The 34 reference contexts in paper В. Арляпов А., С. Каманин С., О. Каманина А., А. Решетилов Н. (2018) “Глюкозный биосенсор на основе печатного электрода, модифицированного одностенными углеродными нанотрубками и терморасширенным графитом” / spz:neicon:nanorf:y:2017:i:2:p:76-83

  1. Start
    1960
    Prefix
    Практические испытания безмедиаторного биосенсора позволяют говорить о его применимости для определения содержания глюкозы в различных средах, в том числе в средах бродильного производства. введение В последнее десятилетие биосенсоры зарекомендовали себя как эффективное и недорогое оборудование для решения ряда прикладных задач
    Exact
    [1]
    Suffix
    . В качестве основных сфер применения биосенсоров, как правило, рассматриваются клиническая диагностика, промышленная биотехнология, пищевая промышленность и экология [2]. Возможность проведения анализа без пробоподготовки, низкая стоимость, доступность и простота выгодно отличают биосенсоры от других аналитических систем.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    2145
    Prefix
    средах, в том числе в средах бродильного производства. введение В последнее десятилетие биосенсоры зарекомендовали себя как эффективное и недорогое оборудование для решения ряда прикладных задач [1]. В качестве основных сфер применения биосенсоров, как правило, рассматриваются клиническая диагностика, промышленная биотехнология, пищевая промышленность и экология
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Возможность проведения анализа без пробоподготовки, низкая стоимость, доступность и простота выгодно отличают биосенсоры от других аналитических систем. В качестве надежных датчиков для проведения биосенсорных анализов могут использоваться печатные (screen-printed) электроды.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    2786
    Prefix
    Печатные электроды отличаются миниатюрностью, многофункциональностью, а современные разработки позволяют создавать одноразовые электроды с низкой себестоимостью в промышленных масштабах
    Exact
    [3]
    Suffix
    . Несмотря на то что сейчас печатные электроды используются преимущественно в составе глюкометров индивидуального пользования, возможности трафаретной печати не ограничиваются применением их только в медицинской сфере.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    3210
    Prefix
    сейчас печатные электроды используются преимущественно в составе глюкометров индивидуального пользования, возможности трафаретной печати не ограничиваются применением их только в медицинской сфере. С помощью такого подхода можно создавать миниатюрные ферментные датчики для использования в различных производственных сферах, например для мониторинга технологических процессов
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Соответственно, при формировании биосенсоров, которые будут использоваться непрерывно длительное время, целесообразно применять медиаторы, которые неоднократно доказывали свою эффективность в составе биосенсорных датчиков различных конструкций, например, с использованием ферроцена и его производных [5–6], медиаторов фенотиазинового ряда [7], гексацианофер
    (check this in PDF content)

  5. Start
    3549
    Prefix
    Соответственно, при формировании биосенсоров, которые будут использоваться непрерывно длительное время, целесообразно применять медиаторы, которые неоднократно доказывали свою эффективность в составе биосенсорных датчиков различных конструкций, например, с использованием ферроцена и его производных
    Exact
    [5–6]
    Suffix
    , медиаторов фенотиазинового ряда [7], гексацианоферрата (III) калия, который, как правило, применяется в коммерческих глюкометрах [8]. Одним из перспективных подходов в разработке биосенсорных систем, в частности на основе печатных электродов, является регистрация прямого переноса электронов с активного центра фермента на электрод (третье поколение био
    (check this in PDF content)

  6. Start
    3592
    Prefix
    Соответственно, при формировании биосенсоров, которые будут использоваться непрерывно длительное время, целесообразно применять медиаторы, которые неоднократно доказывали свою эффективность в составе биосенсорных датчиков различных конструкций, например, с использованием ферроцена и его производных [5–6], медиаторов фенотиазинового ряда
    Exact
    [7]
    Suffix
    , гексацианоферрата (III) калия, который, как правило, применяется в коммерческих глюкометрах [8]. Одним из перспективных подходов в разработке биосенсорных систем, в частности на основе печатных электродов, является регистрация прямого переноса электронов с активного центра фермента на электрод (третье поколение биосенсоров) [9].
    (check this in PDF content)

  7. Start
    3692
    Prefix
    непрерывно длительное время, целесообразно применять медиаторы, которые неоднократно доказывали свою эффективность в составе биосенсорных датчиков различных конструкций, например, с использованием ферроцена и его производных [5–6], медиаторов фенотиазинового ряда [7], гексацианоферрата (III) калия, который, как правило, применяется в коммерческих глюкометрах
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Одним из перспективных подходов в разработке биосенсорных систем, в частности на основе печатных электродов, является регистрация прямого переноса электронов с активного центра фермента на электрод (третье поколение биосенсоров) [9].
    (check this in PDF content)

  8. Start
    3961
    Prefix
    Одним из перспективных подходов в разработке биосенсорных систем, в частности на основе печатных электродов, является регистрация прямого переноса электронов с активного центра фермента на электрод (третье поколение биосенсоров)
    Exact
    [9]
    Suffix
    . Данный подход позволяет обойтись без определения концентрации одного из субстратов или продуктов ферментативной реакции и без использования медиаторов электронного транспорта. В этом случае прямой электронный транспорт будет возможен при приложении внешней разницы потенциалов, равной окислительно-восстановительному потенциалу простетической группы (например, –0.45 В
    (check this in PDF content)

  9. Start
    4404
    Prefix
    В этом случае прямой электронный транспорт будет возможен при приложении внешней разницы потенциалов, равной окислительно-восстановительному потенциалу простетической группы (например, –0.45 В для ФАД — ФАД·Н2 в глюкозооксидазе)
    Exact
    [10]
    Suffix
    . Теоретическая возможность использования прямого переноса электронов была известна достаточно давно, однако практическая реализация стала возможна только в последние годы благодаря интенсивному развитию технологий получения наноматериалов.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    4967
    Prefix
    Так, разработан сенсор на основе одностенных углеродных нанотрубок, ковалентно иммобилизованных с аминопроизводными флавинадениндинуклеотида (ФАД-NH2) на поверхности золотого электрода
    Exact
    [11]
    Suffix
    . В работе [12] показан прямой перенос электронов, который обеспечивался путем иммобилизации глюкозооксидазы в системе углеродные нанотрубки — хитозан. С целью улучшения аналитических характеристик амперометрических глюкозных биосенсоров были применены многостенные углеродные нанотрубки [13].
    (check this in PDF content)

  11. Start
    4985
    Prefix
    Так, разработан сенсор на основе одностенных углеродных нанотрубок, ковалентно иммобилизованных с аминопроизводными флавинадениндинуклеотида (ФАД-NH2) на поверхности золотого электрода [11]. В работе
    Exact
    [12]
    Suffix
    показан прямой перенос электронов, который обеспечивался путем иммобилизации глюкозооксидазы в системе углеродные нанотрубки — хитозан. С целью улучшения аналитических характеристик амперометрических глюкозных биосенсоров были применены многостенные углеродные нанотрубки [13].
    (check this in PDF content)

  12. Start
    5292
    Prefix
    В работе [12] показан прямой перенос электронов, который обеспечивался путем иммобилизации глюкозооксидазы в системе углеродные нанотрубки — хитозан. С целью улучшения аналитических характеристик амперометрических глюкозных биосенсоров были применены многостенные углеродные нанотрубки
    Exact
    [13]
    Suffix
    . Для того, чтобы улучшить характеристики ферментного медиаторного биосенсора, нами было предложено ввести в состав смеси для модификации электрода графитовые наноматериалы: ТРГ и ОСУНТ. Важно отметить, что в случае использования объемных биокатализаторов углеродные наноматериалы могут выполнять двойную функцию: служить матрицами для иммобилизации (за счет высоких адсорбц
    (check this in PDF content)

  13. Start
    6094
    Prefix
    При этом известно, что различные ферменты способны к самопроизвольной адсорбции на поверхности ОСУНТ с сохранением активности и специфичности в течение длительного времени
    Exact
    [14]
    Suffix
    . Поэтому даже в случае отсутствия прямого переноса электронов с фермента на электрод использование проводящих наноматериалов может позволить существенно повысить характеристики биосенсора.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    6592
    Prefix
    ТРГ как наноматериал обладает большой площадью поверхности по сравнению с обычным графитом, что позволяет использовать его в биосенсорах для повышения чувствительности и рабочего диапазона. Описано применение ТРГ при создании биосенсоров для определения этанола
    Exact
    [15]
    Suffix
    , аскорбиновой кислоты [16], пропионового альдегида [17]. В настоящее время сведения о прямом переносе электронов в биосенсорах на основе ТРГ были представлены лишь в работе [18]. ОСУНТ также имеют большую площадь поверхности и высокую электропроводность [19, 20], что должно облегчить транспорт электронов от активных центров фермента на электрод, тем самым повысив а
    (check this in PDF content)

  15. Start
    6619
    Prefix
    ТРГ как наноматериал обладает большой площадью поверхности по сравнению с обычным графитом, что позволяет использовать его в биосенсорах для повышения чувствительности и рабочего диапазона. Описано применение ТРГ при создании биосенсоров для определения этанола [15], аскорбиновой кислоты
    Exact
    [16]
    Suffix
    , пропионового альдегида [17]. В настоящее время сведения о прямом переносе электронов в биосенсорах на основе ТРГ были представлены лишь в работе [18]. ОСУНТ также имеют большую площадь поверхности и высокую электропроводность [19, 20], что должно облегчить транспорт электронов от активных центров фермента на электрод, тем самым повысив аналитический сигнал биосе
    (check this in PDF content)

  16. Start
    6650
    Prefix
    ТРГ как наноматериал обладает большой площадью поверхности по сравнению с обычным графитом, что позволяет использовать его в биосенсорах для повышения чувствительности и рабочего диапазона. Описано применение ТРГ при создании биосенсоров для определения этанола [15], аскорбиновой кислоты [16], пропионового альдегида
    Exact
    [17]
    Suffix
    . В настоящее время сведения о прямом переносе электронов в биосенсорах на основе ТРГ были представлены лишь в работе [18]. ОСУНТ также имеют большую площадь поверхности и высокую электропроводность [19, 20], что должно облегчить транспорт электронов от активных центров фермента на электрод, тем самым повысив аналитический сигнал биосенсора.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    6784
    Prefix
    Описано применение ТРГ при создании биосенсоров для определения этанола [15], аскорбиновой кислоты [16], пропионового альдегида [17]. В настоящее время сведения о прямом переносе электронов в биосенсорах на основе ТРГ были представлены лишь в работе
    Exact
    [18]
    Suffix
    . ОСУНТ также имеют большую площадь поверхности и высокую электропроводность [19, 20], что должно облегчить транспорт электронов от активных центров фермента на электрод, тем самым повысив аналитический сигнал биосенсора.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    6874
    Prefix
    В настоящее время сведения о прямом переносе электронов в биосенсорах на основе ТРГ были представлены лишь в работе [18]. ОСУНТ также имеют большую площадь поверхности и высокую электропроводность
    Exact
    [19, 20]
    Suffix
    , что должно облегчить транспорт электронов от активных центров фермента на электрод, тем самым повысив аналитический сигнал биосенсора. Важно отметить, что в отличие от ТРГ углеродные нанотрубки способны не только повысить электропроводность электрода, но и сами обеспечить электронный транспорт от биоматериала к электроду [21].
    (check this in PDF content)

  19. Start
    7231
    Prefix
    Важно отметить, что в отличие от ТРГ углеродные нанотрубки способны не только повысить электропроводность электрода, но и сами обеспечить электронный транспорт от биоматериала к электроду
    Exact
    [21]
    Suffix
    . Таким образом, возможность создания на основе этой технологии ферментных биосенсоров выглядит актуальной. Использование ферментных биосенсоров на основе электродов, модифицированных углеродными наноматериалами, позволит существенно повысить точность и надежность анализаторов глюкозы по сравнению с имеющимися традиционными методами анализа.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    14087
    Prefix
    Сформированная матрица (фермент, наноматериал, медиатор) равномерно покрывает поверхность рабочего электрода (рис. 2Б). Получаемая после сшивания молекул БСА глутаровым альдегидом структура имеет поры
    Exact
    [22]
    Suffix
    , сопоставимые с размерами глюкозооксидазы (6.0 × 5.2 × 7.7 nm3 по данным [23]), не препятствует диффузии субстратов и метаболитов и формирует благоприятное для иммобилизованного фермента белковое окружение, что положительно сказывается на долговременной стабильности биосенсора и сходимости результатов анализа [24, 25].
    (check this in PDF content)

  21. Start
    14178
    Prefix
    Сформированная матрица (фермент, наноматериал, медиатор) равномерно покрывает поверхность рабочего электрода (рис. 2Б). Получаемая после сшивания молекул БСА глутаровым альдегидом структура имеет поры [22], сопоставимые с размерами глюкозооксидазы (6.0 × 5.2 × 7.7 nm3 по данным
    Exact
    [23]
    Suffix
    ), не препятствует диффузии субстратов и метаболитов и формирует благоприятное для иммобилизованного фермента белковое окружение, что положительно сказывается на долговременной стабильности биосенсора и сходимости результатов анализа [24, 25].
    (check this in PDF content)

  22. Start
    14443
    Prefix
    альдегидом структура имеет поры [22], сопоставимые с размерами глюкозооксидазы (6.0 × 5.2 × 7.7 nm3 по данным [23]), не препятствует диффузии субстратов и метаболитов и формирует благоприятное для иммобилизованного фермента белковое окружение, что положительно сказывается на долговременной стабильности биосенсора и сходимости результатов анализа
    Exact
    [24, 25]
    Suffix
    . Кроме того, используемая для иммобилизации матрица обеспечивает высокую прочность удерживания биоматериала и его сопряжение с наноматериалом за счет связывания молекул ГО с БСА глутаровым альдегидом.
    (check this in PDF content)

  23. Start
    18085
    Prefix
    При сравнении характеристик биосенсоров, представленных в табл. 1, было выявлено, что наилучшими характеристиками обладает биосенсор на основе печатного электрода, содержащего углеродные нанотрубки. Этот факт и возможность осуществления прямого переноса электронов с помощью углеродных нанотрубок
    Exact
    [9, 10, 26]
    Suffix
    определили направление дальнейшей работы — модификация печатных электродов углеродными нанотрубками и иммобилизованным ферментом без использования других электроактивных соединений. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРАФИТОВЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРЯМОГО ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ Графитовые наноматериалы обладают высокой проводимостью, а в случае ОСУНТ и ТРГ — еще и высокой дисперсностью, что позволяет их расс
    (check this in PDF content)

  24. Start
    19245
    Prefix
    реакции, из чего нами был сделан вывод, что прямой перенос электронов от фермента к электроду посредством ТРГ в диапазоне потенциалов, безопасном для биологического материала, не осуществляется. В отличие от него ОСУНТ могут обладать продольной проводимостью, вследствие чего на их основе возможно создание биосенсоров третьего поколения
    Exact
    [19, 27, 28]
    Suffix
    . В связи с этим далее было проведено исследование характера процессов, протекающих на электроде, модифицированном ОСУНТ, с целью изучения характера переноса электронов в системе ГО — ОСУНТ — графитовый печатный электрод и создание биосенсора на основе данного модифицированного электрода.
    (check this in PDF content)

  25. Start
    20986
    Prefix
    Разделение пиков (ΔEp) составило 240 мВ, формальный потенциал E0 равен –220 мВ. Формальный потенциал данного модифицированного печатного электрода хорошо согласуется с электрохимическим поведением глюкозооксидазы в нейтральных средах
    Exact
    [29]
    Suffix
    и позволяет предположить, что в этих условиях кофермент глюкозооксидазы, ФАД, способен обратимо восстанавливаться до ФАД·H2 и окисляться по уравнению (1). ГО–ФАД·H2 ↔ ГО–ФАД + 2H+ +2e–. (1) На рис. 5 показано влияние скорости развертки потенциала на электрохимическое поведение электрода, модифицированного смесью глюкозооксидазы и ОСУНТ.
    (check this in PDF content)

  26. Start
    22299
    Prefix
    -восстановительных пиков от логарифма скорости развертки является линейной (рис. 5б), при этом анодный пик сдвигается в сторону более положительных потенциалов, а катодный — в сторону более отрицательных. Данная зависимость говорит о том, что обратимое окисление-восстановление ФАД·H2/ФАД на поверхности ОСУНТ происходит под диффузионным контролем
    Exact
    [30]
    Suffix
    . Результаты циклической вольтамперометрии были обработаны согласно модели Лавирона [31] для систем с разделением пиков ΔEp > 200/ne– мВ. Коэффициент переноса электронов α для катодного процесса был равен 0.42, а коэффициент β для анодного процесса составлял 0.69.
    (check this in PDF content)

  27. Start
    22394
    Prefix
    Данная зависимость говорит о том, что обратимое окисление-восстановление ФАД·H2/ФАД на поверхности ОСУНТ происходит под диффузионным контролем [30]. Результаты циклической вольтамперометрии были обработаны согласно модели Лавирона
    Exact
    [31]
    Suffix
    для систем с разделением пиков ΔEp > 200/ne– мВ. Коэффициент переноса электронов α для катодного процесса был равен 0.42, а коэффициент β для анодного процесса составлял 0.69. Аналитическим методом по уравнению Лавирона была рассчитана константа скорости электрохимического процесса; она составила величину 0.006 с–1, которая ниже, чем у аналогов на основе многостенных УНТ
    (check this in PDF content)

  28. Start
    22809
    Prefix
    Аналитическим методом по уравнению Лавирона была рассчитана константа скорости электрохимического процесса; она составила величину 0.006 с–1, которая ниже, чем у аналогов на основе многостенных УНТ (1.53 с–1)
    Exact
    [32]
    Suffix
    и высокоориентированных полианилиновых нанотрубок (5.8 с–1) [33]. С использованием полученных данных по уравнению Шарпа [34] была рассчитана концентрация электроактивной глюкозооксидазы на поверхности электрода.
    (check this in PDF content)

  29. Start
    22878
    Prefix
    Аналитическим методом по уравнению Лавирона была рассчитана константа скорости электрохимического процесса; она составила величину 0.006 с–1, которая ниже, чем у аналогов на основе многостенных УНТ (1.53 с–1) [32] и высокоориентированных полианилиновых нанотрубок (5.8 с–1)
    Exact
    [33]
    Suffix
    . С использованием полученных данных по уравнению Шарпа [34] была рассчитана концентрация электроактивной глюкозооксидазы на поверхности электрода. Концентрация электроактивного фермента составила 5.84 нмоль/см2, что значительно выше, чем теоретически рассчитанное возможное содержание глюкозооксидазы в монослое на поверхности электрода (1.89·10–2 нмоль/см2)
    (check this in PDF content)

  30. Start
    22943
    Prefix
    Аналитическим методом по уравнению Лавирона была рассчитана константа скорости электрохимического процесса; она составила величину 0.006 с–1, которая ниже, чем у аналогов на основе многостенных УНТ (1.53 с–1) [32] и высокоориентированных полианилиновых нанотрубок (5.8 с–1) [33]. С использованием полученных данных по уравнению Шарпа
    Exact
    [34]
    Suffix
    была рассчитана концентрация электроактивной глюкозооксидазы на поверхности электрода. Концентрация электроактивного фермента составила 5.84 нмоль/см2, что значительно выше, чем теоретически рассчитанное возможное содержание глюкозооксидазы в монослое на поверхности электрода (1.89·10–2 нмоль/см2) [35].
    (check this in PDF content)

  31. Start
    23278
    Prefix
    Концентрация электроактивного фермента составила 5.84 нмоль/см2, что значительно выше, чем теоретически рассчитанное возможное содержание глюкозооксидазы в монослое на поверхности электрода (1.89·10–2 нмоль/см2)
    Exact
    [35]
    Suffix
    . Однако эти данные соответствуют общей концентрации глюкозооксидазы, нанесенной на рабочий электрод (~6 нмоль/см2). Таким образом, практически вся глюкозооксидаза, нанесенная на электрод, принимает участие в электрохимическом процессе.
    (check this in PDF content)

  32. Start
    25741
    Prefix
    характеристик всех рассмотренных моделей биосенсоров можно сказать, что наилучшими параметрами обладает биосенсор на основе печатного электрода, модифицированного ГО и ОСУНТ и не содержащего медиатор. По стабильности и коэффициенту чувствительности этот биосенсор превосходит некоторые аналоги, использующие для транспорта электронов как ОСУНТ, так и смесь ОСУНТ + ферроцен
    Exact
    [36, 37]
    Suffix
    . Помимо этого, представленный биосенсор практически по всем показателям превосходит аналог на основе берлинской лазури и ГО, описанный нами ранее в [37]. Это объясняется повышенной эффективностью прямого переноса электронов по сравнению с использованием в этих целях редокс-соединений в медиаторных биосенсорах.
    (check this in PDF content)

  33. Start
    25921
    Prefix
    По стабильности и коэффициенту чувствительности этот биосенсор превосходит некоторые аналоги, использующие для транспорта электронов как ОСУНТ, так и смесь ОСУНТ + ферроцен [36, 37]. Помимо этого, представленный биосенсор практически по всем показателям превосходит аналог на основе берлинской лазури и ГО, описанный нами ранее в
    Exact
    [37]
    Suffix
    . Это объясняется повышенной эффективностью прямого переноса электронов по сравнению с использованием в этих целях редокс-соединений в медиаторных биосенсорах. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОСЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ Анализ реальных образцов являлся проверкой возможности практического использования созданных биоэлектродов.
    (check this in PDF content)

  34. Start
    27870
    Prefix
    Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект No 17-74-10078). Таблица 2. Сравнение основных характеристик биосенсоров на основе печатных электродов, модифицированных ГО, Фц и ОСУНТ с известными аналогами ЭлектродФц + ОСУНТ + ГООСУНТ + ГОПо данным
    Exact
    [8]
    Suffix
    По данным [38]По данным [39] Максимальный уровень ответа биосенсора, мкА0.61 ± 0.026.4 ± 0.5—8.170— Коэффициент чувствительности, мА∙М–10.62 ± 0.051.5 ± 0.40.24—0.310 ± 0.008 Константа Михаэлиса, КМ (верхняя граница определяемых концентраций глюкозы), мМ1.48 ± 0.022.1 ± 0.21.50.1931.10 ± 0.03 Нижняя граница определяемых концентраций глюкозы, мМ0.870.150.010.020.05 Относительное стандартное отклон
    (check this in PDF content)