Як використовується ефект поверхнево-підсиленого комбінаційного розсіяння світла для газових сенсорів.
Поверхнево-підсилене комбінаційне розсіяння світла (surface-enhanced
Raman scattering, SERS) базується на тому, що при монохроматичному освіт-
ленні шару колоїдних частинок металу з діаметром d << , на які адсорбу-
ються молекули, спостерігається зростання електричного поля вздовж даного
дипольного моменту адсорбованих молекул, чи в цьому металевому покритті
виникають поверхневі плазмони, які трансформують енергію електричного
поля в коливальну енергію молекул (рис. 6.21). Амплітуда електричного поля
всередині молекули і, відповідно, енергія коливання молекул зростає, якщо
молекула знаходиться біля поверхні металевих частинок. Локальне електри-
чне поле навколо еліпсоїда є сумою поляризуючого електричного поля Е0 та
електричного поля, індукованого віртуальним диполем з дипольним момен-
том р.
Сенсор SERS складається з оптичного волокна (довжиною 8 см і діа-
метром 600 мкм), кінець якого покривається шаром наночастинок Al2O3 з
покриттям срібною плівкою (100 нм) для забезпечення умов спостере-
ження ефекту SERS, джерело збудження – He-Ne лазер (рис. 6.22). Та-
кий сенсор чутливий до дуже малих концентрацій (~10 ppb) органічних
домішок,
розчинених у воді.
35 Дайте означення біосенсору. Сенсори на основі біоспорідненості та метаболізму. Перші біосенсори на глюкозу та сечовину.
Cхема біосенсора
36 Біосенсори див. попередне питання
Рівняння Міхаеліса-Ментона(л.11с.8-9) – мосновне рівняння ферментної кінетики, описує залежність швидкості реакції, яка каталізується ферментом, від концентрації субстрату(вихідний продукт, який перетворюється ферментом в результаті кінцевої фермент-субстратної взаємодії в кінцевий продукт) і ферменту.
Схема рівняння
Імобілізація елементів(імобілізаця – захоплення субстрату)
Загальна схема протеїну для всіх 20 природніх протеїнових одиниць, які відрізняються
тільки функціональною групою R(а) та утворення поліпептидного ланцюга за рахунок
взаємодії аміногрупи та карбоксильної групи (б)
Основні вимоги до імобілізації:
сумісність біоактивного матеріалу з трансдьюсером і
утримання його протягом часу роботи біосенсору;
можливість контакту з розчином аналіту;
можливість дифузії будь-якого продукту від імобілізованого
шару;
відсутність ефекту денатурації біоактивного матеріалу.
37 Як створити біосенсор(опис складових) "біосенсор" – пристрій, у якому чутливий шар, що містить біологічний матеріал: ферменти, тканини, бактерії, дріжджі, антигени / антитіла, ліпосоми, органели, рецептори, ДНК, безпосередньо реагує на присутність визначається компонента, генерує сигнал, функціонально пов'язаний з концентрацією цього компонента. Конструктивно біосенсор являє собою комбіноване пристрій, що складається з двох перетворювачів, або трансдюсерів, - біохімічного і фізичного, що знаходяться в тісному контакті один з одним. Біохімічний перетворювач, або біотрансдьюсер, виконує функцію біологічного елементу розпізнавання, перетворюючи визначається компонент, а точніше, інформацію про хімічні зв'язки в фізична або хімічна властивість чи сигнал, а фізичний перетворювач це властивість фіксує за допомогою спеціальної апаратури. Трансдьюсери які використовуються для біоменсорів Існує велика різноманітність фізичних трансдьюсеров: електрохімічні, спектроскопічні, термічні, п'єзоелектричні, трансд'юсером на поверхневих акустичних хвилях і т.п. В даний час найбільшого поширення набули електрохімічні перетворювачі.(електрохімічний трансдьюсер) Одні з них генерують потенціал на спеціальному електроді, на поверхню якого нанесений шар біоматеріалу, інші генерують електричний струм реакції продукту перетворення визначається речовини на поверхні електрода, викликаного біоматеріалом. Іншими словами, існують потен-і амперометричного біосенсора. Якщо фізичний перетворювач використовує зміна світлопоглинання в області біошару, то такий біосенсор називається, наприклад, оптоволоконним, оскільки вимірюється сигнал буде передаватися вимірювального приладу з оптичного волокна. Відповідний фізичний перетворювач за аналогією з електродом називають оптродом. За назвою перетворювача можна зробити висновок про характер фізичного властивості, яке вимірюється апаратно, причому, як правило, при такому вимірі використовується мікропроцесорна техніка що дозволяє зробити пристрій досить компактним.