Биосенсоры на основе прямого переноса электронов

Третье поколение биосенсоров предполагает прямой перенос электрона с фермента на преобразователь. Однако, не всегда можно провести четкую границу между медиаторным и прямым переносом. Для обеспечения прямого переноса конфигурация эл-да должна обеспечивать как можно меньшую дистанцию между ферментом и пов-тью электрода. Прямой электронный транспорт возможен только от молекулы фермента, располож. в первом моно-слое на пов-ти эл-да. Небольшое кол-во молекул фермента, кот. могут участвовать в прямом переносе снижает такие характеристики сенсора как чувствительность и стабильность. Кроме того, при адсорбции белков на пов-ти С, Рt или Аu может происходить их частичная денатурация

Биосенсоры оптического типа

Для создания применяются физико-хим. преобразователи, регистрирующий поглощение УФ и видимого света, люминесценцию и спектроскопию внутреннего отражения.

Флюоресцентная спектроскопия в биосенсорах

Флюоресцения-физ. явление, заключающееся в поглощении кванта света ве-вом, способного флюоресцировать с последующим быстрым испусканием другого кванта со св-вами, отличными от исх. hэн = Фл/Фв, где Фв–возбуждающий поток, Фл–поток люминесценции, или квантовым выходом: hкв = Nл /Nв, где Nл–число квантов люминесценции, Nв–число квантов возбуждающего излучения.

В оптическом датчике кислорода в качестве источника возбуждения исп. синий или зелёный свет. Подобрав подходящий материал и длину волны возбуждающего света можно добиться пропорциональной зависимости между интенсивностью или степенью затухания флюоресценции и конц-ции кислорода в окр. среде. В процессе измерения синий светодиод испускает импульс света, который частично поглощается слоем оптич. красителя. Электроны в молекулах оптич. красителя переходят на более высокий энергетический уровень. В течение нескольких микросекунд электроны возвращаются из возбужденного состояния в исходное, испуская при этом разницу в энергии в виде более длинноволнового красного излучения. Если в этот момент молекула кислорода находится в контакте с оптическим красителей, они могут поглотить Е электронов в возбуж. состоянии и сделать возможным их возвращение в исходное состояние без испускания кванта света. С увелич. конц-ции кислорода этот процесс будет приводить к уменьшению интенсивности испуск. красного излучения. Происходящих процесс называют-тушением люминесценции. Н5

Импульс света, посылаемый синим светодиодом в момент времени t попадает на слой оптич. красителя, который испускает красное излучение. Max его интенсивность и время затухания зависит от концентрации кислорода в окр. среде. Наиболее удобно для определения содержания кислорода используют время затухания люминесценции. Т. О. время измерения концентрации кислорода сводится к чисто физическому измерению времени. Н6

Перед каждым измерением отклик оптич. кислорода регулируется с помощью встроенного красного светодиода. Он имеет известные характеристики и позволяет проводить компенсацию любых изменений измерительной системы. Преимущества оптич. датчиков: *Нет необходимости в калибровке; *Не требуется замена мембран или электролита; *Отсутствуют требования к потоку; *Нечувствительность к загрязнениям; *Устойчивость с сероводороду; *Малое время отклика; *Высокая чувствительность к низким конц-циям кислорода; *Механическая устойчивость датчика.

Н4

Н5

Н6