7/23/2019 Biosenzori Larisa Tradus http://slidepdf.com/reader/full/biosenzori-larisa-tradus 1/29 gama liniară a electrodului până la 600 mmol glucoza. Desigur, o astfel de opera ie ț limitează rata de transfer de masă, iar timpul de reacie cre te până la 120 de ț ș secunde. Controversată, domeniul liniar al electrodului glucoză, un singur strat se extinde la 1000 concentra ie de glucoză mmol. Mai mult decât atât, un singur strat ț electrod enzimă facilitează de asemenea transportul compusului electroactiv prin stratul memrană 10 ori mai rapidă decât stratul de recunoa tere de tip sandvi . !n ș ș acest caz, nu există decât o singura arieră de transfer de masă pentru peroxidul de "idrogen pentru a a#unge suprafa a electrodului. ț !n literatura de specialitate, un grup de cercetatori exploatează memranele semipermeaile, care permit doar produsul reaciei enzimatice electroactive dar ț fără alte sustan e electroactive $n scopul de a $munătă i electrozi sensiile rapide ț ț %&lp et al 2000'. Muguruma et al 200('. &"u#a . et al 200)' *una+din et al 2010 -umeroase te"nici iosenzor au fost raportate că permite cercetatorilor sa studieze mai ine cinetica, structura, i %solid lic"id fenomenelor de interfa ă ș ț asociate cu interactiuni de legare de proteine ligand. De proiectare i structurale ș caracteristici ale acestor dispozitive compuse dintr/un element de afinitate iologică interfa ă cu un semnal traductor/$n primul rând determina caracteristicile ț lor opera ionale %ogers 2000' Cosnier 200 ț ecent, polimerii conductori au atras mult interes $n dezvoltarea de iosenzori. olimerii conductori electric sunt cunoscuti de a poseda numeroase caracteristici, care le permit să ac ioneze $n calitate de materiale excelente pentru ț imoilizarea iomoleculelor i transferul de electroni rapid pentru faricarea ș iosenzorilor eficiente %*erard et al 2002'. Cosnier 2003' 4idal et al 2003'. &"u#a et al 200('. Cosnier 200(' 5ing" 200.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
gama liniară a electrodului până la 600 mmol glucoza. Desigur, o astfel de opera ieț
limitează rata de transfer de masă, iar timpul de reac ie cre te până la 120 deț ș
secunde. Controversată, domeniul liniar al electrodului glucoză, un singur strat se
extinde la 1000 concentra ie de glucoză mmol. Mai mult decât atât, un singur stratț
electrod enzimă facilitează de asemenea transportul compusului electroactiv prin
stratul memrană 10 ori mai rapidă decât stratul de recunoa tere de tip sandvi . !nș ș
acest caz, nu există decât o singura arieră de transfer de masă pentru peroxidul de
"idrogen pentru a a#unge suprafa a electrodului.ț
!n literatura de specialitate, un grup de cercetatori exploatează memranelesemipermeaile, care permit doar produsul reac iei enzimatice electroactive dar ț
fără alte sustan e electroactive $n scopul de a $munătă i electrozi sensiile rapideț ț
%&lp et al 2000'. Muguruma et al 200('. &"u#a . et al 200)' *una+din et al 2010
-umeroase te"nici iosenzor au fost raportate că permite cercetatorilor sa
studieze mai ine cinetica, structura, i %solid lic"id fenomenelor de interfa ăș ț
asociate cu interactiuni de legare de proteine ligand. De proiectare i structuraleș
caracteristici ale acestor dispozitive compuse dintr/un element de afinitate
iologică interfa ă cu un semnal traductor/$n primul rând determina caracteristicileț
lor opera ionale %ogers 2000' Cosnier 200ț
ecent, polimerii conductori au atras mult interes $n dezvoltarea de
iosenzori. olimerii conductori electric sunt cunoscuti de a poseda numeroase
caracteristici, care le permit să ac ioneze $n calitate de materiale excelente pentruț
imoilizarea iomoleculelor i transferul de electroni rapid pentru faricareaș
iosenzorilor eficiente %*erard et al 2002'. Cosnier 2003' 4idal et al 2003'. &"u#a
oxigen %ooc"aIi et al 13'. Mutlu et al 1. sau liniaritate extins i timp deș
răspuns redus %Mutlu et al 1(, 1)'. &lp et al 2000
E aordare validă a depă i prolema de interferen ă este prezentat deș ț
dezvoltarea neconductiva de filme polimerice cu uilt/in permselectivit+
%Malitesta et al 10,.. Centonze et al 12'. almisano et al 1a, , 2000'*uerrieri et al 1). ' Ciriello .a. 2000, care au fost folosite cu succes pentru oș
eliminare eficientă a speciilor de interferen ă comune %de exemplu, ascorat,ț
paracetamol, i cisteină timpul, glucoza si determinare lactat $n matriceleș
alimentare sau iologice %almisano .a. 16..' Centonze cola. 1(. E aordareș
validă a depă i prolema interferen ă este prezentat de dezvoltarea neconductiva deș ț
filme polimerice cu uilt/in permselectivit+ %Malitesta et al 10,.. Centonze et al
12'. almisano et al 1a, , 2000' *uerrieri et al 1). ' Ciriello .a. 2000,ș
care au fost folosite cu succes pentru o eliminare eficientă a speciilor de
interferen ă comune %de exemplu, ascorat, paracetamol, i cisteină timpulț ș
glucoza si determinare lactat $n matricele alimentare sau iologice %almisano .a.ș
16..' Centonze cola. 1(. De exemplu, a a cum este evident $ntr/un documentș
pulicat recent %7adea et al 2003., proprietă ile anti/interferente spre acidulț
ascoric i acetaminofen a doi monomeri noi %2/ %A/aminofenil / etilamină i 2,6/ș ș
di"+drox+nap"talene copolimerizat pe suprafa a , sunt săraci fa ă de alte filme cuț ț
dezvolta un iosenzor selectiv pentru monitorizarea nivelului de glucoză $n
sănătate i, de asemenea, $n prelucrarea produselor alimentare.ș
De i recunoa terea enzimatică poate fi realizată cu u urin ă, interferen ele,ș ș ș ț ț
cum ar fi acidul ascoric, acidul uric, i altele $n e antion, provoca dificultă i $nș ș ț
construc ia electrodului.. Diferite strategii i modele de electrozi au fost dezvoltateț ș
pentru a minimiza semnalul interferen elor. Câteva exemple ale electrozilor ț
glucoză amperometrice sunt prezentate $n ;aelul 1.
*lucoza este i componenta principală ai celorlalti caro"idra i, cum ar fiș ț
maltoză, lactoză, sucroză i amidon. 9xistă i alte enzime %glucoamilază,ș ș
galactozidaza eta, invertază, iar amilaza, care "idrolizează ace ti caro"idra i $nș ț
monoza"aride, dintre care unul este glucoza. Comina iile enzimelor/glucozăț
selectiv cu aceste enzime "idroliză dau o oportunitate de a dezvolta electrozi
selectivi ai enzimei amperometrice spre maltoza, lactoza, za"aroza, amidonul iș
al ii. <n aceasta sectiune, unele informa ii pe scurt este dat despre senzori deț ț
caro"idrati.
Jructoza, un izomer optic de glucoza, este un alt monoza"arid important se
gaseste in multe alimente. Jructoza este componenta ma#ora de miere, fructe
copac, fructe de padure, pepeni, iar unele legume rădăcinoase. Datorită valorii
sale mari de dulcea ă relativă, fructoza este utilizată $n scop comercial $n industriaț
alimentară i a ăuturilor. <n general, fructoza este găsita cu molecule de glucozaș
din proele de produse alimentare. Din acest motiv, este dificil să se determinemoleculele de fructoză i glucoză $n e antion. articularită ile de enzime fa ăș ș ț ț
sustraturile ofera o oportunitate de a analiza fructoză folosind electrozi enzime
amperometrici. Două proceduri comune au fost urmate pentru dezvoltarea
iosenzorilor fructoză. na dintre ele este folosirea fructozei de"idrogenaza
/D amino acizi oxidază enzimei a fost utilizat ca agent iorecunoastere pentru a
determina concentra ia de D/aminoacizi $n diferite proe iologice. =imita deț
detec ie a electrodul enzima ampermetric dezvoltat a fost raportată ca 0,2 mM.ț
n alt electrod enzimă amperometric a fost dezvoltat pentru determinarea D/aminoacizi $n sucurile de fructe i anumite e antioane de lapte %@siclo 200(. /Dș ș
amino acizi oxidază a enzimei a fost utilizat $n stratul iosensing, i concentra iaș ț
D/analină fost determinată $n intervalul /200 pM. E =/lizină, un aminoacid
esen ial, iosenzor fost dezvoltat pe aza amperometrică electrod enzimă de ell+ț
i colaoratorii %ell+ i cola. 2000. =/lizină alfa/oxidaza enzima este utilizată $nș ș
construc ia electrodului enzimă. n scurt rezumat al detectare de =/lizină a fost datț
9nzimele sunt o proteine care reac ionează ca si catalizatori ioc"imici i săț ș
accelereze una sau mai multe procese ioc"imice specifice. 9nzimele sunt produse
de celula vie de a efectua reac ii care sunt cerute de organism. <n reac iileț ț
enzimatice, moleculele care enzimele care reac ionează cu selectiv, sunt numiteț
sustraturi, i ie irile reac iilor enzimatice sunt numite produse. 5electivitateaș ș ț
dintre enzimă i sustrat este utilizat $n ma#oritatea studiilor iotestului iș ș
iosenzor. e lângă utilizarea enzimei ca agent ioactiv $n ampermetric electrodenzimatic, enzima este de asemenea folosit ca agent de etic"etare $n studii imuno iș
senzori &D- amperometrice. 9ste posiil de a clasifica măsurătorile activită iiț
enzimei $n două grupe, prima dintre ele este determinarea activită ii enzimatice cuț
un electrod enzimă amperometric. n un exemplu $n acest sens este măsurarea
activită ii alfa amilază, folosind electrod glucoza, care glucozidază , si glucozaț
numărul reac iilor enzimatice sunt ridicate, timpul de răspuns al electroduluiț
maltoza este numai 3 secunde, iar activitatea amilazei alfa poate fi determinată
$ntr/un timp scurt, $n func ie de interac iunea dintre alfa amilază i sustrat. nț ț ș
electrod glucoza amperometric fost de asemenea utilizat pentru analiza cinetică aactivită ii alfa glucozidază succes %;atsumi i atano 200A. n electrod enzimaț ș
amperometric azat pe colin oxidază enzimă a fost proiectat pentru monitorizarea
activită ii enzimei colinesteraza, care este esen ială pentru valoarea diagnostică $nț ț
olile "epatice si tumorile maligne cât i pentru detectarea unor toxine, pesticide iș ș
metale grele %Mizutani i VauIi 1. &ctivitatea pseudocolinesterază a fostș
determinată $n mai pu in de 10 sec, cu o limită de detec ie de 2 =. &cesteț ț
exemple arată că electrozii enzimatici amperometrici sunt aplicaile succes pentru
măsurarea activită ii enzimatice. <n al doilea grup, un electrod amperometric esteț
folosită doar ca un senzor c"imic, iar sc"imarea concentra iei de sustrat sauț
produsului $n timpul reac iei enzimatice este monitorizată prin electrod. &cest tipț
de utilizare a electrodului amperometric pentru determinarea activită ii enzimaticeț
nu este montat defini ia ampermetrica electrod enzimă, i anume că o enzimăț ș
treuie să fie utilizată ca agent iorecognizer $n senzor. Din acest motiv, nicio
informa ie nu este prezentată $n această sec iuneț ț
1.5.1. Alte componente alimentare
Determinarea alcoolului, $n special etanol, este important $n industria
alimentară. E ăutură alcoolică con ine etanol, iar concentra ia de alcool treuie săț ț
fie măsurate $n timpul i la sfâr itul produc iei alcool pentru controlul calită ii.ș ș ț ț
9nzima oxidaza alcool oferă o oportunitate de a pregăti un electrod alcool
amperometric i măsoară concentra ia de alcool selectiv i sensiilitate. 9lectroziiș ț ș
de alcool au fost dezvoltati de diferiti cercetători pentru a măsura concentra ia deț
alcool $n diferite proe de produse alimentare, cum ar fi ere i vin %7ou#tita et alș
2000'. 5"Iotova 2006 et al.. Colesterolul este o mica molecula , esen ială pentruț
corpul uman. 9ste folosit pentru faricarea "ormonilor. Cu toate acestea, un nivel
ridicat de colesterol din sange creste riscul de oli de inima. nele dintre
alimentele pentru animale, cum ar fi ouă, carne, iar produsele lactate con in oț
cantitate mare de colesterol, i excesul acestor alimente poate provoca o cre tere aș ș
nivelului de colesterol din sânge. Masurarea nivelului de colesterol $n e antionș
alimentar este important pentru consumatori să/ i planifice cu privire la dieta lor iș ș
aportul de colesterol. e aza acestei cerin e, electrodul de colesterol amperometricț
a fost dezvoltat cu a#utorul esterazei colesterol si colesterol oxidaza enzima ca
agen i iorecognizing prin folosirea diferitelor te"nici de imoilizare i electroziț ș
%ena et al 2001'. am et al 2001'. &dan+i i 4aradi 2003. *radul de utilizare aș
enzimei colesterol amperometric a fost demonstrat, de asemenea, $n proele
alimentare
=ecitina este un fosfolipid important dorit de organismul viu. 9ste una dintre
cele mai frecvente fosfolipide $n natură. =ecitina poate fi găsita $n multe alimente,
cum ar fi soia, mazare macinata, seminte, nuci, oua, varza, conopida, fasole sigaranzo i poate fi u or extras cu "exan. e lângă importan a sa $n alimenta iaș ș ț ț
umană, lecitina este de asemenea importanta $n unele dintre te"nologiile de
produc ie alimentară. &cesta este utilizata ca un aditiv alimentar %emulsifiant, $nț
industria alimentară $n special $n ciocolată, iscui i i produse similare. entru aț ș
măsura concentra ia de lecitina, un electrod enzimă amperometric a fost dezvoltatț
folosind fosfolipaza D i enzimele colină oxidaza' i aplicatia senzorului $n maiș ș
multe proe de produse alimentare reale %galenus de ou, făină de soia, uleiul, etc.
a fost demonstrat prin Campanella i colaoratori %1).ș
E sustan ă sau amestec de sustan e destinat pentru prevenirea, distrugerea,ț ț
respingerea sau atenuarea oricarui dăunător este numit un pesticid. ;ermenul
include sustan e care pot fi utilizate ca regulator de cre tere a plantelor, defoliant,ț ș
des"idratant sau agent pentru su iere a fructelor sau prevenirea, căderea prematurăț
a fructelor i sustan ele aplicate culturilor, fie $nainte sau după recoltare pentru aș ț
prote#a marfa de deteriorare $n timpul depozitării i transport %J&E 2002. neleș
pesticide mai frecvent utilizate in"iă acetilcolinesteraza %&C"9 activitatea
enzimei, care degradează acetilcolină %&C" $n producerea colină i o grupare etil.ș
&C" este un neurotransmitator gasit la intersec ii neuromuscular. <n"iarea &C"9ț
determină o cre tere a concentra iei &C", care poate provoca "iperstimulareaș ț
esutului muscular care duce la paralizie. <n"iitorii &C"9 la doze mari poateț
provoca moartea rezultând din insuficienta respiratorie. Din cauza toxicită iiț
pesticidului, concentra ia acestuia treuie să fie măsurat .na dintre modalită ileț ț
practice de măsurare concentra iei pesticid este de a monitoriza efectul in"iăriiț
pesticidelor pe &C"9 enzimă. &ctivitatea &C"9 enzimă poate fi monitorizată printr/un electrod amperometric $n prezen a unei cantită i constante de &C" $nț ț
condi ii de reac ie standard. Două aordări de reac ie sunt urmate de oicei pentruț ț ț
monitorizarea &C"9 cu electrod amperometrică. rima dintre ele este aordarea
ienzimei $n care colin oxidaza este utilizat cu &C"9. Mai $ntâi, &c" este "idrolizat
este una dintre cele mai importante cerin e $n prelucrarea produselor alimentare.ț
Metoda clasică de identificare microiană, care include $mogă ire, izolarea iț ș
identificarea, ia o lungă perioadă de timp. 5unt necesare metode rapide pentru aminimiza timpul de analiză. e de altă parte, numărul de agen i patogeni cautati dinț
proele alimentare este $n general scăzută. &stfel metoda treuie să fie sensiila
pentru a detecta un număr redus de agen i patogeni $n e antion. Metoda deț ș
detectare ideală treuie să comine calită i, cum ar fi sensiilitatea, specificitatea,ț
iar timp de analiza redus. entru a satisface aceste cerin e, au fost efectuate maiț
multe studii iosenzor. 9. coli, 5almonella t+p"imurium, Camp+loacter #e#uni,
=egionella pneumop"ila, 5tap"+lococcus aureus, 7acillus cereus, i streptocociș
sunt agenti patogeni foodorne comune, care sunt căutate $n proele alimentare.
eactile imunologice azate pe interac iuni antigen/anticorp sunt frecvent utilizateț
$n detectarea agentului patogen. ;otu i, este dificil să se măsoare aceste reac iiș ț
utilizând un electrod amperometric. 9nzimele sau sisteme enzimatice sunt integrate
$n reac ie imunologică a monitoriza sensiil. 5unt utilizate două aordări comune.ț
na dintre ele este etic"etarea anticorpul cu enzime precum fosfataza alcalină iș
peroxidază din "rean enzimă. n anticorp marcat cu enzimă este folosit ca anticorp
secundar, iar la sfâr itul reac iei imunologice valoarea anticorp secundar %aceastăș ț
concentra ie este legat de intă concentra ie patogen se determină cu sustratț ț ț
special conceput. & doua aordare este conceputa pe aza măsurării enzimei
de $mătrânire a produselor alimentare $n timpul depozitării. Concentra iile amineț
iogene sunt utilizate ca un indicator al prospe imii produselor alimentare. rinț
urmare, determinarea con inutului amine iogene este o prolemă critică pentruț
consumatori. n amperometric electrod amină iogene pe ază de oxidază amină a
fost preparată prin Muresan si colegii %200). E enzimă aminoxidază fost
coimmoilized cu peroxidază din "rean la o suprafa ă electrod, iar electrodulț
amină iogenă dezvoltat a fost aplicată cu succes pentru măsurarea tiramina,
putresceina, cadaverina, "istamina, $n proele de pe te.ș
1.5.) Determinarea de aditii alimentari
&cidul enzoic i sărurile sale sunt folosite ca un conservant alimentar $nș
diverse produse alimentare pentru activitatea lor antimicroiană a păstra i prote#aș
produsele alimentare de deteriorare. &cest lucru poate fi dăunător pentru sănătatea
umană dacă nivelul de acid enzoic $n produsele alimentare este mai mare decâtnivelurile de siguran ă permise. Concentra iile maxime admise pentru acidulț ț
enzoic pentru fiecare tip de produse alimentare sunt dictate de lege %arlamentul
9uropean i Directiva Consiliului nr 2 C9, feruarie 1. i controlată deș ș
agen iile de reglementare. Determinarea acidului enzoic $n produsele alimentareț
este critică pentru calitatea control i, de asemenea, protec ia consumatorilor. 5anș ț
si colegii dezvoltat un electrod enzimă amperometric pentru monitorizarea acidului
enzoic azat pe ac iunea in"iarea tirozinazei pe enzime %5an et al. 200(.ț
9lectrozi de caron sticlo i au fost modificate cu un nanomaterial caronatș
tirozinazei/calciu %nano/CaCE3 complex pentru măsurarea acidului enzoic. 5/a
raportat că rezultatele o inute de la un senzor de acid enzoic au fost liniare $nț
intervalul de ,6 x 10/( până la .2 x 10/ M concentra iei acidului enzoic i eleț ș
pot fi utile pentru a măsura cu succes acidul enzoic $n unele proe ăuturi i iaurt.ș
*lutamatul monosodic este o sare de sodiu a acidului glutamic care apar $n
mod natural, care este un aminoacid neesen ial. *lutamatul se gaseste in modț
natural in toate alimente ogate in proteine, cum ar fi con inut de carne, carne deț
pasăre, fructe de mare i lapte. e lângă apari ia sa naturală, este frecvent folosit caș ț
un agent Consolidarea aromă pentru a spori aroma originală. 9xistă o limitare cu
privire la utilizarea glutamat $n produsele alimentare ca toti celelalti aditivi
alimentari !n acest moment amperometric iosenzor glumate a fost dezvoltat
pentru a masura de concentrare de glutamat in epice alimentare %7e+ene et al.2003. *lutamatul oxidaza enzima este utilizată ca iorecognizer pe electrod iș
glutamat imprimată concentra ia ecranului a fost determinată $n intervalul de 10/ț
160 mg l, cu success. &cidul fitic este un alt aditiv utilizat $n produsele
alimentare. 9a are o capacitate puternică de a c"eia ionilor polivalen i metalici,ț
cum ar fi zincul, calciul i fierul %>urrell 2003. &cidul fitic are, de asemenea, unș
efect antioxidant. &cidul fitic reduce asor ia mineralelor datorită capacită iiț ț
c"elat formare i scăderea iodisponiilită ii dintre mineralele, care prezintăș ț
anumite efecte enefice sanatatii, cum ar fi reducerea riscului de cancer de colon si
oli de inima %4uceniI i 5"amsuddin 2003, ?ari8alla cola. 10 Cu toateș
acestea, aportul de mici de minerale esentiale au un efect nedorit pentru copii
!n acest capitol o perspectivă scurta este data pe iosenzorii amperometrici
care sunt utilizati $n procesele de produse alimentare. 7iosenzorii amperometrici
sunt clasificati $n func ie de oiectivul moleculei căutat $n proele alimentare.ț
&ordări diferite dezvoltat de diverse grupuri de cercetare pentru a detecta
componente alimentare i contaminan i, sunt men ionate 5onda#ul literatură indicăș ț ț
faptul că iosenzorii amperometrici sunt cei mai comuni iosenzori, dezvoltati
pentru a detecta moleculele tinta, fie $n produsele alimentare sau de alte tipuri de proe. ClarI i =+ons a propus pentru prima dată conceptul ini ial de iosenzori $nș ț
162. rimul electrod glucoză enzimatică a fost dezvoltat de constructii de glucoză
oxidază memrană de dializă imoilizat pe electrod de oxigen. &ceasta te"nologie
a fost comercializata de Vello8 5prings <nstruments din Da+ton, E"io, $n 1(. De
nanostiinta si nanote"nologie, au fost raportate ioanalizei. rezenta informa iilor ț
i experien a privind sistemele amperometrice, este poten ial cea mai mare aș ț ț
candidatului de a se integra cu nanote"nologia pentru a cre te performan ele deș ț
iosenzori. &ceastă integrare poate fi considerată drept o nouă provocare pete"nologia :nanoiosensor: pentru determinarea moleculă detectare unicelulara.