9. Тест-реакция биологического элемента

Основным компонентом биосенсорного устройства является биологический чувствительный элемент (тест-объект). Именно по его реакции на действие определяемого вещества, по тем процессам, которые протекают в присутствии анализируемых соединений на нем, и производится качественный или количественный анализ пробы среды.

Тест-реакция — это специфическая реакция, в которой биологический элемент (например, фермент или антитело) взаимодействует с целевым веществом (антигеном, субстратом и т.д.), приводя к измеримому изменению, которое может быть зафиксировано с помощью датчика.

В качестве тест-реакции может быть использован как процесс по-

требления исходного реагента – кислорода (как это реализовано в

электроде Лайона и Кларка), так и процессы образования любого из

продуктов реакции – глюконовой кислоты или перекиси водорода.

Применение в качестве тест-объектов более сложных, чем фер- менты или другие биомолекулы, систем (органелл, микроорганизмов, тканей, органов и т. д.) дает еще более широкий выбор тест-реакции для реализации биосенсорного устройства. Однако при всем богатстве выбора в каждом конкретном случае необходим дифференцирован- ный подход к выделению именно данного, а не иного процесса в ранг тест-реакции. Этот процесс должен удовлетворять вполне определен- ным требованиям, главными из которых являются следующие:

1. Процесс должен надежно регистрироваться с помощью физи- ко-химического датчика.

2. Процесс должен обеспечивать однозначную регистрацию ко- личественных и качественных характеристик взаимодействия оп- ределяемого агента и тест-объекта.

3. Среди прочих процессов выбирается тот, который позволяет реализовать наиболее точный метод его регистрации.

4. Регистрация процесса взаимодействия тест-объекта и опреде- ляемого агента должна быть реализована с помощью как можно более простого и надежного датчика.

5. Измеряемый параметр регистрируется наиболее дешевым дат- чиком.

6. Регистрация тест-реакции должна удовлетворять ряду специ- альных требований, определяемых конкретными условиями ис- пользования биосенсора.

Следует отметить, что идеальных тест-реакций нет, поэтому не удивительно, что существует значительное разнообразие в конструк- циях биосенсорных устройств, созданных на основе одной и той же тест-системы.

10. Факторы среды, влияющие на тест-реакцию.

«Тест-реакция» («тест-процесс») – биохимическая реакция (биокаталитического, или биоаффинного типа), которая позволяет качественно или количественно оценить процесс взаимодействия БТЭ с аналитом.

Влияние факторов на выбор тест-реакции

1. Первая группа объединяет факторы исследуемого образца. К ним, например, относятся токсические вещества, которые содержатся в исследуемом объекте.

2. Вторая группа факторов объединяет различные посторонние воздействия и шумовые" помехи. Это могут быть изменения температуры, освещения и прочих условий, которые сказываются на состоянии тест-системы. Данные факторы не всегда удается учитывать и устранять, тем не менее необходимо стремиться к минимизации их воздействия.

3. Третья группа факторов - разнообразные воздействия, которые наносят на тест-систему намеренно, с целью регулирования ее чувствительности.

В биосенсорах тест-реакция может зависеть от различных факторов внешней среды, влияющих на точность, чувствительность и стабильность измерений. Основные из них:

1. Температура: влияет на кинетику реакций и стабильность биомолекул.

2. pH среды: определяет активность ферментов и оптимальные значения для чувствительности.

3. Ионная сила: влияет на взаимодействие между биомолекулами и анализируемыми веществами, а также на стабильность сенсора.

4. Присутствие загрязняющих веществ: вызывает ложные сигналы и уменьшает чувствительность.

5. привести к недостаточной реакции, долгое – к деградации биомолекул.

6. Окружающая среда: влажность и наличие света влияют на стабильность компонентов и реакцию на анализируемые вещества.

7. Механические воздействия: колебания, вибрации и другие воздействия влияют на стабильность сенсора и точность измерений.

8. Электрохимические условия: параметры, такие как напряжение, ток и проводимость среды, могут изменять реакцию сенсора.

9. Биосовместимость материалов: материалы должны быть совместимы с образцами и не вызывать нежелательных реакций.

11.Множественность тест-реакций биологического элемента.

Множественность тест-реакций биологического элемента – это явление, характеризующееся способностью одного и того же биологического элемента (клетки, ткани, органа, организма) реагировать на один и тот же раздражитель различными способами в зависимости от множества факторов. Это не просто вариативность ответа, а подлинная множественность, предполагающая качественное отличие реакций. Факторы, определяющие конкретный ответ, включают в себя как внутренние (генетическая предрасположенность, возраст, гормональный фон, состояние иммунной системы, предшествующий опыт), так и внешние (интенсивность и длительность воздействия раздражителя, наличие сопутствующих факторов, состояние окружающей среды). Например, одна и та же клетка может отвечать на стрессовое воздействие апоптозом (программируемой клеточной смертью), пролиферацией (активным делением), или изменением своей функциональной активности, в зависимости от внутреннего состояния и внешних условий. Множественность тест-реакций подчеркивает адаптивный характер биологических систем, их способность гибко реагировать на изменяющиеся условия среды, что обеспечивает выживание и поддержание гомеостаза