ИСТИНА

Переход к неинвазивным протоколам биохимического анализа крови с помощью электрохимических биосенсоров, полностью исключающим нарушение кожных покровов, является мировым трендом. Наиболее широкое распространение среди разрабатываемых устройств непрерывного мониторинга метаболитов получили хроноамперометрические биосенсоры на основе берлинской лазури (БЛ) и ферментов оксидаз, работающие при постоянном потенциале в режиме трехэлектродной ячейки. Для надежного функционирования нательных устройств, когда интерпретация сигнала осложнена шумами, вызванными движением и неравномерностью потока экскреторной жидкости, в работе предложен режим генерации мощности [1]. Короткое замыкание рабочего электрода на основе БЛ и ХСЭ обеспечивает работу сенсора при оптимальном потенциале (~0.0 В отн. ХСЭ) без потенциостата, при этом во внешней цепи генерируется ток, пропорциональный содержанию аналита. Помимо упрощения системы регистрации сигнала, подход позволяет сохранить высокие чувствительность и селективность (био)сенсоров, присущие им в режиме трехэлектродной схемы, и добиться увеличения соотношения сигнал/шум до 10 раз. Для высокочувствительного и высокостабильного мониторинга метаболитов с помощью (био)сенсоров на основе БЛ реализован метод импульсной хроноамперометрии [2]. Подход осуществлен путем попеременного короткого замыкания и размыкания рабочего электрода на основе БЛ и ХСЭ с помощью программируемого амперметра. Работа в импульсном режиме позволяет минимизировать зависимость отклика биосенсора от скорости потока и выделить полезный сигнал, обусловленный изменением концентрации, а не условиями массопереноса. С другой стороны, уменьшение времени замыкания цепи позволяет избежать накопления OH− ионов в приэлектродном слое и тем самым драматически повысить операционную стабильность биосенсоров. Несмотря на высокие фоновые сигналы заряжения БЛ в импульсном режиме, возможно увеличить чувствительность глюкозных биосенсоров до 100 раз и соотношение «сигнал/фон» до 15 раз по сравнению с характеристиками в традиционном режиме. Это достигается за счет обогащения диффузионного слоя анализируемым веществом при размыкании цепи. Рекордные аналитические характеристики биосенсоров на основе БЛ в режиме генерации мощности позволяют в режиме реального времени мониторировать ключевые биомаркеры в поте человека с помощью компактных нательных устройств [2, 3], открывая широкие перспективы для создания инструментов неинвазивной диагностики состояний гипоксии и диабета. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант # 21-73-10123. Литература 1. Komkova M.A; Karyakina E.E.; Karyakin A.A. Noiseless Performance of Prussian Blue Based (Bio)sensors through Power Generation // Analytical Chemistry, 2017, vol. 89(12), p. 6290-6294. 2. Komkova M.A; Eliseev Ar.A.; Kasimovskaya V.S.; Poyarkov A.A.; Eliseev An.A.; Karyakin A.A. Pulse Power Generation Chronoamperometry as an Advanced Readout for (Bio)sensors: Application for Noninvasive Diabetes Monitoring // Analytical Chemistry, 2023, vol. 95(19), p. 7528-7535. 3. Komkova M.A; Eliseev Ar.A.; Poyarkov A.A.; Daboss E.V; Eliseev An.A.; Karyakin A.A. Simultaneous monitoring of sweat lactate content and sweat secretion rate by wearable remote biosensors // Biosensors and Bioelectronics, 2022, vol. 202, 113970.