Химически чувствительные полевые транзисторы и биосенсоры на их основе. Кондуктометрические и амперометрические сенсоры

Набор для практики

Вопросы для самопроверки

• Что такое "биоселектор"?
• Расшифруйте аббревиатуру "ХЧПТ" и назовите преимущества их применения в электрохимических сенсорах.
• Расшифруйте аббревиатуру "ИСПТ". Что это такое?
• Что такое "биоселективный полевой транзистор"?
• Какие электрохимические сенсоры называют "кондуктометрическими"?
• Какие электрохимические сенсоры называют "импедансными"?
• Какого рода кондуктометры в основном выпускаются промышленностью?
• Какие электрохимические сенсоры называют "амперометрическими"?
• Какие электрохимические сенсоры называют "кулонометрическими"?
• Какое преимущество амперометрический электрохимический сенсор имеет перед потенциометрическим и в чем уступает?
• В каких амперометрических сенсорах в качестве биоселектора применяют фермент "глюкозооксидазу"?
• Что такое "тестовые полоски"?

Упражнения

Упражнение 16.1. Нарисуйте функциональную схему электрохимического биосенсора и кратко опишите принцип его действия.

Вариант 1. Назовите биологические структуры, которые могут быть использованы в электрохимическом биосенсоре в качестве биоселектора.

Вариант 2. Объясните, почему выгодно использовать в качестве биоселектора живые клетки.

Вариант 3. Приведите пример применения в качестве биоселектора одного из природных ферментов.

Вариант 4. Приведите пример применения в качестве биоселектора готового живого рецептора.

Упражнение 16.2.

Вариант 1. Объясните, почему электропроводность электрохимической ячейки в кондуктометрических сенсорах измеряют на переменном токе. Какую именно электрическую характеристику ячейки при этом обычно измеряют?

Вариант 2. Назовите примеры кондуктометрических электрохимических биосенсоров и области применения таких биосенсоров.

Вариант 3. Расскажите, какие причины побуждают отнести импедансные газовые сенсоры на основе окислов и нитридов металлов к классу электрохимических.

Вариант 4. Объясните, зачем в импедансных газовых сенсорах на основе окислов и нитридов металлов используют тонкопленочные микронагреватели. Как это можно использовать для повышения селективности сенсора?

Упражнение 16.3.

Вариант 1. Объясните, почему при подаче на электрохимический элемент постоянного внешнего напряжения ток через него со временем начинает уменьшаться. При каких условиях он перестает изменяться?

Вариант 2. Опишите устройство и принцип действия "кислородного электрода Кларка".

Вариант 3. Опишите принцип действия амперометрических сенсоров с глюкозооксидазой.

Вариант 4. Объясните отличие кулонометрических сенсоров от амперометрических и назовите связанные с этим преимущества.

Упражнение 16.4. Опишите принцип действия кулонометрического глюкометра с электрохимическими "тестовыми полосками". Принимая, что объём крови, всасываемой в объем электрохимической ячейки, равен 2,5 мкл (кроме варианта 3) и что ферментативное окисление одной молекулы глюкозы сопровождается переносом двух электронов, рассчитайте:

Вариант 1. Электрический заряд, который переносится через ячейку при концентрации глюкозы в крови 4 ммоль/л.

Вариант 2. Концентрацию глюкозы в исследуемой крови, если через кулонометрическую электрохимическую ячейку перенесен электрический заряд 1 мКл.

Вариант 3. Объём крови с концентрацией сахара 3 ммоль/л, принявшей участие в ферментативном окислении глюкозы, если через кулонометрическую электрохимическую ячейку перенесен электрический заряд 1,8 мКл.

Вариант 4. Перенесенный через кулонометрическую электрохимическую ячейку электрический заряд, если концентрация глюкозы в крови составляет 12 ммоль/л.

Вариант 5. Какова концентрация глюкозы в исследуемой крови, если через кулонометрическую электрохимическую ячейку перенесен электрический заряд 8 мКл.