Glikoz Elektrotları – Laboratuvar Tanı Bilimi – Laboratuvar Ödevleri – Lab Ödevleri – Kimya Mühendisliği – Kimya Ödev Yaptırma Ücretleri
Nötr taşıyıcıların avantajlarından biri, zorunlu olarak az çözünürlüğe sahip olması gereken iyon değiştiricilere göre suda daha az çözünür olma eğiliminde olmalarıdır. Daha uzun ömürlü membranlar yaparlar. Sodyum, klorür, kalsiyum, magnezyum, lityum, amonyak ve karbonat dahil olmak üzere bir dizi iyon için nötr taşıyıcılar geliştirilmiştir.
Yukarıdaki açıklamanın tamamı, elektrokimya ile ilgili tüm sorunları içerdikleri için örnekleme için kullanılmış olan potansiyometrik elektrotlarla ilgilidir.
Elektrokimyasal Reaksiyonlar
Elektrot potansiyelinin daha önce verilen tanımı, elektrotun nasıl çalıştığını göstermeye yardımcı olmak için gerçek durumun basitleştirilmesidir. Aslında, elektrot yüzeyinde gerçekte olan şey, yük ayrımından önce yüklü bir tür üretmek için bir elektrokimyasal reaksiyonun gerçekleşmesidir.
Metal elektrot gibi iletken bir malzemede elektron yapısı, elektronların katı içinde serbestçe hareket ettiği bir “deniz”e benzer. Elektronların enerjileri Fermi düzeyi denen bir düzeye kadar doldurulur. Çözümde farklı bir durum var.
İyonlar, onları diğer iyonlardan etkili bir şekilde ayıran bir hidrasyon kabuğu ile çevrilidir ve elektronlar farklı (düşük) enerji bantlarıyla sınırlandırılmıştır.
Glikoz biyosensörü
Amperometrik biyosensörler
İmmünosensörler
Biyosensörlerin Sınıflandırılması
Biyosensör Çeşitleri
Biyosensör Projeleri
Glikoz biyosensörü çalışma prensibi
Piezoelektrik biyosensör
Elektrot çözelti ile temas ettiği anda, enerji seviyelerindeki fark, enerjiyi eşitlemek için bir elektron akışını destekler ve en düşük serbest enerji durumunda (Gibbs’in serbest enerji seviyesi olarak bilinir) hızla bir dengeye ulaşılır. Elektrot potansiyelinin temeli de budur.
Bu elektrokimyasal reaksiyon, elektrot malzemesinin bir elektron kaybedip bir iyon oluşturabilme özelliğinden dolayı kendiliğinden gerçekleşir ve bu nedenle bu (potansiyometrik) elektrotların ana uygulaması iyonların da ölçümüdür.
Elektrokimyasal reaksiyonlar kavramı, kendiliğinden oluşmayan ancak uygulanan bir potansiyel tarafından desteklenen diğer kimyasal reaksiyonları içerecek şekilde genişletilebilir. Bu, çözeltide iyon olarak bulunması zorunlu olmayan ancak uygun koşullarda bir elektrokimyasal reaksiyona yol açacak maddelerin analiz imkanını da açar.
Amperometrik Elektrotlar
Voltaj yerine akım ürettikleri için amperometrik elektrotlar adı verilen başka bir elektrot sınıfı daha vardır. Bu elektrot türü, bir yük ayrımı tarafından üretilen voltajı ölçmek yerine bir elektrik akımını ölçerek bir elektrokimyasal reaksiyonu (elektron üreten veya tüketen bir kimyasal reaksiyon) ölçmek için tasarlanmıştır. Bunlardan klinik kullanımda en yaygın olanı oksijen (pO2) de elektrotudur.
İlk reaksiyon, Clarke elektrotu olarak bilinen standart oksijen (pO2) elektrotunda kullanılırken, ikincisi, daha sonra açıklanacağı gibi, bazı glukoz elektrotlarında, glukoz oksidaz enzimi tarafından üretilen peroksiti ölçmek için de kullanılır.
Bu elektrokimyasal reaksiyonlardan, reaksiyonların uygulanan bir voltaj (0.7 V) tarafından kolaylaştırıldığı ve bu voltajın elektrot yanıtının özgünlüğünü artırabileceği görülebilir. Bu elektrotların ana özelliği, ölçüm elektrotlarına sabit bir voltaj uygulanması ve ortaya çıkan akımın (mikroamper cinsinden) reaksiyon hızıyla da orantılı olmasıdır.
Bu, potansiyometrik elektrotların karmaşık ters logaritmik tepkisinin aksine, doğrudan doğrusal bir ilişkidir. Akım ölçülmekte olduğundan, bu elektrotların (örneğin bir pO2 elektrotu) bir referans elektrotuna ihtiyacı yoktur. Bununla birlikte, reaksiyon ve akım, elektrotun yüzey alanı ile de ilişkili olacaktır.
Polarografi
Elektrokimyanın bu uygulaması polarografi olarak da bilinir. Uygulanan voltaj bir polarizasyon voltajıdır ve elektrokimyasal hücreye de polarografik hücre denir.
İlgili analitin veya örneğin pO2’nin bir ölçümünü elde etmek için (oksijen kısmi basıncı tam anlamıyla “konsantrasyon” değildir, ancak gaz terimleriyle eşdeğerdir), reaksiyon hızı sabit olmalıdır, bu nedenle de pO2 sabit olmalıdır.
Bu tür bir sistemin temel gereksinimi, elektrotun elektrot yüzeyindeki oksijeni, oksijenin elektrot çözeltisinden elektrot yüzeyine yayabileceğinden daha hızlı tüketmemesidir, aksi takdirde akım, pO2 ile temas halindeyken düşecektir.
Ölçüme izin verecek sabit bir durumu korumak için, ölçüm hücreleri, reaksiyonun gerçekleştiği elektrot çok küçük (örneğin bir iğne noktası) olacak şekilde tasarlanmalıdır, böylece ölçümde minimum miktarda analit tüketilir. Bu, tipik bir sistemin yalnızca bu tür ölçümler için özel olarak tasarlanmış bir ampermetre gerektiren bir mikroamper oranlarında akım üreteceği anlamına da gelir.
Oksijen Elektrotu
İşlevsel bir elektrota sahip olmak için, elektrokimyasal reaksiyonun gerçekleştiği elektrotların sabit bir çözelti ile temas halinde olması gerekir sabit dirençli bir çözelti, böylece dirençte, uygulanan voltajı ve dolayısıyla akımı etkileyecek herhangi bir değişiklik de olmaz.
Clarke oksijen elektrotu, bir silikon kauçuk membran tarafından kapsanan bir elektrolit çözeltisi ile temas halinde olan elektrotlardan oluşur. Gaz halindeki oksijen zardan serbestçe geçebilir, ancak zar hidrofobiktir, su veya çözünmüş elektrolitlerin geçmesine izin vermez ve elektrolit çözeltisinin bileşimini ve direncini de değiştirmez.
Glikoz Elektrotları
Glikoz elektrotları, glikoza özgü bir yanıt sağlamak için belirli bir enzim ve belirli bir polarizasyon voltajının bir kombinasyonunu kullanır. Şu anda ortak kullanımda iki farklı enzim ve üç farklı elektron transfer reaksiyonu bulunmaktadır.
Glikoz elektrotunun en basit şekli, bir oksijen elektrodu ile birlikte glikoz oksidaz enzimini kullanmaktır. Glikoz oksidaz reaksiyonu da katalize eder:
- glikoz × O2 × 2H2O ! glukonik asit + H2O2
Oksijen elektrotu, reaksiyonda tüketilen glikozun bir ölçümü olarak pO2’deki düşüşü ölçebilir. Ne yazık ki, hücre atmosfere açıksa, oksijeni atmosferik oksijenden yenileyecek ve hemoglobinin oksijen bağlayıcı etkilerinden dolayı tam kan kullanıldığında da sorunlar yaşanacaktır. Bu sorunlardan dolayı daha iyi uygulamalar geliştirilmiştir:
- Glikoz oksidaz/peroksit elektrotu. Bu, uygulanan ± 0,7 V potansiyel ile reaksiyon tarafından üretilen peroksiti saptamak için kullanılır.
- Glikoz oksidaz/ferrosen elektrotu. Bu elektrot, aşağıdaki elektrokimyasal reaksiyonda elektron transfer ajanı olarak ferrosen kullanır:
- Bu, Medisense1 glukoz çubuğu testinin temelidir ve Şekil 40.13’te gösterilmektedir.
Glikoz dehidrojenaz/ferrisiyanür elektrotu. Bu elektrot benzer şekilde çalışır, ancak farklı bir enzim ve elektron transfer maddesi ile: - Bu, Boehringer Mannheim Corporation (BMC) Advantage1 glukoz çubuğu testinin temelidir.
Amperometrik biyosensörler Biyosensör Çeşitleri Biyosensör Projeleri Biyosensörlerin Sınıflandırılması Glikoz biyosensörü Glikoz biyosensörü çalışma prensibi İmmünosensörler Piezoelektrik biyosensör