nguyenngoc575
New Member
Download miễn phí Đồ án Tổng quan tài liệu về Biosensor
Vi sinh vật có kích thước lớn hơn enzym do đó dễ dàng cố định bằng phương pháp vật lý. Chúng có thể được cố định bằng gel agar hay polyacrylamide hay màng thẩm thấu và màng lọc membrane như millipore 0.22 mm – chế tạo từ ester cellulosic. Toàn bộ tế bào vi sinh vật được cố định trong huyền phù collagen đã được xử lý bởi glutaraldehyde. Màng collagen cũng được sử dụng như một chất mang vật lý.
Màng kỵ nước và vi sinh vật có thể được gắn đồng thời lên các điện cực khuếch tán khí chẳng hạn như điện cực pNH3, pO2, pCO2. Vi sinh vật được nhốt trong các lỗ màng lọc cellulose acetate, sau đó rửa các tế bào vi sinh vật tự do trên bề mặt và đặt màng vi sinh vật trên vào điện cực dùng màng thẩm thấu và ngâm trong dung dịch đệm để loại bỏ các thành phần dinh dưỡng ảnh hưởng tới phép đo. Các điện cực vi sinh vật được bảo quản ở nhiệt độ 40C trong dung dịch đệm phosphate.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
h của Enzym theo thời gian.Mô và cơ quan:
Có thể tận dụng các phần mô thực vật hay mô động vật làm nguồn nguyên liệu cung cấp enzym vì chúng có khả năng gắn kết cao, có một cấu trúc đủ mạnh để gắn kết trực tiếp lên bộ biến năng mà không cần đến kỹ thuật cố định protein.
Mô thực vật – động vật:
Thực vật là nguồn enzym hữu dụng cho hóa học phân tích. Bằng việc sử dụng bộ biến năng thích hợp, có thể chế tạo Biosensor có chức năng ổn định cao vì các enzym vẫn được duy trì hoạt tính trong mô thực vật. Tương tự như vậy, mô động vật được xem như là một bộ thụ cảm sinh học hữu dụng cho sự phát hiện chọn lọc L-amiono acid mà không bị ảnh hưởng đáng kể bởi D-amino acid. Để tăng khả năng chọn lọc có thể kết hợp một chất kháng khuẩn để tránh sự nhiễm khuẩn, chẳng hạn như thêm 0.02% NaOH vào điện cực glutamine.
Bộ phận cơ quan:
Các xúc tác sinh học cũng được tìm thấy trong các cơ quan tế bào như lysosome, lục lạp, thể hạt và vi thể vì chúng chứa nhiều hệ thống enzym được dùng trong biosensor. Chẳng hạn như vi thể gan có hệ thống enzym monooxidase với cytochrome P 450 xúc tác cho phản ứng oxy hoá nhiều acid béo, hormone steroids… Các cơ quan tế bào được gắn trực tiếp lên bộ biến năng đo dòng điện trong thiết bị Biosensor.
Tác nhân miễn dịch:
Kháng nguyên và kháng thể cũng được sử dụng làm bộ thụ cảm sinh học. Tính chọn lọc của Biosensor được quyết định bởi kháng thể và tính nhạy cảm được quyết định bởi enzym kết hợp. Kháng thể được cố định vào bộ biến năng nhờ vào kỹ thuật Miễn dịch học Enzym (EIA). hay thay enzym bằng chất mang ion đóng vai trò như chất trung gian của các quá trình điện hóa miễn dịch. Kháng nguyên thích hợp với kháng thể được kết hợp với chất mang ion tạo ra sự tiếp hợp được phát hiện bởi bộ biến năng điện hóa.
Bộ thụ cảm hóa học:
Màng tế bào cũng được sử dụng do khả năng kích thích hóa học gây ra sự thay đổi cấu tạo. Các tế bào thần kinh cũng được dùng trong phát hiện thuốc, độc tố hay các chất khác.
CHỌN LỰA BỘ BIẾN NĂNG:
Bảng 3.1: Hiện trạng nghiên cứu của Biosensor với bộ biến năng tương ứng:
Bộ biến năng
Biosensor
Enzym
Tế bào, vi sinh vật
Tác nhân miễn dịch
Mô thực vật-động vật
Bộ thụ cảm hóa học
Tế bào điện hóa
Đo dòng điện
xxx
xx
xx
x
Đo điện thế
xxx
xx
xx
x
x
Bán dẫn (IFET)
xx
x
Đo nhiệt (Thermistor)
x
x
Đo quang (sợi quang học)
x
x
Aùp điện
x
x
Cơ hóa học
x
Chú thích: x: Đang nghiên cứu cơ bản
xx: Đã nghiên cứu và phát triển những mẫu đầu tiên
xxx: Những thiết bị có mặt trên thị trường
Phụ thuộc vào kiểu phản ứng và từng ứng công cụ thể của Biosensor mà chọn bộ biến năng phù hợp.
Nếu nó được dùng trong sinh học thì cần đáp ứng các tiêu chuẩn tương ứng như khả năng tách protein, lipid hay tế bào.
Nếu nó được dùng trong invivo thì cần giảm kích thước tối thiểu và đòi hỏi hình dạng của nó phải phù hợp để không phá huỷ mô thực vật-động vật, đồng thời cũng có khả năng loại bỏ độc tố, kim loại hay các thành phần đa phân tử ra khỏi bộ biến năng.
Vấn đề tác động hóa học cũng ảnh hưởng đến sự chọn lựa bộ biến năng. Có thể kết hợp enzym urese vào các điện cực pH, pCO2 , hay pNH3. Bộ biến năng tốt nhất cho việc xác định ure trong một mẫu sinh học là các điện cực pCO2, pNH3 bởi chúng có một màng thẩm thấu để loại bỏ tất cả những ảnh hưởng của cation và anion.
SỰ CỐ ĐỊNH THÀNH PHẦN SINH HỌC LÊN BỘ BIẾN NĂNG:
Việc cố định các thành tố sinh học, nhất là enzym thường đem lại nhiều lợi nhuận hơn trong việc ứng như:
Làm cho enzym trong nhiều trường hợp bền hơn.
Tách phức enzym – chất mang ra khỏi mẫu dễ dàng.
Hoạt độ enzym giữ được ổn định trong một thời gian dài.
Tuy nhiên, việc sử dụng enzym cố định cũng có những hạn chế nhất định như:
Sự chuyển khối bị hạn chế.
Có thể mất hoạt tính khi cố định.
Không có hiệu quả đối với cơ chất rắn.
Mất tính thích nghi hình thể.
Nhưng những hạn chế trên là không đáng kể so với những lợi ích mà enzym cố định mang lại. Do vậy ngày càng có nhiều nghiên cứu mới cũng như các công nghệ mới để cố định enzym.
Người ta thường cố định các thành phần sinh học lên một chất mang rắn bằng nhiều cách. Trong kỹ thuật cố định, cần đảm bảo những yêu cầu nhất định, nhất là khi các điện cực sinh học (biosensor) được đưa vào sử dụng trong thực tế:
Các cấu tử sinh học phải giữ được hoạt độ khi gắn trên bề mặt biosensor.
Màng sinh học phải được gắn chặt với bề mặt cảm biến và vẫn giữ được cấu trúc và chức năng.
Màng sinh học đã được cố định phải ổn định và bền trong một thời gian dài.
Vật liệu sinh học cần có tính đặc trưng riêng đối với từng cấu tử sinh học.
Để cố định các thành phần sinh học trong Biosensor, người ta thường sử dụng các kỹ thuật như hấp thụ vật lý, bao gói trong khuôn gel hay trong polymer, liên kết đồng hóa trị với chất mang và liên kết chéo các protein.
Hình 3.1: Một số phương pháp cố định thường dùng trong điện cực sinh học
Sự cố định Enzym:
Sự cố định bằng hấp thụ vật lý:
Điện cực Enzym đầu tiên được chế tạo bởi Updike và Hicks bằng cách cố định Enzym Glucose oxidase trong một lớp gel polyacrylamide, sau đó Enzym này được gắn lên màng Plastic của điện cực oxy. hay có thể cố định một enzym lên một thành phần nhạy cảm của một điện cực bằng màng thẩm thấu ngăn cản sự khuếch tán protein. Guibault và Shu đã chế tạo một điện cực enzym nhạy cảm với ure bằng cách trải một dung dịch huyền phù của enzym urease lên bề mặt của điện cực có màng nilon và bao bọc khít hoàn toàn bằng màng thẩm thấu, sau đó điện cực enzym này được rửa sạch với nước và sẵn sàng để sử dụng.
Nguyên tắc của phương pháp hấp phụ vật lý như sau:
Hấp phụ enzym lên chất mang nhờ lực tương tác yếu giữa chất mang và protein như lực Valderwaalls, liên kết hydro và liên kết kỵ nước. Khi chất mang không có lỗ xốp, enzym bám trên bề mặt chất mang. Khi chất mang có lỗ xốp, enzym chui vào trong các lỗ xốp của chất mang.
Nếu chất mang có chứa điện tích, liên kết giữa chất mang và enzym là liên kết ion (Liên kết này bền hơn so với hấp phụ).
Một số chất mang thường sử dụng để cố định enzym bằng phương pháp hấp phụ hay liên kết ion:
Chất mang hữu cơ: than hoạt tính, cellulose, tinh bột, dextran, collagen, albumin, agarose, chitin.
Chất mang vô cơ: silic, thủy tinh xốp, oxide của kim loại.
Chất trao đổi ion: amberlit, DEAE – sephadex CM – sephadex, DEAE – celllulose, CM – cellulose.
Polymer tổng hợp: polyamide, polyacrylamide, polystyrol, nilon, polyvinyl.
Phương pháp điều chế: Cho enzym và chất mang tiếp xúc với nhau (khuấy trộn), sau đó rửa để loại bỏ những phân tử bị gắn yếu lên chất mang.
Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng enzym cố định được và độ bền của liên kết cố định:
Nồng độ protein enzym: lượng enzym cố định lên chất mang thường tỷ lệ thuận với nồng độ của nó ở một giới hạn nhất định.
pH: pH môi trường phụ thuộc vào số lượng và bản chất của các nhóm tích điện ở chấ...