SU1113744A1 - Способ определени концентрации глюкозы в крови @ @ - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ IN VIVO с помощью электррда из благородного металла с последующим измерением тока или потенциала окислени  глюкозы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности способа, электроокисление глюкозы провод т на золотом электроде при рН 9,514 ,0.

Description

00

«-д

4 Изобретение относитс  к физикохимическим способам анализа в анали тической химии и может найти применение дл  определени  Содержани  глюкозы в крови и других биологичес ких жидкост х, в сельскохоз йственном производстве, пищевой промышлен ности. Известен способ определени  концентрации глюкозы в крови in vivo с помощью электрода из благородного металла с последующим измерением то ка или потенциала окислени  глюкозы использу  в качестве основной реакции электрохимическое окисление глю козы на электродах-катализаторах из платиновой черни, стационарный ток, протекающий через этот элемент, про порционален концентрации глюкозы в анализируемой жидкости 113. Дл  очистки измерительного элект рода дополнительно используетс  пот циостатическое устройство, подающее очистительный импульс 1,5 В. Такой способ характеризуетс  быстрой дезактивацией платинового электрода-катализатора из-за высокой способности платины к прочной хемосорбции различных органических веществ, анионов и катионов, отсюда неконтролируемое падение тока во времени и выход датчика из стро . Максимальное врем  работы 2 мес., среднее - 2 недели. Точность измерений работающего датчика 7%. Дл  пр одолени  этого недостатка требуетс  разработка различных сложных систем реактивации и непрерывной калибровки. Кроме того, низка величина токового сигнала с единицы поверхности катализатора. Система нечувствительна также к концентрации глюкозы менее 50 мг% и мало чувствительна к концентраци м более 500 мг% (0,0275 М), дл  которых зависимость тока от концентрации на платиновом электроде отклон етс  от линейности и выходит на предел. Целью изобретени   вл етс  повышение точности способа. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу определени  концентрации глюкозы в крови in vivo с помощью электрода из благородного металла с последующим измерением тока или потенциала окислени  глюкозы, электроокисление глюкозы провод т на золотом электроде при рН 9,5-14,0. Способ осуществл ют следующим образом . Дл  проведени  анализа на содержание глюкозы используют стандартное электрохимическое оборудование: трехэлектродную электрохимическую  чейку, осциллографический пол рограф ПО-5122, рабочий электрод - золота  пластина 15 мм дл  малых концентраций или торец золотой проволоки дл  больших концентраций, вспомогательный электрод - никелева  сетка , электрод Сравнени  - окиснортутный электрод в 1 М КОН. В качестве индикаторного электрода используют золото, так как оно  вл етс  более селективным электродом-катализатором дл  электроокислени  глюкозы, на котором большинство других органических веществ не окисл етс . Золотой электрод в отличие от платинового практически не хемосорбирует большинство органических веществ и поэтому не отравл етс , т.е. токи окислени  глюкозы на нем стабильны в растворах, содержащих другие органические вещества. Система не предъ вл ет никаких специальных требований к противоэлектроду (катоду) и к электроду сравнени . Измерени  можно проводить в режиме вольтамперометрии с обычной пол рографической  чейкой с золотым электродом и при посто нном потенциале . Ток, протекающий в цепи при окислении глюкозы, пр мо пропорционален ее концентрации в растворе. Выбор рабочего электрода-катализатора сделан на основании проведенных исследований электроокислени  глюкозы в кислых, щелочных и нейтральных растворах на различных электроах из металлов I и VIII групп, стеклоуглероде и фталоцианинах кобальта и марганца. Величины токов окислени  глюкозы на этих электродах приведены в табл.1 Таблица 1

0,2

О

О

О О О

0,02 0,08 О

Кобальт

Никель

Золото

Платина

Медь

Стеклоуглеро

Фталоцианины кобальта

Фталоцианины марганца Полученные результаты показывают что золотой электрод в щелочных рас ворах  вл етс  лучшим электродомкатализатором дл  электроокислени  глюкозы в щелочной среде. В щелочной среде золотой электро оказываетс  полностью нечувствитель ным к присутствию ионов хлора, даже в физиологической концентрации (1,610 MNaCl), что особенно важно при использовании этого метода дл  биологических жидкостей. Дл  получени  воспроизводимых результатов проводитс  регенераци  поверхности золотого электрода путем использовани  электрохимического способа наложени  потенциодинамического импульса, состо щего из двух ступеней. На первой ступени провод т выдержку при потенциале окислени  поверхности электрода Е 1,451 ,55 В в течение 2-5 с, при котором происходит окисление всех органических примесей, адсорбированных на поверхности электрода и покрытие поверхности электрода защитным слоем окисла, на второй - выдержку электро да при восстановительном потенциале Ej 0-0,02 В в течение 2-5 с, при котором происходит восстановление не окислившихс  примесей и восстановление окисного сло  и чиста  поверхность электрода оказываетс  в контакте с анализируемым раствором. Затем проводитс  выдержка при Е 0,05-0,06 В в течение 2-5 с дл  установлени  адсорбционного равновеси  и диффузионного режима в приэлектрод ном слое. После этого на электрод на кладываетс  линейно возрастающий по1113744

Продолжение табл. 1

О

О

О

О

,008

5,8

49,0

,85

3,0

1,5

О

О

7,0

О

0,22

О 0,26 тенциал с достаточно медленной скоростью V 12,5 мВ/с. Дл  проведени  анализа на содержание глюкозы в  чейку заливают строго определенный объем 1 М КОИ и ввод т 0,1-2,5 мл жидкости, содержащей глюкозу, и, накладыва  сложный потенциодинамический импульс, провод т активацию и записывают зависимость тока окислени  от потенциала со скоростью 12,5 мВ/с. Измерени  можно проводить в режиме измерени  стационарного тока при посто нном потенциале (Е 1,0-1,1 В) При этом на электрод накладывают очистительный импульс, затем задают потенциал Е 1.0-1,1 В и измер ют ток при этом потенциале. Концентрацию глюкозы определ ют по калибровочной кривой зависимость тока окислени  от концентрации глюкозы . В области потенциалов окислени  1,0-1,1 В относительно водородного электрода в том же растворе ток окислени  пр мо пропорционален концентрации глюкозы в диапазоне концентраций 0,01 (5,5 10М) - 2000 мг% (0,11 М). При анализе сложных многокомпонентных жидкостей калибровочную кривую лучше строить по данным, полученным не дл  чистых растворов глюкозы, а дл  тех же жидкостей с разным количеством глюкозы, т.е. в присутствии всех компонентов данной жидкости. Это позвол ет увеличить точность измерений . Измерени  можно проводить на золотом электроде, отделенном от исследуемой жидкости проницаемой дл  глюкозы мембраной, но не проницаемой дл  других компонентов жидкости. При использовании такой полупроницаемой мембраны ток может приобрести диффузионный характер по отношению к глюкозе, и коэффициент диффузии определ етс  мембраной. Мембрана вносит дополнительное диффузионное сопротивление, снижа  ток, но он остаетс  достаточно большим и хорошо измер емым. :,

Пример 1, Определение содержани  глюкозы в потенциодинамическом режиме.

В трехэлектродную  чейку заливают раствор глюкозы (0,11 М)в 1М КОН (рН 13,6), подают на электрод трехступенчатый импульс Е 1,5 В, Е2 0,02 в и ЕЗ 0,05 В и выдерживают при каждом потенциале 5 с. От потенциала 0,05 В на пол рографе ПО-5122 модель ОЗА при скорости развертки 12,5 мВ/с снимают потенциодинамическую кривую и фиксируют ток при потенциале максимального значени  тока, т.е. при Р: 1,1 В.

По калибровочной кривой определ ют содержание глюкозы.

В табл, 2 представлены результаты определени  глюкозы на золотом электроде в 1м КОН в потенциодинамическом режиме.

Таблица2

на рабочий электрод после потенциалов 1,5 В и 0,02 В подавалс  посто нный потенциал 1,1 В, и при этом потенциале определ ли содержание глюкозы в растворах различной концентрации по калибровочной кривой, как в примере .1. Определение проводили методом перехода от- менее концентрированных растворов к более концентрированным (врем  реакции 1-2 с, затем методом перехода от более концентрированных растворов к менее концентрированным .(врем  реакции 1015 с). Поэтому при анализе содержани глюкозы измерени  проводились через 30 с.

В табл. 3 даны результаты определени  глюкозы на золотом электроде в 1м КОН в режиме сн ти  стационарных- токов,

Таблица 3

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ В KPOBHIN VIVO с помощью электрода из благородного металла с последующим’ измерением тока или потенциала окисления глюкозы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, электроокисление глюкозы проводят на золотом электроде при pH 9,514,0.