Биоэлектрокаталитическое определение производных фенола и пероксисоединений

• Автор: Осина, Марина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Электрохимические биосенсоры.

1.1.1. Принципы измерений в электрохимических биосенсорах.

1.1.2. Амперометрические биосенсоры для определения фенола и его производных

1.1.3. Амперометрические биосенсоры для определения пероксисединений.

1.2. Физикохимические свойства и механизм действия окислительновосстановительных ферментов лакказы и пероксидазы

1.2.1. Лакказа, ферментативный катализ.

1.2.2. Пероксидаза, ферментативный катализ.

1.3. Закономерности биоэлектрокаталитического восстановления кислорода и

пероксида водорода ферментами, иммобилизованными на углеродных
материалах.
1.3.1. Биоэлетрокаталитическое восстановление кислорода в присутствии
лакказы
1.3.2. Биоэлектрокаталитическое восстановление пероксида водорода в присутствии пероксидазы
1.4. Методы иммобилизации ферментов на углеродных электродах.
1.5. Направление и задачи исследования.
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Электрохимические методы
2.1.1. Метод потенциодинамических импульсов
2.1.2. Метод хроноамперометрических кривых.
2.2. Электрохимические ячейки.
2.3. Электроды и электродные материалы.
2.4. Методы иммобилизации ферментов и приготовление ферментных
электродов
2.5. Спектрофотометрические исследования
2.6. Метод туннельной сканирующей микроскопии.
2.7. Массспектрометрический метод
2.8. Реагенты и рабочие растворы
Глава 3. ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ ФЕНОЛА НА КОМПОЗИТЕ ЛАККАЗАИАФИОН
3.1. Электрохимические превращения фенолов на электроде из пироуглерода в отсутствие и в присутствии лакказы, находящейся в объеме раствора
3.2. Изучение биоэлектрокаталитических реакций, протекающих при ферментативном окислении фенолов на пироуглеродном электроде с композитом лакказанафион.
3.2.1. Влияние концентрации и скорости подачи кислорода на ток его биоэлектрокаталитического восстановления на композите лакказанафион.
3.2.2. Механизм влияния фенолов на ток восстановления кислорода на электроде с композитом лакказанафион.
3.2.3. Механизм и кинетика процессов, протекающих при биоамперометрическом определении пирокатехина, допамина, 2амино4хлорфенола на электроде из пироуглерода с композитом лакказанафион по току восстановления продуктов ферментативного окисления.
3.3. Биоамперометрическое определение пирокатехина, допамина, и 2амино
4хлорфенола по снижению тока восстановлен кислорода на электроде Кларка с биологической мембраной, включающей композитный материал
лакказанафион
Глава 4. БИОЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЕРОКСИДНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ ИММОБИЛИЗОВАННОЙ ПЕРОКСИДАЗОЙ
4.1. Влияние природы углеродного носителя на биоэлектрокаталитическую активность пероксидазы в реакции восстановления пероксида водорода
4.2. Биоэлектрокаталитическое восстановление пероксисоединений на композите пероксидаза нафион
4.2.1. Исследование структуры и свойств композитного материала пероксидазанафион методом сканирующей туннельной микроскопии
4.2.2. Электрохимические реакции пероксисоединений на пироуглероде
4.2.3. Электрокаталитическое восстановление пероксида водорода, перуксусной и пербензойной кислот в присутствии пероксидазы
4.2.4. Влияние раствора и концентрации пероксисоединений на стационарный потенциал пироуглеродного электрода с композитом пероксидазаафион
4.2.5. Влияние раствора и концентрации субстратов на биоэлектрокаталитическую активность пероксидазы в реакции восстановления пероксисоединений на композите пероксидазанафион
и 4.2.6. Механизм биоэлектрокаталитического восстановления
пероксисоединений на композите пероксидазанафион
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Окисление этих соединений протекает при менее положительном потенциале, чем пероксида водорода, рис. Это позволяет избежать протекания параллельных реакций на электроде и повысить точность измерений. Однако такой метод довольно сложен, к тому же в процессе измерений происходит вымывание медиатора и образование различных промежуточных продуктов в случае использования хинона. Еще один путь повышения селективности использование биферментных мембран. Схема биферментной мембраны, включающей глюкозооксидазу и лакказу 3, представлена на рис. В. Функция лакказы заключается в том, что в ее присутствии происходит ферментативное окисление гексацианоферрата II. Использование биферментной мембраны, включающей глкозооксидазу и пероксидазу, позволяет проводить детекцию глюкозы по току биоэлектрокаталитического восстановления пероксида водорода, образующегося в процессе ферментативного окисления субстрата в присутствии ГОД. Недостатком в этом случае является сложная технология изготовления мембраны и необходимость применения дополнительных реактивов. Оптимальным ферментным электродом, позволяющим в полной мере использовать селективные свойства фермента, является электрод, где осуществляется прямой биоэлектрокатализ рис1, е. В таких системах, фермент, в иммобилизованном на электроде состоянии, участвует в переносе электронов между электродом и субстратом. Наиболее исследованы в условиях прямого биоэлектрокатализа реакции восстановления кислорода ,, пероксида водорода ,, водородная реакция . Амперометрические биосенсоры для определения фенола и его производных. Проблема индикации фенольных соединений возникает как при медицинских исследованиях, так и при контроле качества окружающей среды. Интерес, со стороны медикобиологических исследований представляет определение катехоламинов адреналина, норадреналина, допамина, которые выполняют в живых организмах роль нейротрансмиттеров и определение их концентрации необходимо для диагностики образования некоторых опухолей. Необходимость определения фенолов при экологических исследованиях обусловлена их токсичностью и стабильностью в водных средах. Например, список приоритетных загрязнителей ЕРА vi i включает фенольных соединений. В качестве катализаторов при биоамперометрическом определении фенолов используют такие ферменты, как тирозиназа , полифенолоксидаза ,, пероксидаза и лакказа . Ферментные электроды на основе тирозиназы и полифенолоксидазы, как правило, представляют собой пастовые электроды, с большим содержанием фермента, поскольку оба фермента имеют низкую удельную активность. В работе определение фенола и пирокатехина проводили на пастовом электроде, модифицированном тирозиназой и микрочастицами золота или палладия. Асм2, соответственно. В определение фенола проводили с использованием медиатора гексацианофсррата. Нижний предел детекции составил . Принцип определения фенолов по току восстановления продуктов ферментативного окисления реализован в . В использовали электрод из стеклоуглерода с тирозиназой, иммобилизованной в силановой пленке. Чувствительность ферментного электрода по отношению к изученным в работе фенолам составляет следующий ряд пирокатехин фенол п крезол. В для определения фенола и его производных в качестве источника полифенолоксидазы, использован срез грибной ткани. Введение в состав пастового электрода фталоцианина кобальта позволило авторам снизить рабочий потенциал электрода. Наблюдали следующую зависимость чувствительности ферментного электрода пирокатсхиндопаминфенол. Пастовый электрод с полифенолоксидазой в модифицировали микрочастицами иридия. По мнению авторов, металл катализирует электровосстановление хиноидных соединений, образующихся при ферментативном окислении фенолов в присутствие полифенолоксидазы. Основным методом определения фенола и его производных с помощью ферментных электродов на основе пероксидазы является детекция по току восстановления фенольных радикалов, образующихся при их ферментативном окислении с помощью пероксидазы в присутствие пероксида водорода. Характеристики наиболее чувствительных электродов представлены в таблице 1.