteráza a v přítomnosti inhibitoru byla pozorována změna frekvence krystalu (GUILBAULT, 1989).
Nevýhodou metod používajících volnou cholinesterázu je značná spotřeba velmi drahého enzymu a nákladné přístrojové vybavení, například spektrofotometr nebo fluorimetr. Polarografické měření v inertní atmosféře elektrochemickými senzory s imobilizovanou cholinesterázou je náročné a odezvy senzorů nejsou lineárně závislé na koncentraci měřených látek.
Obecně jsou všechny tyto senzory finančně velmi náročné a poskytují výsledky až po poměrně dlouhém čase.
Je znám elektrodový systém se třemi elektrodami umístěnými na malém keramickém podkladu, přičemž systém tvoří pomocná platinová elektroda, referentní argentchoridová elektroda a pracovní platinová elektroda (KREJČÍ, 1989). Tento systém byl využíván k amperometrickému stanovení glukózy.
Podstata technického řešení
Úkolem technického řešení je odstranit nedostatky a nevýhody stávajících řešení a nalézt výhodný biosenzor ke stanovení koncentrací látek inhibujících cholinesterázu.
Tento úkol je vyřešen biosenzorem ke stanovení koncentrací látek inhibujících cholinesterázu, jako jsou sarin, soman nebo pesticidy na bázi organofosfátů a karbamátů, obsahujícím pomocnou platinovou elektrodou, referentní argentchloridovou elektrodou a pracovní platinovou elektrodou, podle technického řešení, jehož podstatou je, že pracovní platinová elektroda je opatřena základní grafitovou vrstvou tvořenou 2 až 8 hmotnostními díly acetylcelulózy, 86 až 94 hmotnostními díly grafitového prášku a 2 až 8 hmotnostními díly ftalocyanátu kobaltnatého, přičemž je na tuto vrstvu nanesena směs skládající se z 5 až 10 objemových dílů roztoku butyrylcholinesterázy nebo acetyl cholinesterázy o specifické aktivitě 1 až 100 nkat/μΐ, 5 až 10 objemových dílů glutardialdehydu a 5 až 20 objemových dílů fosfátového pufru o pH 7 až 8,5, a koncentraci 20 až 30 mM.
Výhodou biosenzoru podle technického řešení při stanovení
-2CZ 6566 Ul koncentrací látek inhibujících cholinesterázu je, že umožňuje ampérometrické stanovení a detekci těchto látek na základě anodické oxidace thiocholinu po přídavku substrátu butyrylthiocholin jodidu nebo acetylthiocholin jodidu.
Další výhodou biosenzoru podle technického řešení je použití grafitové elektrody modifikované ftalocyanátem kobaltnatým při nízkém pracovním potenciálu pracovní elektrody, kdy lze jako substrát použít stabilnější butyrylthiocholin jodid, aniž by docházelo k interferencím způsobeným oxidací jodidových aniontů.
Další výhodou biosenzoru podle technického řešení je, že umožňuje měření nebezpečných koncentrací látek inhibujících cholinesterázu a to jak ve vodě tak i ve vzduchu. Při stanovení toxických látek ve vzduchu je biosenzor velmi citlivý (mez detekovatelnosti například pro sarin 1.10-7 mg/1) a informaci přitom podává velmi rychle (do 20 až 30 s).
Další výhodou biosenzoru je, že při dlouhodobém používání nedochází ke změnám vlastností pracovní grafitové elektrody.
Další výhodou je možnost využití biosenzoru pro konstrukci automatického, malého, lehkého a přenosného přístroje pro stanovení výše uvedených toxických sloučenin přímo v terénu a to jen s minimální úpravou vzorku před stanovením.
Další výhodou je možnost citlivého (například 1.10-7 mg/ml pro látku VX) a jednoduchého stanovení organofosfátových a karbamátových sloučenin v roztoku a po zředění pufrovacím roztokem i na pevných matricích. Biosenzor rovněž umožňuje při měření nízkých koncentrací několikanásobné použití jednoho senzoru a umožňuje dlouhodobé kontinuální pozorování, například kvality vody ve vodohospodářství.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 představuje graf s průběhem signálu biosenzoru během měření, přičemž šipka S označuje dobu, kdy je do systému přiveden substrát butyrylthiocholin jodid, šipka I označuje dobu, kdy je do systému přiveden inhibitor, to je látka inhibující butyrylcholinesterázu a iss udává velikost proudu v ustáleném stavu a výraz di/dt udává směrnici poklesu proudu, která je úměrná koncentraci inhibitoru a obr. 2 graf s kalibračními křivkami vybraných otravných organofosfátů, přičemž kalibrační křivka 1 se týká látky VX, kalibrační křivka 2 sarinu, kalibrační křivka 3 somanu a kalibrační křivka 4 physostigminu při měření v roztoku, které vyjadřují závislosti poklesu proudu děleného proudem v ustáleném stavu na koncentraci inhibitoru v roztoku.
Příklady provedení technického řešení
Biosenzor, skládající se ze systému tří elektrod, kterými jsou pomocná platinová elektroda, referentní argentchloridová elektroda a pracovní platinová elektroda, která je opatřena základní grafitovou vrstvou modifikovanou ftalocyanátem kobaltnatým, přičemž na této vrstvě je nanesena reakční enzymová membrána obsahující mimo jiné butyrylcholinesterázu nebo acetylcholineste-3CZ 6566 Ul rázu, lze s výhodou použít ke stanovení koncentrací látek inhibujících tyto enzymy.
Po sestavení biosenzoru a zaschnutí reakční enzymové membrány se biosenzor umístí do temperované nádobky se substrátem butyrylthiocholin jodidem nebo acetylthiocholin jodidem a sleduje se anodická oxidace thiocholinu v prostředí fosfátového nebo borátového pufru pH 7 až 8,5. Thiocholin vzniká štěpením substrátu v reakční enzymové membráně. Po dosažení ustáleného stavu v reakční cholinesterázové membráně je potom proud v tomto stavu úměrný enzymové aktivitě choliesterázy. Pokud se v tomto okamžiku přidá do reakční směsi látka inhibující cholinesterázu, dochází postupně k irreverzibilnímu snižování enzymové aktivity, které je provázeno poklesem proudu, čehož lze využít k detekci inhibujících látek. Podíl velikosti tohoto poklesu a původní velikosti proudu v ustáleném stavu je přímo úměrný koncentraci inhibující látky v reakční směsi.
Příklad 1
Při sestavování biosenzoru se nejdříve vytvoří grafitová hmota modifikovaná ftalocyanátem kobaltnatým tak, že se ve třecí misce dokonale smísí 4 hmotnostní díly acetylcelulózy, 92 hmotnostních dílů grafitového prášku a 4 hmotnostní díly ftalocyanátu kobaltnatého na pastovitou hmotu a tato hmota se nanese na pracovní platinovou elektrodu, která je spolu s pomocnou platinovou a referentní argentchloridovou elektrodou umístěna na malém keramickém podkladu o rozměrech 10 x 25 mm a tlouštce 2 mm, v takovém množství, aby se vytvořila základní grafitová vrstva modifikovaná ftalocyanátem kobaltnatým o tlouštce 0,1 mm.
Poté se na tuto vrstvu nanese směs skládající se ze 7 objemových dílů 5% roztoku hovězího sérového albuminu, 7 objemových dílů roztoku butyrylcholinesterázy o specifické aktivitě 50 nkat/μΐ, 7 objemových dílů 1% roztoku glutardialdehydu a 12 objemových dílů fosfátového pufru o pH 7,4 a koncentraci 25 mM. Směs se nechá ve vodorovné poloze zaschnout za normální laboratorní teploty. Takto připravený biosensor se skladuje v lednici při teplotě -4 °C.
Příklady 2 až 4
V následujících příkladech se při sestavováni biosenzoru použije stejného postupu (viz příklad 1).
Složení základní grafitové vrstvy modifikované ftalocyanátem kobaltnatým (ZGV) a enzymové membrány (EM) je ukázáno v tabulce 1.
-4CZ 6566 Ul
Tabulka 1
| ZGV hmotnostní díly | EM objemové díly | |
| Příklad 2 | 6 acetylcelulózy 88 grafitového prášku 6 ftalocyanátu kobaltnatého | 8 5% roztoku hovězího séro- vého albuminu 8 butyrylcholinesterázy o specifické aktivitě 50 nkat/μΐ 8 1% roztoku glutardialde- hydu 12 25 mM fosfátového pufru o pH 7,4 |
| Příklad 3 | 4 acetylcelulózy 92 grafitového prášku 4 ftalocyanátu kobaltnatého s | 7 5% roztoku hovězího séro- vého albuminu 7 acetylcholinesterázy o specifické aktivitě 50 nkat/μΐ 7 1% roztoku glutardialde- hydu 12 25 mM fosfátového pufru o pH 7,4 |
| Příklad 4 | 6 acetylcelulózy 88 grafitového prášku 6 ftalocyanátu kobaltnatého £ | 8 5% roztoku hovězího séro- vého albuminu 8 acetylcholinesterázy o specifické aktivitě 50 nkat/μΐ 8 1% roztoku glutardialde- hydu 12 25 mM fosfátového pufru o pH 7,4 |
Příklad 5
Sestavený biosenzor (viz příklad 1) se umístí do temperované nádobky se 3 ml 25 mM fosfátového pufru o pH 7,3. Po ustálení » elektrodového proudu se přidá butyrylthiocholin jodid do výsledné koncentrace 0,5 mM. Odečte se hodnota proudu v ustáleném stavu (iss obr. 1) a poté se přidá vzorek s látkami inhibujícími cholinesterázu. Zaznamená se časová změna proudu (di/dt, obr. 1). Dochází-li k poklesu proudu, je zřejmé, že je ve vzorku přítomen inhibitor cholinesterázy. Koncentraci této látky lze určit na základě podílu časové změny proudu po přídavku inhibující látky a velikosti proudu v ustáleném stavu, to je (di/dt)/iss dle obr.
1. Příklady kalibračních křivek pro některé inhibitory cholinesterázy ze skupiny organofosfátových sloučenin jsou uvedeny na obr. 2.
Příklad 6
Sestavený biosenzor (viz příklad 3) se umístí do temperované nádobky se 3 ml 25 mM fosfátového pufru o pH 7,3. Po ustálení
-5CZ 6566 Ul elektrodového proudu se přidá acetylthiocholin jodid do výsledné koncentrace 0,5 mM. Odečte se hodnota proudu v ustáleném stavu (iss obr. 1) a poté se přidá vzorek s látkami inhibujícími cholinesterázu. Zaznamená se časová změna proudu (di/dt, obr. 1). Dochází-li k poklesu proudu je zřejmé, že ve vzorku je přítomen inhibitor choninesterázy. Koncentraci této látky lze určit na základě podílu časové změny proudu po přídavku inhibující látky a velikosti proudu v ustáleném stavu, tj. (di/dt)/iss dle obr. 1.
Příklady kalibračních křivek pro některé inhibitory cholinesterázy ze skupiny fosforových organických sloučenin jsou uvedeny na obr. 2.
Příklad 7
Biosenzor sestavený podle příkladu 1 se umístí do okruhu kapilárního okruhu kapilárního systému vedoucího ze zásobní nádoby s 50 ml 25 mM fosfátového pufru o pH 7,3 s butylthiocholin jodidem o výsledné koncentraci 0,5 mM. Do tohoto okruhu je rovněž zařazen meandr s polopropustnou membránou, který uskutečňuje přechod látek inhibujících cholinesterázu, obsažených v analyzovaném vzduchu do fosfátového pufru v kapilárním systému. Po ustálení elektrodového proudu se odečte hodnota proudu v ustáleném stavu (icc obr. 1) a poté se začne přes meandr prosávat analýzos s váná atmosféra. Zaznamená se časová změna proudu (di/dt, obr. 1). Dochází-li k poklesu proudu je zřejmé, že ve vzorku je přítomen inhibitor cholinesterázy. Koncentraci této inhibující látky lze určit stejně jako v příkladu 5.
Průmyslová využitelnost
Biosenzor podle technického řešení lze využít v celé řadě oblastí, jako je například vojenství, zemědělství, vodohospodářství, potravinářství, ochrana životního prostředí ke stanovení koncentrací a detekci nebezpečných organofosfátů, dále pak pesticidů, které jsou na bázi organofosfátů nebo karbamátů a to nejen ve vodě a vzduchu, ale také v půdě a v potravinách.
Claims (1)
- Biosenzor ke stanovení koncentrací látek inhibujících cholinesterázu, jako jsou sarin, soman nebo pesticidy na bázi organofosfátů a karbamátů, obsahující pomocnou platinovou elektrodu, referentní argentchloridovou elektrodu a pracovní platinovou elektrodu, vyznačující se tím, že pracovní platinová elektroda je opatřena základní grafitovou vrstvou tvořenou 2 až 8 hmotnostními díly acetylcelulózy, 86 až 94 hmotnostními díly grafitového prášku a 2 až 8 hmotnostními díly ftalocyanátu kobaltnatého, přičemž je na této vrstvě nanesena směs skládající se z 5 až 10 objemových dílů roztoku butyrylcholinesterázy nebo acetylcholinesterázy o specifické aktivitě 1 až 100 nkat/μΐ, 5 až 10 objemových dílů glutardialdehydu a 5 až 20 objemových dílů fosfátového pufru o pH 7 až 8,5 a koncentraci 20 až 30 mM.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19976888U CZ6566U1 (cs) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | Biosenzor ke stanovení koncetrací látek inhibujících cholinesterázu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19976888U CZ6566U1 (cs) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | Biosenzor ke stanovení koncetrací látek inhibujících cholinesterázu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ6566U1 true CZ6566U1 (cs) | 1997-09-17 |
Family
ID=38827878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19976888U CZ6566U1 (cs) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | Biosenzor ke stanovení koncetrací látek inhibujících cholinesterázu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ6566U1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3196315A1 (en) | 2016-01-19 | 2017-07-26 | ORITEST spol. s r.o. | Spherical pellets, manufacturing process of such pellets, use, and a detection tube comprising such pellets |
-
1997
- 1997-03-13 CZ CZ19976888U patent/CZ6566U1/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3196315A1 (en) | 2016-01-19 | 2017-07-26 | ORITEST spol. s r.o. | Spherical pellets, manufacturing process of such pellets, use, and a detection tube comprising such pellets |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Andreou et al. | A portable fiber-optic pesticide biosensor based on immobilized cholinesterase and sol–gel entrapped bromcresol purple for in-field use | |
| Bernabei et al. | Anticholinesterase activity measurement by a choline biosensor: application in water analysis | |
| Diauudin et al. | A review of current advances in the detection of organophosphorus chemical warfare agents based biosensor approaches | |
| Mulchandani et al. | Biosensor for direct determination of organophosphate nerve agents. 1. Potentiometric enzyme electrode | |
| Chouteau et al. | Development of novel conductometric biosensors based on immobilised whole cell Chlorella vulgaris microalgae | |
| Dzyadevych et al. | Early-warning electrochemical biosensor system for environmental monitoring based on enzyme inhibition | |
| Viveros et al. | A fluorescence-based biosensor for the detection of organophosphate pesticides and chemical warfare agents | |
| Vamvakaki et al. | Pesticide detection with a liposome-based nano-biosensor | |
| Tortolini et al. | Inhibition-based biosensor for atrazine detection | |
| Arkhypova et al. | Multibiosensor based on enzyme inhibition analysis for determination of different toxic substances | |
| Nunes et al. | Acetylcholine enzyme sensor for determining methamidophos insecticide: evaluation of some genetically modified acetylcholinesterases from Drosophila melanogaster | |
| Nunes et al. | Evaluation of a highly sensitive amperometric biosensor with low cholinesterase charge immobilized on a chemically modified carbon paste electrode for trace determination of carbamates in fruit, vegetable and water samples | |
| Chough et al. | Organophosphorus hydrolase‐based amperometric sensor: modulation of sensitivity and substrate selectivity | |
| Guerrieri et al. | A disposable amperometric biosensor for rapid screening of anticholinesterase activity in soil extracts | |
| Andreou et al. | Novel fiber-optic biosensor based on immobilized glutathione S-transferase and sol–gel entrapped bromcresol green for the determination of atrazine | |
| Sahney et al. | A comparative study of immobilization techniques for urease on glass-pH-electrode and its application in urea detection in blood serum | |
| EP1175509B1 (en) | Immobilized enzymes as biosensors for chemical toxins | |
| Schöning et al. | A capacitive field-effect sensor for the direct determination of organophosphorus pesticides | |
| Bucur et al. | Insecticide identification using a flow injection analysis system with biosensors based on various cholinesterases | |
| Simonian et al. | An enzyme based biosensor for the direct determination of diisopropyl fluorophosphate | |
| Akgöl et al. | A novel biosensor for specific determination of hydrogen peroxide: catalase enzyme electrode based on dissolved oxygen probe | |
| Mulchandani et al. | Enzyme biosensor for determination of organophosphates | |
| Pohanka et al. | Preparation and performance of a colorimetric biosensor using acetylcholinesterase and indoxylacetate for assay of nerve agents and drugs | |
| Campanella et al. | Determination of triazine pesticides using a new enzyme inhibition tyrosinase OPEE operating in chloroform | |
| WO2014116727A1 (en) | One-step rapid assay for the detection of inhibitors of enzymes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20040313 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20070313 |