II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
a) Sensơ Enzim (Enzyme sensor) [19]
Sensơ enzim là một trong những loại sensơ sinh học đƣợc nghiên cứu và phát niên ứng dụng sớm nhất. Enzim xuất hiện nhƣ là một thể kháng có thề giữa sự xác định hóa học của các hợp chất chuyền hóa và các phép đo điện. Nhờ sự tiến bộ rõ rệt trong kỹ thuật enzim, các sensơ sinh học với các loại sensơ khúc nhau đã đƣợc nghiên cứu, phát triền, ứng dụng không chỉ trong lâm sàng mà còn dùng để kiểm tra các quá trình lên men. Nhiều loại sensơ enzim có kích thƣớc cực nhò đã đƣợc chế tạo cho mục đích lâm sàng. Kết học kỹ thuật cố định với công nghệ sản xuất mạch tổ hợp ngƣời ra đã tạo ra đƣợc các sensơ sinh học có kích thƣớc cực nhỏ, độ nhạy cao và nhiều chức năng. Một trong những sensơ enzim đƣợc quan tâm nghiên cứu va ứng dụng nhiều hơn cà là sensơ enzim trên cơ sở cấu trúc ISFET. Nguyên lý hoạt động của loại sensơ này nhƣ sau:
Trypsin (T-8003 Sigma) làm enzim, chất gốc có thề là - N Benzoyl - DL - arginine p- nitroanilide HCl (BAPNA) (B-4S75 Sigma) và là chất sốc tổng hợp bên trong dung dịch. Phản ứng thủy phân BAPNA nhƣ sau :
Hình 15 Phản ứng thủy phân hóa BAPNA
Kết quả phản ứng này là có một lƣợng ion H+ sản sinh và độ pH của dung dịch giảm. Nhƣ vậy, nếu dùng ISFET với điện cực cổng phủ một màng trypsin đã đƣợc cố định, ta hoàn toàn có thể xác định đƣợc sự thay đổi độ pH này. Hình 16 là một cấu trúc điển hình của loại sensơ enzim này.
Hình 16. Cấu trúc sensơ enzim ISFET
Cực cổng của sensơ gồm hai lớp: lớp dƣới sát với silic là màng SiO2 dày khoáng 500 Å, và lớp trên là màng Si3N4 nhạy với ion H+ ở trong chất điện ly và ngăn không cho ion chui vào trong. Kỹ thuật tạo
màng trypsin đã cố định lên trên cực cổng ISFET theo các bƣớc nhƣ sau:
Triacetylcellulose đƣợc hòa tan trong CH2Cl2. Sau đó thêm vào 1,8 dinamino-4- aminomethyloctane và dung dịch 50% slutaraldehyde, khuấy đều trong mộc giờ'.
Nhỏ một giọt lên bề mặt cùa ISFET và màng hữu cơ đƣợc tạo ra bằng phƣơng pháp kéo phủ.
Sau đó ISFET có màng hữu cơ đƣợc nhúng vào trong dung dịch 1% slutaraldehyde trong 1 giờ, trypsin sẽ bám vào bề mặt của màng hữu cơ nhờ phàn ứng liên kết lai ghép ở 4oC trong vòng 16 giờ. FET enzim có thề đem sử dụng. Sensơ enzim loại ISFET đủ mô tà ở trên có thể dùng để đo mộc vài loại protein, ức chế trypsin v.v... Sừ dụng kỹ thuật nhƣ đủ nêu trên glucose, ure và nhiều loại enzim khác có thể đƣợc cố định.