Биораспознающий компонент и преобразователь

Биораспознающий компонент обусловливает селективность к определяемому веществу и формирует аналитический сигнал.

Биораспознающий компонент биосенсора — это белок, макромолекула или комплекс со специфической поверхностью или внутренними распознающими центрами, необходимый для распознавания определяемого вещества. Компонент обусловливает селективность по отношению к определяемому веществу и передает сигнал на преобразователь. Тип реакции, катализируемой ферментом, определяет выбор преобразователя. Определяемое вещество, а значит, и доступные методы преобразования обусловливают природу биораспознающего компонента. Рассмотрим два примера, в которых фермент используют для создания сенсора на субстрат этого фермента. На схеме 7.8-1 ферментативная реакция включает перенос электрона; таким образом, для определения холестерина можно использовать в качестве преобразователя амперометрический электрохимический сенсор. Схема 7.8-2 включает изменение [Н⁺]; следовательно, контроль превращения ацетилхолина возможен с помощью рН-электрода или рН-чувствительного красителя в оптическом приборе. Другие ферменты можно использовать в случае реакций гидролиза, этерификации, расщепления и т. д.; определяемое вещество обычно является субстратом фермента. (Как можно провести анализ, если вы не смогли найти подходящую ферментативную реакцию с участием определяемого вещества, но знаете, что оно является ингибитором ферментативной реакции?)

Если определяемое вещество является антигеном, оно может быть определено с помощью иммунного анализа (см. разд. 7.9). Для проведения такого анализа обычно используют метку, и выбор преобразователя зависит от природы метки (рис. 7.8-3). Были также предприняты попытки прослеживать комплек-сообразование между антигеном и антителом без метки.

Рис. 7.8-2. Параметры преобразования и тип устройства.

Схема 7.8-1. Катализируемое ферментом окисление холестерина.

Схема 7.8-2. Катализируемое ферментом превращение ацетилхолина в ацетат и холин, вызывающее увеличение [Н⁺].

Рис. 7.8-3. Типы иммуносенсоров. о — Модифицированная антителами поверхность преобразователя; б — конкурентный иммунный анализ, [*] ос l/[Ag); в — сандвичевый иммунный анализ, [*] ос [Ag]; г — гомогенный иммунный анализ, [*] ос l/[Agj.

Биораспознающие компоненты не ограничиваются макромолекулами. Живые клетки или их составные части могут обеспечить требуемую чувствительность к определяемому веществу, и преобразованный сигнал изменяется в соответствии с рассматриваемым клеточным процессом. Действие определяемого вещества можно контролировать по его влиянию на дыхание клетки (за которым можно следить с помощью кислородного электрода) либо на характеристики мембранного транспорта, или по усилению либо подавлению переноса заряда. Каким бы ни был параметр, клетки следует иммобилизовать на преобразователе.

Можно также использовать небиологические материалы, если возможно получение синтетических аналогов, которые отличаются всеми естественными характеристиками селективности с улучшенным преобразованием. Такие возможности выглядят очень привлекательно, но усилия по созданию селективных центров в виде, «дружественном для биосенсора», требуют больше времени и мастерства, если они столь же хороши, сколь и имитируемые природные макромолекулы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: