Биосенсоры для определения глюкозы - текущее состояние и развитие

Быстрое определение концентрации глюкозы в технических и биологических системах является важной научно-технической задачей современной химии, техники и технологии. В статье проведен обзор последних технических решений в данной области. Рассмотрены вопросы разработки биосенсоров первого поколения. Основным недостатком таких систем было существенное влияние на формируемый сигнал таких веществ как аскорбиновая и мочевая кислоты, что существенно снижало их селективность и точность. Для решения этой проблемы возможно использование ионоселективных мембран таких как как нафион и поликарбонат. Второе поколение биосенсоров глюкозы использует искусственные медиаторы для облегчения переноса электронов между ферментом и электродом. Эти медиаторы могут быть иммобилизованы непосредственно с помощью фермента или внесены в модифицированный ферментом электрод. Подходящие медиаторы включают проводящие органические соли, ферроцен, хиноновые соединения, феррицианид, комплексы переходных металлов, фенотиазин и соединения фоксазина. Эффективное взаимодействие между ферментами и медиаторами имеет решающее значение для эффективного транспорта электронов. Для адаптации медиаторов были предложены различные подходы, такие как использование комплексов Os, нековалентная функционализация углеродных нанотрубок и стабилизация искусственных медиаторов. Третье поколение ферментных биосенсоров глюкозы использует прямую передачу электронов для проведения электрохимического восстановления. Были рассмотрены различные подходы, в том числе повторная сборка апобелков на ферментах, модифицированных кофактором, и электрическое соединение ферментов с поверхностями электродов с использованием окислительно-восстановительных полимеров или наноматериалов, таких как наночастицы золота. Такие подходы обеспечивают образование эффективной связи фермент-электрод. Кроме того, толщина ферментативного слоя может влиять на работу биосенсора, температура, pH и влажность могут оказывать существенное влияние на функционирование подобных электродов.