o- quinon + Fe(CN)64 tyrosinase diphenol + Fe(CN)63-
HS(CH2)2N+(CH 3)3 S-(CH2)2N +(CH3)3 + H+
Phản ứng oxy hĩa tạo thành H+, trên cơ sở đĩ cĩ thể dùng điện cực pH hay dùng phản ứng oxy hĩa tiocholin tại điện cực Pt để xác định hoạt độ enzym.
e) Kỹ thuật ELISA trong xác định dư lượng thuốc trừ sâu
Kỹ thuật ELISA để xác định dư lượng trừ sâu gồm hai phương pháp cd – ELISA (competitive direct ELISA – ELISA cạnh tranh trực tiếp) và phương pháp ci – ELISA (competive indirect ELISA – ELISA cạnh tranh gián tiếp).
Trong cd – ELISA, kháng thể được cố định trên bề mặt các giếng giá thể rắn, cho mẫu thuốc trừ sâu cĩ hàm lượng nhất định đã được gắn enzym và thuốc trừ sâu cần phân tích vào các giếng này, chúng sẽ cạnh tranh để bám vào kháng thể. Sau một thời
tác và tạo ra các sản phẩm cĩ màu sắc. Cường độ màu tỷ lệ nghịch với lượng thuốc trừ sâu cần xác định trong mẫu. Nếu thuốc trừ sâu nhiều thì lượng cộng hợp enzym do tính cạnh tranh kém hơn sẽ bị giữ lại ít, màu yếu và ngược lại.
Trong kỹ thuật ci – ELISA, các giếng được phủ một lớp thuốc trừ sâu liên kết với protein, cịn thuốc trừ sâu cần xác định được thêm vào với một lượng kháng thể cố định. Để một thời gian, thuốc trừ sâu cần phân tích (kháng nguyên) và thuốc trừ sâu liên kết sẽ cạnh tranh bám vào các kháng thể, lượng thuốc trừ sâu càng nhiều thì lượng kháng thể ban đầu bị giữ lại bằng cách cho cơ chất vào, chuyển hĩa tạo ra các sản phẩm cĩ màu. Cường độ màu tỷ lệ nghịch với lượng chất cần xác định trong mẫu ban đầu.
Phương pháp này cĩ ưu điểm là giá thành rẻ, dễ tự động hĩa, nhưng nhược điểm là trong một thời gian chỉ phát hiện được một loại thuốc trừ sâu.
f) Điện cực đếm vi sinh vật:
Vi sinh vật được đếm bằng thí nghiệm vi sinh vật, nhưng thường tốn nhiều thời gian, đặc biệt khi xác định vi sinh vật gây bệnh như Samonella và Listeria sp. Khi xác định
Samonella, trước tiên cần 24 giờ để làm mơi trường, làm cho vi sinh vật cần xác định từ trạng thái tĩnh trong thực phẩm sang trạng thái hoạt động. Sau đĩ canh trường được ủ để
Samonella phát triển. Sau 24 giờ phát triển, cấy mơi trường cĩ chứa vi sinh vật sang đĩa thạch, một hoặc hai ngày sau xác định lượng Samonella. Kết quả tìm được các loại kháng thể như somatic (O) hay flagella (H). Phương pháp này chính xác nhưng thời gian lâu gần 5 ngày, kết quả đưa ra chỉ mang tính định tính.
Các dụng cụ phân tích nhanh hơn thuộc kỹ thuật ELISA đã được sử dụng để xác định
Samonella, Staphylococcus và các nội độc tố: mẫu thực phẩm được xử lý bằng enzym để đạt tới một kích thước nhất định, sau đĩ được lọc trên màng lọc kẻ ơ kỵ nước HGMF (hydrophobic grid membrane filter) để chuẩn bị cho bước xác định tiếp theo.
Điện cực enzym cĩ rất nhiều ứng dụng trong việc phát hiện và chẩn đốn bệnh tật. Ngày nay nĩ cịn là cơng cụ hữu hiệu để chăm sĩc sức khỏe tại nhà với rất nhiều tính năng tốt.
a) Đo nồng độ glucose:
Glucose là nguyên nhân chính gây ra bệnh tiểu đường. Bệnh này sẽ làm người bệnh mất khả năng kiểm sốt nồng độ glucose trong máu dẫn đến sự tăng quá đường huyết, cĩ thể gây tử vong nếu quá ít glucose đến não. Việc điều trị bệnh tiểu đường địi hỏi người bệnh phải được theo dõi thường xuyên hàm lượng glucose trong máu, do đĩ yêu cầu đặt ra là phải phát triển một thiết bị cho phép người bệnh cĩ thể tự theo dõi được ở nhà. Biosensor với khả năng chính xác, cĩ khả năng tái sử dụng và đáp ứng được các yêu cầu trên.
Biosensor đo nồng độ glucose hiện nay cĩ mặt trên thị trường hoạt động theo nguyên tắc như điện cực đo dịng điện, điện cực đo quang nhưng đều dựa trên phản ứng xúc tác oxy hĩa với sự cĩ mặt của GOD (glucooxydase). Trong đĩ đáng chú ý là loại thiết bị cầm tay với loại chip chế tạo trên cơ sở của điện cực chọn lọc ion và điện cực đo dịng điện, kích thước nhỏ, dễ mang theo, tiện sử dụng.
b) Đo nồng độ ure
Việc kiểm tra nồng độ ure trong máu, đặc biệt đối với những người mắc bệnh thận cĩ ý nghĩa quan trọng.
Thiết bị này hoạt động trên nguyên tắc điện cực đo điện thế, ure bị thủy phân dưới tác dụng của xúc tác urease:
(NH2)2CO + 3H2O GOD CO2 + 2OH- + 2NH4+
Nồng độ NH4+ tỷ lệ với nồng độ ure được đo bằng cách dùng một lớp màng thấm chọn lọc ion NH4+.
KẾT LUẬN
Biosensor đã phát triển vượt bậc nhanh chĩng trong suốt nhiều năm qua. Nhờ vào các phương pháp kết hợp mới của các bộ thụ cảm với nhiều bộ biến năng . Đặc điểm, tính chất của các biosensor này đã được cải thiện và tính xác thực càng ngày càng cao đã tạo ra nhiều ứng dụng mới.
Ứng dụng chính của Biosensor là trong lĩnh vực y khoa (chăm sĩc sức khỏe bệnh nhân). Biosensor đặc biệt thích hợp cho phân tích các mẫu trong mơi trường sinh học phức tạp mà khơng cần tác nhân phản ứng hĩa học. Biosensor cĩ thể được dùng in-vivo bởi vì nĩ tạo ra một tín hiệu liên tục, cĩ thể điều khiển nồng độ các chất tạo thành trong quá trình trao đổi chất trong một thời gian nhất định nên được ứng dụng quan trọng trong kiểm sốt nồng độ đường trong máu người bệnh.
Các ứng dụng của Biosensor trong cơng nghệ thực phẩm cũng rất phát triển. Đột phá quan trọng là khả năng khử trùng trong các quá trình lên men. Biosensor cũng đĩng vai trị quan trọng trong kiểm sốt trực tiếp chất lượng thực phẩm.
Mơi trường cũng cần cĩ sự kiểm sốt chất lượng liên tục mà các kỹ thuật hĩa lý hiện tại thì giới hạn đặc biệt khi kiểm tra độ độc hại của mơi trường. Biosensor ra đời đã đáp ứng được những nhu cầu đĩ.
Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc cải thiện tính nhạy cảm cũng như tính chọn lọc của biosensor. Nhiều cơng ty Nhật Bản đã phát triển và sản xuất nhiều loại biosensor. Năm 2000, thị trường về Biosensor đã được thành lập và tổ chức 2 năm một lần. Tại đây tập trung các nghiên cứu phát triển biosensor trong nhiều lĩnh vực khác nhau của các chuyên gia đầu ngành và cĩ giải thưởng trao tặng. Điều này đã khẳng định sự phát triển nhanh chĩng của Biosensor.
[1]. TRAN MINH CANH, Biosensor, Chapman & Hall
[2]. PGS.TS ĐẶNG THỊ THU, PGS. LÊ NGỌC TÚ, TS. TƠ KIM ANH, PGS.TS PHẠM THU THỦY, T.S. NGUYỄN XUÂN NAM, Cơng nghệ Enzym, Nhà xuất PHẠM THU THỦY, T.S. NGUYỄN XUÂN NAM, Cơng nghệ Enzym, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[3]. TRAN MINH CANH, BROUN G., Construction and study of electrodes using cross – linked enzymes
[4]. UPDIKE S.J., HICKS G.P., The enzyme electrode, Nature
[5]. YODAK., Methods in Enzymology, Vol 137
[6]. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/biosensors.html [7]. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/calorimetric.html [8]. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/potentiometric.html [9]. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/amperometric.html [10]. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/optical.html [11]. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/piezo.html [12]. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/immuno.html [13]. http://www.biodot.com/products/products_biosensor.htm [14]. http://www.biosensors-congress.elsevier.com/