ИСТИНА

На сегодняшний день 90-95% носимых электрохимических сенсорных устройств используют берлинскую лазурь (БЛ) в качестве трансдьюсера. БЛ на три порядка величины превосходит платину по селективности H2O2/O2 и электрохимической константе восстановления H2O2. Таким образом, использование БЛ позволяет значительно повысить точность анализа. В добавок, электрокатализаторы на основе БЛ не отравляются белками из биологических жидкостей, что позволяет применять их для продолжительного мониторинга. Не менее важным преимуществом является рабочий потенциал таких сенсоров – 0В. Данного потенциала можно добиться путём короткого замыкания рабочего электрода и электрода сравнения. Это позволяет сенсорам функционировать в режиме гальванической ячейки [1]. Для использования сенсоров на основе БЛ в режиме гальванической ячейки был разработан носимый программируемый амперметр [2]. Данное устройство позволяет попеременно замыкать и размыкать электрическую цепь. Скачок потенциала генерирует импульса квазистационарного тока. Задавая профиль импульса, то есть время замыкания и размыкания цепи, можно контролировать диффузионную и кинетическую компоненту тока, а также соотношение фонового и аналитического сигнала. Данный импульсный режим измерения был апробирован на сенсорах на пероксид водорода на основе БЛ. При оптимальных условиях анализа чувствительность электрохимических сенсоров на H2O2 составила 10.46 А‧М-1‧см-2. Данное значение в 16 раз превосходит таковую в стационарном режиме. В свою очередь, отношение сигнал/фон повышено в 1.8 раз по сравнению со стационарным режимом. В данном режиме также были исследованы электрохимические биосенсоры на лактат на основе БЛ. В случае данных сенсоров импульсный режим позволяет добиться ещё большего повышения чувствительности. Чувствительность сенсоров в оптимальных условиях, 7.8 А‧М-1‧см-2, на два порядка превосходит таковую в стационарном режиме. Такое значительное повышение чувствительности может быть связано со снятием диффузионных ограничений между ферментом и трансдьюсером. В свою очередь, отношение сигнал/фон превосходит таковое в стационарном режиме до 10.6 раз. В добавок, эффективные константы Михаэлиса являются функцией tвыкл, времени размыкания цепи. Таким образом, варьируя профиль импульса, возможно контролировать рабочий диапазон концентраций сенсора. Показано, что величина отклика линейно зависит от tвыкл в диапазоне 0-15 c. Тангенс угла наклона этой зависимости является функцией только концентрации метаболитов и не зависит от флуктуации фоновых сигналов. Использование программируемого амперметра позволит создать аналог «электронного языка», реализуемого с использованием единичного биосенсора. Это откроет возможность использования данного режима для продолжительного мониторинга в реальном времени. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант # 21-73-10123. Литература 1. Komkova M., Karyakina E., Karyakin A. Noiseless Performance of Prussian Blue Based (Bio)sensors through Power Generation // Analytical Chemistry, 2017, №89(12), p. 6290–6294. 2. Komkova M., Eliseev A., Poyarkov A., Daboss E., Evdokimov P., Eliseev A., Karyakin A. Simultaneous monitoring of sweat lactate content and sweat secretion rate by wearable remote biosensors // Biosensors and Bioelectronics, 2022, №202, p. 113970.