Изучение формирования аналитического сигнала на углеродных электродах,
модифицированных солями переходных металлов, для целей количественного
вольтамперометрического определения аспартата и глутамата
Введение 4
Методы определения глутамата и аспартата 8
Манометрический метод 8
Определение глутамата 8
Аспартат 9
Промежуточный итог 10
Хроматографические методы 10
Спектрофотометрические методы 12
Глутамат 13
Определение аспартата 16
Промежуточные выводы 17
Электрохимические методы определения глутамата и аспартата 18
Амперометрические биосенсоры первого поколения 18
Амперометрические биосенсоры второго и третьего поколений. Медиаторы. 20
Внешняя мембрана электрохимического биосенсора 22
Определение глутамата с глутаматдегидрогеназой (ГД) 23
Определение глутамата с глутаматоксидазой (ГО) 26
Сенсоры без использования биологических объектов 30
Систематизированные данные по сенсорам на глутамат 32
Определение аспартата 38
Вывод к главе 1 43
Экспериментальная часть 46
Приборы и средства измерения 46
Посуда 46
Электроды и материалы для их изготовления 46
Реактивы 46
Приготовление растворов 46
Условия электрохимического анализа 48
Эксперименты с глутаматом 49
Эксперимент в диффузионном режиме для изучения типа механизма 49
Результаты и их обсуждение 51
Выбор pH для измерений 51
Измерения в диффузионном режиме 52
Измерения в капле 53
Стабилизация фона при измерениях в капле 55
Измерения в капле для изучения мембран 57
Определение зависимости тока от концентрации глутамата 58
Оптимизация содержания меди на электроде 63
Определения типа механизма 69
Выводы 72
Список литературы 73
Инсульт — резкое нарушение мозгового кровообращения, когда кровь не поступает в определённую часть головного мозга. Это болезнь, с которой сталкиваются порядка 500 тысяч россиян каждый год. И, хоть смертность от него падает от года к году, и составляет, согласно Минздраву РФ, примерно четверть всех случаев, то вот заболеваемость сильно растёт. Согласно данным, опубликованным ВЦИОМ, только лишь половина из работающих до инсульта людей (34% из 65%) смогли остаться работоспособными. И важным нюансом для повышения вероятности полного восстановления человека является первая помощь.
Первая помощь врачами при инсульте должна быть оказана в первые 4 часа после появления симптомов. Причём счёт может идти буквально на секунды и минуты: если успеть в первые 1,5 часа, то человек имеет шанс восстановиться порядка 20-25%, в течении 3-ёх часов — 10-12%, в течении 4.5 часа — порядка 7%.
В отрыве от реальности звучит вполне приемлемо: 1,5 часа на врачебную помощь должно быть вполне достаточно. Но, сталкиваясь с реальностью, организм не будет ждать прибытия врачей, чтобы запустить отсчёт. В это время входит и момент от появления симптомов до звонка в скорую, и время прибытия скорой, и влиять может даже просто наличие шлагбаума при подъезде к дому пациента.
В реальности же врачам остаётся очень немного времени на принятие определённых мер. И тут они сталкиваются с проблемой существования двух видов инсульта: ишемического и геморрагического. И каждый из них требует строго определенного вида лечения.
Ишемический инсульт (большая часть случаев) [1] происходит из-за закупорки сосуда ткани головного мозга и лечение заключается в показании тромболитиков, антикоагулянтов и прочего для растворения тромбов.
Геморрагический инсульт происходит из-за разрыва сосуда и кровоизлияния в мозг, где необходима нейрохирургическая операция.
Из сказанного выше очевидно, что минуты и секунды для врача очень важны, а потому остро стоит вопрос диагностики вида инсульта как можно быстрее по прибытии. На данный момент в России существует программа по увеличению 4
количества центров диагностики. К примеру, на всю Москву таких заработало уже 12, а также создаются мобильные центры диагностики, коих будет 21 на Москву, 9 на Санкт-Петербург и до 5 на города меньше. Цифры кажутся не очень большими с учётом количества случаев, а всё из-за высокой дороговизны анализа и сложности приборов.
В результате работы были получены следующие результаты:
1. На основании литературных данных в качестве металла для модификации электродов была выбрана медь: в данной работе использовался пятиводный сульфат меди. Комплексы меди с глутаматом обладают наибольшими константами устойчивости по сравнению с комплексами ионов других металлов.
2. Для выбора фонового электролита было построено распределение долей форм комплексов в зависимости от pH. Оптимальным оказался pH = 4, при котором ещё существует форма с наибольшей константой устойчивости, при мембрана может пропускать лактат, и который является наиболее близким к физиологическому pH из всех возможных.
3. Установлено, что при увеличении анионных центров в толще мембраны аналитический сигнал от ионов Cu2+ падает (при переходе от КЕ-88 к КЕ-89). Выявлено, что при увеличении концентрации мембраны растёт количество ионов меди в приэлектродном слое.
4. Установлено, что при уменьшении содержания модификатора (соли меди) уменьшается чувствительность сенсора, при этом улучшается линейность графика. Найден удовлетворительный диапазон линейности (от 144 мкМ до 24700 мкМ) для определения содержания глутамата в крови при ишемическом каскаде, электрод даёт нужный отклик в модельных условиях.
