Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
План. 1.Введение.

Курсовая работа

на тему:

Биосенсоры. Использование в медицине.

План. Введение. Раздел перший.Биологичний материал в биосенсорах. И) Ферментные биосенсоры. II) иммуносенсора. Iii) Биосенсоры, содержащих интактные клетки. Iv) Биосенсоры основанные на молекулярных рецепторах. V) нуклеин кислоты в биосенсорах. Раздел другий.Перетворювачи различных типов, используемых в биосенсорах. И) Электрохимические биосенсоры. II) Оптические биосенсоры. Iii) Калориметрические биосенсоры. Iv) Микрогравиметрични и акустические биосенсоры. Раздел третий. Использование биосенсоров в клинической диагностике. Выводы. Литература.

Введение.

Основной причиной резкого увеличения заинтересованности и исследований в области биосенсоров в последние два десятка лет является их высокая специфичность и чувствительность, достигаемая благодаря использованию биологических молекул и систем. Биосенсор - это аналитический прибор, содержащий в своем составе биологический чувствительный элемент (фермент, антитело, ДНК, клеточные органеллы, клетки или кусочки тканей) совмещенный с преобразователем (электрохимическим, оптическим, калориметрическим или акустическим) (34). Измерение концентрации мишени анализатор выполняет количественным преобразованием параметров реакции в количественном электрический или оптический сигнал (Рисунок 1).

образец к регистратору сигнала

биомолекула преобразователь

Рисунок 1. Принцип работы биосенсора.

Двумя наиболее важными свойствами любого биосенсоров являются: а) его специфичность и б) чувствительность анализатора относительно мишени. Специфичность биосенсора полностью управляется свойствами биологического компонента, так как именно здесь вещество контактирует с сенсором. Чувствительность целого прибора зависит как от биолгичного компонента так и от преобразователя, так как здесь имеет быть замечательная взаимодействие между биомолекул и анализируемых веществом, а также очень высокая эффективность последующего определения реакции преобразователем (Рисунок 2). По сравнению с химическими сенсорами гораздо выгоднее являются биологические сенсоры, высокая специфичность которых является результатом оптимального молекулярного розпизнавання.Це лучше можно показать на примере взаимодействия антиген-антитело (Ат-Аг), где антитело распознает и присоединить соответствующий антиген с высокой специфичностью. < /p>

Аналитический уровень (моль /л)

М ферментные электроды

М 10-3 прямые иммуносенсора

М 10-6 косвенные иммуносенсора

М 10-9

p М 10-12

FМ 10-15 иммуноанализ

М 10-18

Рисунок 2. Типовой ряд концентраций, измеренное разными типами биосенсоров и иммуноанализа.

маленькие химические изменения в молекулярной структуре Ач могут сильно уменьшить сродство к Ат (имеющего переходную реакционность). Например, ферменты, как глюкозоксидаза, будут распознавать свой естественный субстрат (глюкозу в данном случае) с гораздо большим сродством, чем другой компонент в реакционной среде. Химически подобные молекулы (другие малые сахара) могут проявлять некоторую активность, если присутствуют в достаточно высокой концентрации. Уровень специфичности, и во многих случаях чувствительности, распознавания и измерения, который был достигнут в биосенсорах, намного превышает то, что существует в подавляющем большинстве химических сенсоров (2).

Высокая специфичность биомолекул и биологических систем, касается межмолекулярных взаимодействий, может быть использована в биосенсорных приборах только при наличии высокоэффективного сообщение между биологическим компонентом и компонентом преобразователя. Ряд потенциальных биологических компонентов и подобный ряд преобразователей могут быть использованы в биосенсорах (Таблица 1), что делает действительно необходимым мульти-и миждисциплинарний подход в разработке и исследованиях в этой области (36). Во области преобразователей уже сделано, но она требует дальнейшего развития и оптимизации. На практике широкий ряд оптических и электрохимических технологий были использованы в сочетании с биологическим анализом.

Таблица 1. Основные компоненты биосенсоров.

Биологический компонент Преобразователи

нуклеин кислоты Оптические

Коферменты Флуоресцентные

Антитела Поглощающие

Рецепторы Електрохимчни

Ферменты Амперометрические

Ферментные системы Потенциометрические

Мембраны кондуктометрическая

Органеллы Пезоелектрични

Клетки Калориметрические

Ткани Акустические

Организмы Механические

Биомолекулы и биологические системы, применяемые в биосенсорах, могут быть разделены на следующие основные группы:

1) Ферменты

2) Антитела

3) Клетки

4) Рецепторы

5) Нуклеиновые кислоты

Другие перечисленные классы биологических компонентов, рассмотренных в табл.1 (например, органеллы, ткани, мембранные системы), находят только ограниченное применение в области биосенсоров.

Раздел первый. Биологический материал в биосенсорах.

1.Ферментни биосенсоры.

Главную часть исследований и разработок в области биосенсоров связано с ферментами. Они удобны для использования в биосенсорах как долговременные определители концентрации анализируемых веществ. Среди широкого спектра ферментных биосенсоров основной чертой является превращение ферментом анализируемой вещества на определенный продукт, который можно определить. Этот продукт должен иметь определенную електроактивнисть (например, редокс-активность) или оптические качества (например, флуоресценцию или поглощения). Ферментные сенсоры первого типа называются ферментными электродами, второго типа - ферментными оптродамы.

Известны также три другие типы ферментных сенсоров, это: Ферментные термисторы (где теплота, выделяемая при катализируемой ферментом реакции, измеряется и связывается с концентрацией анализируемой вещества) ингибиторной ферментные сенсоры (где анализируемых вещество ингибирует специфическую ферментативную реакцию, изменяя електрохимичний или оптический сигнал, из чего следует, что анализируемых вещество не является субстратом фермента), и, наконец, новый тип ферментных оптродив, в которых сигнал возникает с самого фермента или ассоциированной биомолекулы (например, кофермента), а не с продукта ферментной реакции. Таблица 2 объединяет основные типы ферментных сенсоров.

определенной целью в разработке ферментных биосенсоров является использование высокой специфичностью и чувствительности, служит примером фермент-субстратный взаимодействия, как основы для определяющей и измерительной системы. Взаимодействие между ферментом и его субстратом приводит к расходу субстрата и образования продуктов. Это ефетивно используется, когда преобразователь фиксирует определенное свойство продукта и генерирует сигнал (36). Этот принцип иллюстрирует большинство ферментных биосенсоров.

Таблица 2. Основные типы ферментных биосенсоров.

Преобразователь Принцип определения Примеры

Аналит Фермент

Электрохимический а) Аналит превращается Глюкоза глюкозоксидаза

на электроактивных продукт

б) Аналит ингибирует ферментную - цитохромоксидазы

реакцию продуцирующей

электроактивных вещество

Оптический а) Аналит превращается в Холестерол Холестеролоксидаза

продукт с оптическими (О2)

влативостямы (или индуцирующий

оптический сигнал.

б) Оптические свойства Лактат Лактатмонооксигеназа

фермента изменяются в

зависимости от реакции с

аналитом.

в) Аналит ингибирует ферментную Пестициды ацетилхолинэстеразы

реакцию, продукте вещество

с оптическими свойствами.

Калориметрический Реакция фермента с аналитом Глюкоза глюкозоксидаза

вызывает выделение тепловой

энергии.

ИИ. Иммуносенсора.

Высокая специфичность и высокая чувствительность, которая характеризует реакцию антиген-антитело, были использованы в различного рода лабораторных тестах, которые использовали антитела (иммуноанализ). Иммуноанализ - это многоступенчатый лабораторный тест, основанный на распознавании и связывании аналита антителом (36). В отличие от иммуноанализа, где возможно использование сигнал-генерирующих меток, калибровочных графиков и специальных операций со средой (таких, как обработка образца, оптимизация рН, определенная последовательность действий, период выдержки 5-30 мин.), Настоящие иммуносенсора идеально характеризуются присущей сигнал- генеративной свойством, возможностью определять антиген (аналит) меньше чем за 2-3 мин. и некоторой

Загрузка...

Страницы: 1 2 3 4 5