Реферат: Біосенсори Використання в медицині
Курсова робота
на тему: Біосенсори. Використання в медицині.
Виконав: Футерник Павло Володимирович,
студент ІІ-го курсу
ФПрН
Керівник : Куниця Наталья Іванівна, к.б.н.
Київ. 1999 р.
План.
Вступ. Розділ перший. Біологічний матеріал в біосенсорах.
І) Ферментні біосенсори.
ІІ) імуносенсори.
ІІІ) Біосенсори, що містять інтактні клітини.
ІV) Біосенсори базовані на молекулярних рецепторах.
V) Нуклеінові кислоти в біосенсорах.
Розділ другий. Перетворювачі різних типів, що використовуються в біосенсорах.
І) Електрохімічні біосенсори.
ІІ) Оптичні біосенсори.
ІІІ) Калориметричні біосенсори.
ІV) Мікрогравіметричні та акустичні біосенсори.
Розділ третій. Використання біосенсорів в клінічній діагностиці. Висновки.
Література.
Вступ.
Основною причиною різкого збільшення зацікавленості та досліджень в галузі біосенсорів в останні два десятки років є їх висока специфічність та чутливість, що досягається завдяки використанню біологічних молекул та систем. Біосенсор - це аналітичний прилад , що містить в своєму складі біологічний чутливий елемент (фермент, антитіло, ДНК, клітинні органели, клітини чи шматочки тканин) поєднаний з перетворювачем (електрохімічним, оптичним, калориметричним чи акустичним)(34) . Вимірювання концентрації мішені аналізатор виконує кількісним перетворенням параметрів реакції у кількісний електричний чи оптичний сигнал (Малюнок 1).
Малюнок 1. Принцип роботи біосенсора.
Двома найбільш важливими властивостями будь якого біосенсору є : а) його специфічність та б) чутливість аналізатора відносно мішені. Специфічність біосенсора цілком керується властивостями біологічного компоненту, тому що саме тут речовина контактує з сенсором. Чутливість цілого приладу залежить як від біолгічного компоненту так і від перетворювача, тому що тут має бути чудова взаємодія між біомолекулою та аналізуємою речовиною, а також дуже висока ефективність наступного визначення реакції перетворювачем (Малюнок 2). В порівнянні з хімічними сенсорами набагато вигіднішими є біологічні сенсори, висока специфічність яких є результатом оптимального молекулярного розпізнавання.Це найкраще можна показати на прикладі взаємодії антиген-антитіло(Ат-Аг) , де антитіло може розпізнати та приєднати відповідний антиген з надзвичайно високою специфічністю.
Аналітичний рівень ( моль/л)
М ферментні електроди
mМ 10-3 прямі імуносенсори
mМ 10-6 непрямі імуносенсори
nМ 10-9
pМ10-12
fМ 10-15 імуноаналіз
aМ 10-18
Малюнок 2. Типовий ряд концентрацій, виміряний різними типами біосенсорів та імуноаналізом.
Найменші хімічні зміни в молекулярній структурі Аг можуть сильно зменшити спорідненість до Ат (яке мало перехідну реакційність). Наприклад, ферменти, як глюкозоксидаза, будуть розпізнавати свій природній субстрат (глюкозу в даному випадку) з набагато більшою спорідненістю, ніж інший компонент у реакційному середовищі. Хімічно подібні молекули (інші малі цукри) можуть проявляти деяку активність, якщо присутні в достатньо високій концентрації. Рівень специфічності , та в багатьох випадках чутливості, розпізнавання та вимірювання, що був досягнутий в біосенсорах, набагато перевищує той, що існує в переважній більшості хімічних сенсорів(2) .
Висока специфічність біомолекул та біологічних систем, що стосується міжмолекулярних взаємодій, може бути використана в біосенсорних приладах лише при наявності високоефективного сполучення між біологічним компонентом та компонентом перетворювача. Ряд потенційних біологічних компонентів та подібний ряд перетворювачів можуть бути використані в біосенсорах (Таблиця 1), що робить дійсно необхідним мульті- та міждісциплінарний підхід у розробці та дослідженнях в цій області(36) . Багато в області перетворювачів вже зроблено, але вона вимагає подальшого розвитку та оптимізації. На практиці широкий ряд оптичних та електрохімічних технологій було використано в поєднанні з біологічним аналізом.
Таблиця 1. Основні компоненти біосенсорів.
| Біологічний компонент | Перетворювачі |
| Нуклеінові кислоти | Оптичні |
| Коферменти | Флуоресцентні |
| Антитіла | Поглинаючі |
| Рецептори | Електрохімчні |
| Ферменти | Амперометричні |
| Ферментні системи | Потенціометричні |
| Мембрани | Кондуктометричні |
| Органели | П’єзоелектричні |
| Клітини | Калориметричні |
| Тканини | Акустичні |
| Організми | Механічні |
Біомолекули та біологічні системи, що застосовуються в біосенсорах, можуть бути розділени на наступні головні групи :
1) Ферменти
2) Антитіла
3) Клітини
4) Рецептори
5) Нуклеїнові кислоти
Інші перелічені класи біологічних компонентів , розглянутих в табл.1 (наприклад, органели, тканини, мембранні системи ), знаходять тільки обмежене застосування в галузі біосенсорів.
Розділ перший. Біологічний матеріал в біосенсорах .
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--