КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ СОДЕРЖАНИЯ ЛАКТАТА В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ Российский патент 2025 года по МПК C12Q1/527 G01N33/487 G01N27/30 

[01] Область техники

[02] Группа изобретений относится к области биотехнологии и медицины, а именно к композиционным материалам для биосенсорных аналитических устройств (биосенсоров) и конструкциям указанных устройств, и может быть использована для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, таких как кровь или пот.

[03] Уровень техники

[04] В медицинской практике применяют следующее оборудование для определения лактата: прибор, основанный на принципе ферментного амперометрического измерения, торговой марки LabTrend BST Bio Sensor (BST Bio Sensor Technologie GmbH, Германия), портативные устройства, к примеру, торговых марок Lactate Scout (EKF - Diagnostic GmbH, Германия) и StatStrip Lactate (NOVA Biomedical, США). Также используют более чувствительные системы, требующие меньший объем образца крови для анализа, реализованные в следующих устройствах [Dagar К., Narwal V., Pundir С.S. An enhanced L-lactate biosensor based on nanohybrid of chitosan, iron-nanoparticles and carboxylated multiwalled carbon nanotubes //Sensors International. - 2023. - T. 4. - C. 100245}, [Thongkhao P. et al. Disposable Polyaniline/m-Phenylenediamine-Based Electrochemical Lactate Biosensor for Early Sepsis Diagnosis //Polymers. - 2024. - T. 16. - №. 4. - C. 473}.

[05] Все вышеуказанные устройства предназначены для инвазивного метода определения лактата в плазме, сыворотке или крови человека. Однако более комфортным для человека является неинвазивный метод забора проб физиологических жидкостей, например, таких как пот.

[06] Известна следующая модель устройства для неинвазивной диагностики лактата в слюне человека, которая содержит печатный электрод, рабочая площадь поверхности которого покрыта суспензией наночастиц оксида цинка и оксида графена и ферментом лактатоксидазой [Han J., Shaohui J. Fabrication of a novel sensor for lactate screening in saliva samples before and after exercise in athletes //Alexandria Engineering Journal. - 2024. - T. 92. -C.l 71-175]. Диапазон определяемых концентраций лактата составляет 0,015-1,25 мМ. Относительное стандартное отклонение аналитического сигнала, формируемого устройством при проведении семи последовательных измерений одной и той же концентрации лактата (0,25 мМ) составляет 2,9%.

[07] Еще одним примером устройства для неинвазивной экспресс-оценки лактата в поту человека является лабораторная модель, которая содержит печатный электрод, рабочая площадь поверхности которого покрыта берлинской лазурью, взятой в качестве редокс-активного соединения, фермента лактатоксидазы, иммобилизованного в полимер хитозан [Плеханова Ю.В., Решетилов А.Н. Биосенсор для одновременного определения глюкозы и лактата в поте человека //Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. - 2018. - №. 3. - С. 70-79]. Устройство показало высокую оперативность генерации аналитического сигнала при введении лактата в систему и восстановления активности рецепторного элемента: время единичного замера одной пробы не более 5 минут. Линейный диапазон определяемых концентраций составил 0,04 0,16 мМ.

[08] Известна модель устройства устройства для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, описанная в [Ma G. Electrochemical sensing monitoring of blood lactic acid levels in sweat during exhaustive exercise //International Journal of Electrochemical Science. - 2023. - T. 18. -№. 4.- C. 100064]. Указанное устройство содержит графитовый печатный электрод, поверхность которого покрыта наноматериалом в виде оксида графена, ферментом лактатоксидазой, которая иммобилизована в полимер поливинилбутираля, а в качестве редокс-активного соединения в систему дополнительно вводится раствор гексацианоферрата (III) калия. Недостатками данного устройства и композиционного материала является то, что оно позволяет проводить определение лактата при концентрациях до 32 мМ. Относительное стандартное отклонение восьми аналитических сигналов, полученных при последовательных измерениях одной и той же концентрации лактата составило 3,50%.

[09] Существенным недостатком указанных устройств неинвазивной диагностики является то, что их чувствительность позволяет проводить мониторинг лактата невысокой концентрации. Такой диапазон определяемых значений лактата подходит для оценки уровня содержания лактата в крови, который в норме в состоянии покоя составляет 0,5-2,2 мМ [Crapnell, R.D.; Tridente, A.; Banks, С.Е.; Dempsey-Hibbert, N.C. Evaluating the Possibility of Translating Technological Advances in Non-Invasive Continuous Lactate Monitoring into Critical Care. Sensors 2021, 21, 879], при этом концентрация лактата в поту значительно выше и в норме составляет 10-25 мМ [Garcia-Morales R. et al. Bioengineered Lactate Oxidase Mutants for Enhanced Electrochemical Performance at Acidic pH //ChemElectroChem. - 2023. -T. 10. - №. 22. - C. e202300296], а при интенсивной физической нагрузке может достигать до 100 мМ [Daboss Е. V. et al. On-body hypoxia monitor based on lactate biosensors with a tunable concentration range //Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2023. - T. 935. - C. 117330].

[010] Известен композиционный материал для устройства для количественной оценки содержания лактата в продуктах биотехнологических производств [Арляпов В.А. и др. Контроль биотехнологических процессов ферментными электродами, модифицированными нанотрубкам // Прикладная биохимия и микробиология, 2019, Т. 55, N.3, стр. 303-312], содержащий полимерную матрицу, включения наноматериала и включения фермента лактатоксидазы, иммобилизованные в полимерную матрицу, при этом в качестве полимера использован бычий сывороточный альбумин, а наноматериал представляет собой одностенные углеродные нанотрубки. Из документа также известно устройство для количественной оценки содержания лактата, в котором поверхность рабочего электрода покрыта указанным композиционным материалом, при этом в качестве рабочего электрода может быть использован графитовый печатный электрод. Указанный композиционный материал и устройство обеспечивают верхнюю границу диапазона определяемых концентраций лактата до 73 мМ, при этом операционная стабильность составляет 4,3%. Недостатком указанных композиционного материала и устройства является ограниченная область их применения, относящаяся к мониторингу биотехнологических процессов при производстве продуктов.

[011] Наиболее близким аналогом заявленной группы изобретений является композиционный материал и устройство для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, описанный в патенте Китая CN1258085C, 31.05.2006 г. Устройство содержит электрод сравнения, вспомогательный электрод и рабочий электрод, поверхность которого покрыта композиционным материалом, содержащим полимерную матрицу на основе бычьего сывороточного альбумина и иммобилизованные в указанную полимерную матрицу включения фермента лактатоксидазы. При этом в используемом композиционном материале полимер в виде бычьего сывороточного альбумина ковалентно связан с ферментом лактатоксидазой и нанесен на поверхность рабочего электрода, содержащую NR-SiO₂ частицы. Указанные устройство и композиционный материал обеспечивают низкую верхнюю границу определяемых концентраций лактата (до 10 мМ) и низкую долговременную стабильность (до 20 суток).

[012] Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлена заявленная группа изобретений является недостаточно высокие технические характеристики известных композиционных материалов и устройств для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, в частности поту и крови.

[013] Раскрытие сущности изобретения

[014] Техническим результатом группы изобретений является увеличение верхней границы диапазона определяемых концентраций лактата в физиологических жидкостях до 57 мМ, повышение долговременной стабильности устройства (не менее 30 суток), а также обеспечение операционной стабильности измерений не более 3,3%.

[015] У казанный технический результат достигается в композиционном материале для устройства для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, содержащем полимерную матрицу на основе бычьего сывороточного альбумина, включения фермента лактатоксидазы, иммобилизованные в полимерную матрицу, и включения одностенных углеродных нанотрубок, при этом бычий сывороточный альбумин ковалентно связан с медиатором нейтральным красным. Композиционный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: включения одностенных углеродных нанотрубок - 1,1-1,5, включения фермента лактатоксидазы - 19,6-24,8, полимерная матрица остальное.

[016] Указанный технический результат достигается также в устройстве для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях за счет того, что оно содержит электрод сравнения, вспомогательный электрод и рабочий электрод, поверхность которого покрыта композиционным материалом, содержащим полимерную матрицу на основе бычьего сывороточного альбумина, включения фермента лактатоксидазы, иммобилизованные в указанную полимерную матрицу, включения одностенных углеродных нанотрубок, при этом бычий сывороточный альбумин ковалентно связан с медиатором нейтральным красным, а композиционный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: включения одностенных углеродных нанотрубок - 1,1-1,5, включения фермента лактатоксидазы 19,6-24,7, полимерная матрица остальное.

[017] В частном случае реализации заявленного устройства:

[018] - в качестве рабочего электрода используют графитовый электрод,

[019] - электрод сравнения, вспомогательный электрод и рабочий электрод представляют собой единую электродную систему, производимую методом трафаретной печати.

[020] Зависимость аналитического сигнала биосенсоров на основе лактатокси- дазы от концентрации лактата имеет типичный для ферментативных реакций вид, поэтому экспериментальные данные аппроксимируется уравнением гиперболы с двумя параметрами и интерпретируются в рамах классической кинетической модели Михаэлиса- Ментен. Верхняя граница определяемых концентраций ферментных биосенсоров определяется значением параметра, аналогичного константе Михаэлиса. Компоненты, взятые для формирования заявленного устройства, приводят к изменению микроокружения фермента лактатоксидазы, что изменяет сродство фермента к лактату и приводит к более высокой концентрации субстрата, необходимой для достижения той же каталитической эффективности, что и у свободного фермента. Таким образом, увеличение верхней границы диапазона определяемых концентраций лактата заявленным устройством по сравнению с устройством по ближайшему аналогу связано с тем, что в заявленном устройстве бычий сывороточный альбумин ковалентно связан с медиатором нейтральным красным, а также дополнительно содержит включения одностенных углеродных нанотрубок. Фиксация редокс-активного соединения в виде медиатора нейтрального красного непосредственно в структуре полимера в виде бычьего сывороточного альбумина, используемого для иммобилизации фермента лактатоксидазы, приводит к усилению взаимодействия «фермент - редокс-активное соединение», что приводит к структурным изменениям (стерическим препятствиям), которые влияют на доступность лактата для активного центра фермента, что способствует увеличению верхней границы определяемых концентраций лактата (константы Михаэлиса). Использование включений одностенных углеродных нанотрубок приводит к формированию более развитой поверхности рабочего электрода, что также что способствует увеличению верхней границы определяемых концентраций лактата.

[021] При этом авторами установлено, что содержание в заявленном композиционном материале фермента лактатоксидазы в количестве менее 19,6 и более 24,7 мас. %, а также включений одностенных углеродных нанотрубок в количестве менее 1,0 и более 1,5 мас. % не обеспечат требуемый диапазон определяемых концентраций лактата в физиологических жидкостях при долговременной стабильности устройства не менее 30 суток с обеспечением операционной стабильности измерений в количестве не более 3,3%.

[022] Краткое описание чертежей

[023] Группа изобретений поясняется фигурами, где:

На фигуре 1 схематично показан общий вид электродной системы, производимой методом трафаретной печати, используемой в заявленном устройстве с нанесенным на рабочий электрод композиционным материалом,

На фигуре 2 показан общий вид в разрезе заявленного композиционного материала, нанесенного на рабочий электрод,

На фигуре 3 показан регистрируемый сигнал от заявленного устройства в виде зависимости силы тока (нА) от времени (с),

На фигуре 4 показана градуировочная зависимость заявленного устройства,

На фигуре 5 показан линейный участок градировочной зависимости.

[024] Элементы обозначены на фигурах следующими позициями:

1 - электродная система, производимая методом трафаретной печати,

2 - - включения одностенных углеродных нанотрубок,

3 - включения фермента лактатоксидазы,

4 - полимерная матрица на основе бычьего сывороточного альбумина, ковалентно связанного с нейтральным красным.

[025] Осуществление изобретения

[026] Заявленный композиционный материал содержит полимерную матрицу (4) на основе бычьего сывороточного альбумина, ковалентно связанного с редокс-актив- ным соединением в виде медиатора нейтрального красного, размещенные в указанной полимерной матрице (4) включения наноматериала в виде одностенных углеродных нанотрубок (2) в количестве от 1,0 до 1,5 мас. % и иммобилизованные в указанную полимерную матрицу (4) включения биораспознающего компонента в виде фермента лактатоксидазы (3) в количестве от 19,6 до 24,7 мас. %.

[027] Для формирования пространственной структуры полимерной матрицы (4) используют полимер бычий сывороточный альбумин в количестве 39,3-39,6 мас. % (предпочтительно 39,6 мас. %), медиатор в виде насыщенного раствора нейтрального красного в количестве 2,1-2,8 мас. % (в пересчете на сухое вещество), а также бифункциональный сшивающий агент в виде раствора глутарового альдегида в количестве 21,0- 24,3 мас. % (в пересчете на сухое вещество).

[028] Указанная полимерная матрица (4) композиционного материала также может содержать включения вспомогательных веществ в виде солей 33мМ калий-натрий фосфатного буферного раствора с pH 7,4: КН₂РО₄ 0,9-1,1%, Na₂HPO₄*12H₂O 9,5-12,7%, который может быть использован в целях регулирования pH смеси, разбавления навески бычьего сывороточного альбумина при изготовлении композиционного материала.

[029] Заявленное устройство включает измерительную ячейку с буферным раствором, магнитную мешалку и единую электродную систему, производимую методом трафаретной печати (1) (печатный электрод), включающую рабочий электрод, поверхность которого модифицирована (покрыта) описанным выше композиционным материалом, электрод сравнения и вспомогательный электрод.

[030] В качестве рабочего электрода и вспомогательного электрода могут быть использованы графитовые электроды, в качестве электрода сравнения хлорсеребряный.

[031] Ниже представлены примеры получения заявленной группы изобретений.

[032] Пример 1. В пробирке типа эппендорф к 3,5 мг бычьего сывороточного альбумина добавляют 50 мкл калий-натрий фосфатного буферного раствора с pH равным 7,4 (титр КН₂РО₄ 9,078 г/л, Na₂HPO₄*12Н₂О 23,885 г/л), 10 мкл 1 мас. % суспензии одностенных углеродных нанотрубок (плотность 0,99 г/мл), 5 мкл насыщенного раствора медиатора нейтрального красного (растворимость 4 г на 100 мл) и фермент лактатокси- дазу (20 Е/мг, раствор 100 мг/мл, объем 20 мкл). Полученную смесь встряхивают в течение 2 минут. Затем к полученной смеси добавляют 7,5 мкл 25 мас. % раствора глутарового альдегида (плотность 1,06 г/мл) и встряхивают в течение не более 30 секунд перед нанесением на рабочий электрод. При этом:

Титр фермента лактатоксидазы в растворе, который добавляли в смесь: 100 мг/мл

Объем добавленного в смесь раствора фермента лактатоксидазы: 20 мкл

Масса фермента лактатоксидазы в растворе: 2,0 мг

Массовая доля углеродных нанотрубок в суспензии, которую добавляли в смесь:

1%, плотность 0,99 г/мл

Объем добавленной суспензии с углеродными нанотрубками: 10 мкл,

Масса углеродных нанотрубок в суспензии: 0,1 мг

Титр нейтрального красного в растворе, который добавляли в смесь: 0,04 г/мл

Объем добавленного раствора нейтрального красного: 5 мкл

Масса нейтрального красного: 0,2 мг

Массовая доля глутарового альдегида в растворе, который добавляли в смесь:

25%, плотность 1,06 г/мл

Объем добавленного в смесь раствора глутарового альдегида: 7,5 мкл

Масса глутарового альдегида: 2,0 мг

Титр в буферном растворе с pH 7,4 КН₂РО₄=9,078 г/л, Na₂HPO₄*12Н₂О=23,885 г/л. Объем раствора КН₂РО₄ в 50 мкл буферного раствора: 9,6 мкл,

Na₂HPO₄* 12Н₂О=40,4 мкл.

Масса КН₂РО₄ В композиционном материале: 0,1 мг, Na₂HPO₄* 12Н₂О=1,0 мг.

[033] В результате получают композиционный материал со следующим соотношением компонентов: включения одностенных углеродных нанотрубок (2) - 1,1 мас. % в пересчете на сухое вещество, включения фермента лактатоксидазы (3) - 22,6 мас. % в пересчете на сухое вещество, полимерная матрица (4) на основе бычьего сывороточного альбумина, ковалентно связанного с нейтральным красным 76,3 мас. %. Далее 3 мкл полученного композиционного материала наносят на поверхность рабочего электрода печатного электрода и оставляют до полного высыхания.

[034] Пример 2. В пробирке типа эппендорф к 3 мг бычьего сывороточного альбумина добавляют 50 мкл калий-натрий фосфатного буферного раствора с pH равным 7,4 (титр КН₂РО₄ 9,078 г/л, Na₂HPO₄*12H₂O 23,885 г/л), 7,5 мкл 1 мас. % суспензии одностенных углеродных нанотрубок (плотность 0,99 г/мл), 4 мкл насыщенного раствора медиатора нейтрального красного (растворимость 4 г на 100 мл) и фермент лакта- токсидазу (20 Е/мг, раствор 100 мг/мл, объем 15 мкл). Полученную смесь встряхивают в течение 2 минут. Затем к полученной смеси добавляют 7 мкл 25 мас. % раствора глутарового альдегида (плотность 1,06 г/мл) и встряхивают в течение не более 30 секунд перед нанесением на рабочий электрод. При этом:

Титр фермента лактатоксидазы в растворе, который добавляли в смесь: 100 мг/мл

Объем добавленного в смесь раствора фермента лактатоксидазы: 15 мкл

Масса фермента лактатоксидазы в растворе: 1,5 мг

Массовая доля углеродных нанотрубок в суспензии, которую добавляли в смесь:

1%, плотность 0,99 г/мл

Объем добавленной суспензии с углеродными нанотрубками: 7,5 мкл,

Масса углеродных нанотрубок в суспензии: 0,1 мг

Титр нейтрального красного в растворе, который добавляли в смесь: 0,04 г/мл

Объем добавленного раствора нейтрального красного: 4 мкл

Масса нейтрального красного: 0,2 мг

Массовая доля глутарового альдегида в растворе, который добавляли в смесь:

25%, плотность 1,06 г/мл

Объем добавленного в смесь раствора глутарового альдегида: 7 мкл

Масса глутарового альдегида: 1,9 мг

Титр в буферном растворе с pH 7,4 КН₂РО₄=9,078 г/л, Na₂HPO₄*12Н2О=23,885 г/л. Объем раствора КН2РО4 в 50 мкл буферного раствора: 9,6 мкл,

Na₂HPO₄* 12Н₂О=40,4 мкл.

Масса КН₂РО₄ В композиционном материале: 0,1 мт, Na₂HPO₄*12H₂O=1,0 мг.

[035] В результате получают композиционный материал со следующим соотношением компонентов: включения одностенных углеродных нанотрубок (2) - 1,0 мас. % в пересчете на сухое вещество, включения фермента лактатоксидазы (3) - 19,6 мас. % в пересчете на сухое вещество, полимерная матрица (4) на основе бычьего сывороточного альбумина, ковалентно связанного с нейтральным красным 79,4%. Далее 3 мкл полученного композиционного материала наносят на поверхность рабочего электрода печатного электрода и оставляют до полного высыхания.

[036] Пример 3. В пробирке типа эппендорф к 4 мг бычьего сывороточного альбумина добавляют 50 мкл калий-натрий фосфатного буферного раствора с pH равным 7,4 (титр КН₂РО₄ 9,078 г/л, Na2HPO₄*12H₂O 23,885 г/л), 15 мкл 1 мас. % суспензии одностенных углеродных нанотрубок (плотность 0,99 г/мл), 7 мкл насыщенного раствора медиатора нейтрального красного (растворимость 4 г на 100 мл) и фермент лактатокси- дазу (20 Е/мг, раствор 100 мг/мл, объем 25 мкл). Полученную смесь встряхивают в течение 2 минут. Затем к полученной смеси добавляют 8 мкл 25 мас. % раствора глутарового альдегида (плотность 1,06 г/мл) и встряхивают в течение не более 30 секунд перед нанесением на рабочий электрод. При этом:

Титр фермента лактатоксидазы в растворе, который добавляли в смесь: 100 мг/мл

Объем добавленного в смесь раствора фермента лактатоксидазы: 25 мкл

Масса фермента лактатоксидазы в растворе: 2,5 мг

Массовая доля углеродных нанотрубок в суспензии, которую добавляли в смесь:

1%, плотность 0,99 г/мл

Объем добавленной суспензии с углеродными нанотрубками: 15 мкл,

Масса углеродных нанотрубок в суспензии: 0,1 мг

Титр нейтрального красного в растворе, который добавляли в смесь: 0,04 г/мл

Объем добавленного раствора нейтрального красного: 7 мкл

Масса нейтрального красного: 0,3 мг

Массовая доля глутарового альдегида в растворе, который добавляли в смесь:

25%, плотность 1,06 г/мл

Объем добавленного в смесь раствора глутарового альдегида: 8 мкл

Масса глутарового альдегида: 2,1 мг

Титр в буферном растворе с pH 7,4 КН₂РО₄=9,078 г/л, Na₂HPO4*12H₂O=23,885 г/л. Объем раствора КН₂РО₄ в 50 мкл буферного раствора: 9,6 мкл,

Na₂HPO₄*12Н₂О=40,4 мкл.

Масса КН₂РО₄ В композиционном материале: 0,1 мг, Na₂HPO₄* 12H₂O=1,0 мг.

[037] В результате получают композиционный материал со следующим соотношением компонентов: включения одностенных углеродных нанотрубок (2) - 1,5 мас. % в пересчете на сухое вещество, включения фермента лактатоксидазы (3) - 24,7 мас. % в пересчете на сухое вещество, полимерная матрица (4) на основе бычьего сывороточного альбумина, ковалентно связанного с нейтральным красным 73,8%. Далее 3 мкл полученного композиционного материала наносят на поверхность рабочего электрода печатного электрода и оставляют до полного высыхания.

[038] Принцип работы заявленной группы изобретений заключается в следующем.

[039] Для измерений используют потенциостат, измерительную кювету объемом, преимущественно, 5 мл, магнитную мешалку и портативный компьютер. Заявленное устройство помещают в измерительную кювету, добавляют натрий-калий фосфатный буферный раствор с pH 6-8, включают магнитную мешалку и регистрируют фоновый ток в измерительной кювете. Для регистрации результатов измерения можно использовать потенциостат CS150 (Contest, Китай), подключаемый к рабочему электроду и персональному компьютеру. Затем вводят анализируемую пробу физиологической жидкости, которая может представлять собой кровь или пот человека. Измерения проводят при комнатной температуре и рабочем потенциале -550 мВ, что связано с окислительно-восстановительными свойствами редокс-активного соединения, используемого в композиции нейтрального красного. После каждого измерения промывают измерительную кювету 33мМ калий-натрий фосфатным буферным раствором с pH 7,4 в объеме, равным объему измерительной кюветы.

[040] В примерах 1-3 в качестве рабочего электрода печатного электрода заявленного устройства был использован графитовый электрод. Сигналом графитового печатного электрода является зависимость силы тока (нА) от времени (с) (см. фиг. 3). Далее рассчитывают амплитуду изменения силы тока после введения пробы в измерительную кювету (ответ биосенсора, ΔI, нА). Содержание лактата в пробе определяют с использованием предварительно построенной градуировочной зависимости, показанной на фиг. 4.

[041] Расчет проводят следующим образом: содержание лактата в образце определяют с использованием уравнения, описывающего линейный участок градуировочной зависимости, показанной на фиг. 5:

[042] у=8,02х+0,36, где

[043] х - концентрация лактата, ммоль/дм³,

[044] у - ответ биосенсора, нА.

[045] Примеры результатов расчета концентрации лактата в физиологических жидкостях с помощью заявленной группы изобретений в соответствии с вышеприведенными примерами 1-3 приведены в таблице 1.

[046]

[047] Основные характеристики заявленного устройства для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях и устройства согласно ближайшему аналогу показаны в таблице 2.

[048]

[049] Под операционной стабильностью заявленного устройства следует считать относительное стандартное отклонение серии восьми последовательных аналитических сигналов.

[050] Таким образом, заявленные композиционный материал и устройство для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях позволяют определить содержание лактата повышенной концентрации (до 57 мМ) с длительностью одного измерения не более 2-х минут и операционной стабильностью не более 3,3%, что обеспечивает проведение неинвазивного экспресс-анализа количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях без разбавления.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены композиционный материал и устройство для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, содержащее электрод сравнения, вспомогательный электрод и рабочий электрод, поверхность которого покрыта композиционным материалом. Композиционный материал содержит полимерную матрицу (4) на основе бычьего сывороточного альбумина, ковалентно связанного с медиатором нейтральным красным, включения фермента лактатоксидазы (3) и одностенных углеродных нанотрубок (2), иммобилизованные в указанную полимерную матрицу (4); при этом композиционный материал содержит компоненты в заданном соотношении. Изобретения обеспечивают увеличение верхней границы диапазона определяемых концентраций лактата в физиологических жидкостях и повышение долговременной стабильности устройства. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 3 пр.

1. Композиционный материал для устройства для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, содержащий полимерную матрицу (4) на основе бычьего сывороточного альбумина, включения фермента лактатоксидазы (3), иммобилизованные в указанную полимерную матрицу (4), отличающийся тем, что содержит включения одностенных углеродных нанотрубок (2), а бычий сывороточный альбумин ковалентно связан с медиатором нейтральным красным, при этом композиционный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:

включения одностенных углеродных нанотрубок (2) 1,0-1,5 включения фермента лактатоксидазы (3) 19,6-24,7 указанная полимерная матрица (4) остальное

2. Устройство для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях, содержащее электрод сравнения, вспомогательный электрод и рабочий электрод, поверхность которого покрыта композиционным материалом, содержащим полимерную матрицу (4) на основе бычьего сывороточного альбумина, включения фермента лактатоксидазы (3), иммобилизованные в указанную полимерную матрицу (4), отличающееся тем, что композиционный материал содержит включения одностенных углеродных нанотрубок (2), а бычий сывороточный альбумин ковалентно связан с медиатором нейтральным красным, при этом композиционный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:

включения одностенных углеродных нанотрубок (2) 1,0-1,5 включения фермента лактатоксидазы (3) 19,6-24,7 указанная полимерная матрица (4) остальное

3. Устройство для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях по п.2, отличающееся тем, что в качестве рабочего электрода используют графитовый электрод.

4. Устройство для количественной оценки содержания лактата в физиологических жидкостях по п.2, отличающееся тем, что электрод сравнения, вспомогательный электрод и рабочий электрод представляют собой единую электродную систему, производимую методом трафаретной печати (1).