Амперометрические микробные и ферментные биосенсоры для детекции углеводов, спиртов и нитроароматических соединений

• Автор: Китова, Анна Евгеньевна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1. Фсрмситные амперомстрические биосенсоры

2.2. Способы иммобилизации ферментов.

2.3. Амперометрические биосенсоры на основе клеток микроорганизмов.

2.4. Способы иммобилизации клеток микроорганизмов

2.5. Детекция крахмала и олигосахаридов

2.5.1. Ферментные биосенсоры для детекции олиго и полисахаридов

2.5.2. Микробные сенсоры для детекции крахмала и олигосахаридов.

2.6. Биосенсоры для детекции низших спиртов
2.6.1. Биосснсоры на основе алкогольоксидазы
2.6.2. Микробные биосенсоры для детекции спиртов
2.7. Детекция нитроароматических соединений
2.7.1. Микроорганизмыдеструкторы нитроароматических соединений.
2.7.2. Микробные сенсоры для определения нитроароматических соединений
3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1. Способы иммобилизации ферментов.
3.1.1. Иммобилизация с использованием глутарового альдегида.
3.1.2. Иммобилизация ферментов на мембранах активированных бензохиноном
3.1.3. Иммобилизация ферментов в слое ДЭАЭдскстрапа на нитроцеллюлозной мембране.
3.2. Условия культивирования штаммов.
3.3. Способы иммобилизации клеток
3.3.1. Адсорбция
3.3.2. Включение в гели.
3.4. Формирование биосенсоров и условия измерения
3.5. Условия трансформации 2,4динитрофенола свободными и иммобилизованными клетками . егу1ИгороШ НЬРМ
3.6. Анализ реальных образцов. Пробоиодготовка.
3.7. Альтернативные методы.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
4.1. Биосенсоры для детекции крахмала.
4.1.1. Биосенсор на основе совместно иммобилизованных глюкозооксидази и глюкоамилазы
4.1.2. Анализ крахмала с помощью глюкозооксидазного биосенсора и раствора глюкоамилазы
4.1.3. Анализ крахмала с помощью микробного сенсора на основе клеток x . ii В и раствора глюкоамилазы
4.2. Скрининг микроорганизмов для биосенсорной детекции олигосахаридов.
4.3. Модели биосенсоров для детекции низших спиртов
4.3.1. Биосепсоры на основе алкогольоксидазы
4.3.1.1. Биосенсор на основе алкогольоксидазы, иммобилизованной на мембранах, активированных бензохиноном
4.3.1.2. Биосенсор на основе алкогольоксидазы, иммобилизованной в слое ДЭАЭдскстрапа
4.3.2. Биосенсор на основе клеток метилотрофных дрожжей ii .
4.3.3. Применение алкогольоксидазного и микробного биосенсора для детекции спиртов в реальных образцах.
4.4. Модель биосснсора реакторного тина для детекции 2,4динитрофенола.
4.4.1. Трансформация 2,4динитрофенола свободными и иммобилизованными клетками i в периодических условиях.
4.4.2. Трансформация 2,4динитрофснола иммобилизовашьмн клетками i в непрерывных условиях реактор идеального вытеснения.
4.4.3. Подбор способа иммобилизации клеток для формирования рецепторного элемента сенсора реакторного типа для определения 2,4дшштрофенола.
4.4.4. Оптимизация параметров биосснсора для определения 2,4динитрофенола
4.4.5. Использование биосенсора рсакгорного типа в составе многоканального
биосенсорного анализатора.
Заключение.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Созданные модели микробных и ферментных сенсоров для детекции крахмала, глюкозы, этанола могут быть использованы на предприятиях пищевой промышленности контроль ферментационного получения спирта, для определения содержания состава пищевых продуктов крахмал, глюкоза, содержания этанола в спиртных напитках. Микробный сенсор на основе клеток . РМ1 может быть использован на предприятиях химической промышленности, производящих пестициды, красители, взрывчатые вещества, где необходим быстрый и недорогой метод рнализа содержания нитроароматических соединений в сточных водах. Биосенсор на основе клеток штамма x . В позволяет определять содержание крахмала в пробе при добавлении в измерительную кювету раствора глюкоамилазы. Биосенсор применим для анализа крахмала в реальных образцах. На основе нового способа иммобилизации алкогольоксидазы в слое ДЭЛЭдекстрана на мембранах, активированных бензохиноном возможно получение стабильных биорецепторов, применяемых для создания биосснсора для детекции этилового и метилового спиртов. Биосенсор на основе штамма i РМ1 и кислородного электрода позволяет определять общее содержание нитроароматических соединений в модельных образцах. Данный тип сенсора может быть использован либо самостоятельно, либо как элемент комплексной аналитической системы для детекции нитроароматических соединений. Апробация работы. Работа была представлена на Всероссийской конференции Сенсор СанктПетербург, г. Международной конференции Проблемы биологической и экологической безопасности Оболенск, г, XIV Зимней международной молодежной научпой школе Перспективные направления физикохимической биологии и биотехнологии Москва, г. VII Школеконференции молодых ученых Биология наука XXI века Пущино, г. П Московском международном конгрессе Биотехнология состояние и перспективы развития Москва, г. II Международной научной конференции Ксенобиотики и живые системы Минск, г. Российской школеконференции молодых ученых Экотоксикология современные биоаналитические системы, методы, технологии Пущино, , XV Международной конференции по крахмалу Москва, г, III Международной молодежной школыконференции Актуальные аспекты современной микробиологии Москва, г. Присуждена премия им. Т.К. По материалам диссертации опубликовано статей из них 5 статей в рецензируемых журналах из списка ВАК. Ферментные амиерометрическис биосснсоры. Электрохимические датчики в зависимости от того, что является измеряемой величиной, ток или потенциал, подразделяются на амперометрические и потенциометрические. Такие преимущества амперометрической детекции как линейная зависимость сигнала тока от концентрации вещества, широкий диапазон концентраций и низкая зависимость от буферных свойств раствора, позволяют более широко применять ее на практике, чем потенциометрию. В оптимальных условиях метод позволяет определять
концентрации до КГ М, при этом величина сигнала варьируется в пределах трехчетырех порядков Тернер с соавт. В основе амперометрических ферментных электродов лежит способность фермента к специфическому распознаванию определенных молекул и возможность прямого электрохимического преобразования скорости реакции в электрический ток. Чувствительность ферментных биосенсоров обычно лежит в диапазоне КГ6 3 М , . ГОД глюкозооксидаза. Концентрацию глюкозы можно измерять, регистрируя либо расход кислорода по его восстановлению на катоде, либо образование пероксида водорода по его окислению на аноде. Основными достоинствами биосенсоров на основе кислородных датчиков являются простота изготовления, высокая стабильность, селективность, чувствительность и воспроизводимость показаний. Анализаторы на пероксид водорода отличаются малым временем отклика, но более низкой селективностью, поскольку при потенциалах окисления Н2О2 электрохимическому превращению подвергается также ряд органических соединений, которые могут присутствовать в образце. В биосенсорах второго поколения вместо кислорода используется искусственный акцептор электронов, чтобы избежать влияния электрохимически активных примесей и кислородных эффектов на ответ прибора , .