 |
|
Использование микроорганизмов и тканей живых организмов в качестве биосенсоров
Использование живых организмов в качестве биосенсоров позволяет судить о присутствии какого-либо вещества или его количественном содержании по характеру и величине его воздействия на определенный организм, взятый как индикаторный. Показателем при этом является изменение состояния жизнедеятельности данного живого организма, то есть его реакция на раздражитель, которым, например, могут быть токсиканты среды обитания или какие-либо другие биологически активные соединения, вызывающие нарушение жизненных функций индикаторного организма или его гибель.
Применение микроорганизмов и биологических тканей различного происхождения более предпочтительно для биосенсоров, поскольку в данном случае отпадает необходимость в предварительном получении и очистке ферментов.
Недостатками биосенсоров из микроорганизмов являются:
- низкая селективность определения вследствие того, что клетки живых организмов являются источником самых разнообразных ферментов;
- время отклика биосенсоров на основе тканей и микроорганизмов может быть достаточно большим, что также уменьшает их практическую ценность.
Не смотря на это, наблюдается повышенный интерес ученых к разработке конструкций электродов, содержащих не сами ферменты в очищенном виде, а их первозданные источники – биологические организмы.
Пример биосенсорного устройства на основе микроорганизмов – клетки дрожжей, помещенные между двумя пористыми мембранами. Биосенсор на основе иммобилизованных дрожжей и кислородного электрода позволяет определять этанол и метанол, например в промышленных стоках.
Интерес представляют биосенсоры на основе микроорганизмов иммобилизованных на мембране, служащих элементом, так называемого, микробного сенсора. Пример таких устройств – амперометрический сенсор на аммиак (в сточных водах) на основе иммобилизованных нитрифицирующих бактерий и кислородного электрода. Такой биосенсор применим в процессе контроля степени очистки промышленных стоков.
Было установлено, что тканевые срезы растений в биосенсорах могут выполнять функцию источников каталитической активности. Например, создан биосенсор на аскорбиновую кислоту, состоящий из платинового электрода и пластины кожуры огурца или тыквы, служащей источником аскорбиноксидазы. Активность фермента в такой природной матрице достаточна для проведения 50-80 определений аскорбиновой кислоты в различных объектах. Установлено, что пластины биоматериала могут храниться без потери активности в течение года в 50%-ном глицерине.
Известны биосенсоры, в которых использован цельный фрагмент ткани печени быка, являющийся носителем фермента каталазы и иммобилизованный на кислородном электроде. Ферментативное действие каталазы, проявляющееся в катализе реакции разложения пероксида водорода, используют в этом случае для создания соответствующего электрода.
Разработан биосенсор на основе кожуры кабачка или огурца и кислородного электрода для определения L-аскорбиновой кислоты во фруктовых соках, функционирующий подобно аналогичному типу электрода, уже рассмотренного выше.