Введение к работе
Актуальность темы. Одной из актуальных задач современной аналитической химии является разработка высокочувствительных, селективных, экспрессных и, в то же время, простых по выполнению методик, способов определения токсичных веществ. Особенно актуальной эта задача становится в связи с проблемами экологии и организации экомониторинга. Один из путей решения этой сложной аналитической задачи видится в разработке различных химических сенсоров и, в частности, биосенсоров, которые в той или иной степени удовлетворяют этим требованиям. Например, амперометрические биохимические сенсоры сочетают в себе способность вольтамперомет-рии с высокой чувствительностью регистрировать аналитический сигнал Сизменение тока} с высокой специфичностью действия биологических препаратов, входящих в их состав. Разработка новых биосенсоров и определение их аналитических возможностей одно из перспективных направлений развития современных физико-химических методов анализа. Чтобы рекомендовать эти разработки для практического использования в реальных условиях С организация мониторинга физиологически активных веществ), необходима метрологическая аттестация как самих этих устройств, так и методик работы с ними. Задача статистической обработки экспериментальных данных как раз и заключается в улучшении метрологических характеристик методик данного метода С способа) анализа, з сравнении их и т.д., т.е. носит исследовательский характер. Как показывает практика - это очень большая, сложная и трудоемкая задача, на выполнение которой затрачивается гораздо больше времени, чем непосредственно на разработку самих датчиков. Однако эта стадия является в настоящее время одной из самых необходимых, в связи с остро стоящей проблемой адекватности получаемых результатов и реального содержания токсикантов в объектах анализа.
Цель исследования заключалась в дальнейшем изучении аналитических возможностей и кинетических параметров амперометрического холинэстеразного биосенсора как нестандартного средства измерения, а также в оценке и определении метрологических характеристик методик определения некоторых биологически активных соединений с его помощью, основных погрешностей при его изготовлении.
Научная новизна. Исследовано ингибирущее действие ряда фосфор-, хлор- и азоторганических пестицидов в составе биохимическо-
- 4 -го холинэстеразного сенсора, что позволило предложить методики ка чественного и количественного анализа указанных веществ с нижней границей определяемых содержаний на уровне ПДК и на несколько порядков ниже. Определены кинетические параметры ферментативных реакций с участием ИХЭ в присутствии ряда органических ингибиторов холинзстеразы, установлен тип ингибирования. Собран банк данных, позволяющих всесторонне оценить погрешности при работе биохимического сенсора и провести метрологическую аттестацию данного нестандартного средства измерения. Показана возможность разработки еще одного варианта иммуноферментного сенсора для качественной и количественной оценки содержания вируса сибирской язвы. Оценены погрешности и намечены пути их уменьшения при работе с биохимическими сенсорами как нестандартными средствами измерения. Проведена сравнительная оценка погрешностей, возникающих при работе ферментного и иммуноферментного сенсоров.
Практическая значимость. Практическая значимость работы вытекает из тех методик анализа с использованием амперометрического холинэстеразного биосенсора, которые разработаны и предложены для количественного анализа следовых количеств пестицидов в различных объектах окружающей среды. Предложенные методики обладают высокой чувствительностью Сдля фосфорорганических соединений с >Р=0 связями - на уровне до 2,0.10" моль/л, а для хлорсодержащего пес тицида 2,4-D до 6,5.10 ^моль/л), экспрессностью и простотой исполнения с использованием доступной аппаратуры. Разработка иммуноферментного сенсора для определения вируса сибирской язвы с учетом предыдущих исследований позволила наметить общие принципиальные пути для разработки аналогичных систем для диагностирования широкого крута соединений, вступающих в реакции биоспецифического взаимодействия. Выявлены различные виды погрешностей при работе амперометрического биосенсора как нестандартного средства измерения, оценен их вклад в суммарную погрешность измерений. Разработаны соответствующие рекомендации по избежанию ряда ошибок при работе с данным нестандартизированным средством измерения. Подобраны более оптимальные условия для работы холинэстеразного биосенсора.
На защиту выносятся: - количественные характеристики кинетических параметров реакции
- 5 -гидролиза субстрата холинэстеразы в присутствии и в отсутствие ингибиторов холинэстеразы;
- разработанные методики по определению некоторых хлорсодержащих
пестицидов, фосфорорганических соединений с -Р=0 и -P=S связями, а также пестицидов группы 1,3,5-триазинов.
вариант качественного и количественного определения вируса сибирской язвы с использованием нового иммуноферментного электрода на основе иммобилизованной холинэстеразы и антител к вирусу сибирской язвы;
оценка выявленных погрешностей и возможности их уменьшения при работе с биохимическими сенсорами как нестандартными средствами измерения.
Работа по теме диссертации выполнялась в соответствии с координационным планом РАН по направлению 2.20.1. Сразделы 2.20.2.1. , 2.20.4.7.) и грантом Российского фонда фундаментальных исследований "Реакции биоспецифического взаимодействия в вольтамперометри-ческом анализе" (номер проекта 94-03-09265).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и об-обсуждались на IV Всесоюзной конференции "Электрохимические методы анализа"Сг. Москва, 1994г.), конференции "Химические сенсоры" (г.Санкт-Петербург, 1993г.), International conference "Quality analytical control" (Italy, Rome, 1994), на 5-см симпозиуме по кинетике в аналитической химии Сг.Москва, 1995г.), Symposium on ecological chemistry (Chisinau, Moldova, 1995).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ. Из них 4 статьи и 6 тезисов докладов на Всесоюзных и международных конференциях.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста и содержит 9 рисунков, 31 таблица и список литературы из 146. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы, 5 приложений.
