Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей



Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей
Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей
Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей
Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей
Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей
Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей
Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей
Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей

 


Владельцы патента RU 2552942:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (ФГБОУ ВПО "УрГЭУ") (RU)

Группа изобретений относится к медицине, косметологии, производству продуктов питания, витаминов, БАДов, лекарственных средств и описывает варианты устройства для реализации неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей, включающего прибор для измерения потенциалов и двухсторонний электрод, выполненный в виде пластины с одинаковыми рабочими поверхностями, покрытыми электропроводящим гелем, содержащим медиаторную систему. Электроды закрепляют на биологической ткани таким образом, что одна рабочая поверхность, выполняющая роль измерительного электрода, находится в непосредственном контакте с биологической тканью через гель, вторая рабочая поверхность выполняет роль электрода сравнения. При этом электроды через гель контактируют друг с другом, а оксидантную/антиоксидантную активность определяют по формулам, используя разность конечного и начального потенциалов. Достигается упрощение, а также повышение точности и достоверности определения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к анализу поверхности биологических тканей (в т.ч. кожи) на предмет определения интегральной оксидантной/антиоксидантной активности объекта исследования.

Известен способ оценки антиоксидантного состояния кожи (Международная публикация WO 2007/077360). Измерения проводят методом вольтамперометрии с использованием рабочего электрода, электрода сравнения и противоэлектрода, помещенных в контактирующий с кожей раствор.

Недостатком этого способа является использование контактирующего с кожей раствора, питающего потенциостата и тока в качестве источника информации. Последний не является однозначной функцией содержания антиоксидантов в объекте исследования. Он зависит, наряду с другими, не поддающимися учету параметрами, также от наличия примесей, температуры и состояния поверхности рабочего электрода.

Известен способ определения уровня каротиноидов в поверхностном слое биологических тканей как показателя их антиоксидантного состояния. В основе измерения лежит принцип рамановской спектроскопии. Луч определенной длины волны взаимодействует с молекулами каротиноидов, при этом происходит смещение из голубой в зеленую часть спектра (Патент США №6205354).

Недостатком этого метода является то, что он позволяет оценить только антиоксидантную активность, обусловленную каротиноидами, которые являются лишь одним из видов большого количества антиоксидантов, содержащихся, в частности, в коже, то есть их концентрация не позволяет судить об общем содержании антиоксидантов в поверхностном слое биологической ткани.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей, включающее открытый с одной стороны корпус, в котором размещены подсоединенные к прибору для измерения потенциалов, электрически связанные между собой электропроводящим гелем, содержащим медиаторную систему, электрод сравнения и измерительный электрод (Патент РФ №2433405).

Данное устройство имеет следующие недостатки.

Процесс измерения при использовании данного устройства включает много стадий: нанесение на поверхность биологической ткани электропроводного геля с введенной в него медиаторной системой, установка на поверхности биологической ткани рабочего электрода, контактирующего с гелем, содержащим медиаторную систему, введение в контакт с гелем электрода сравнения и лишь затем измерение. Электрод сравнения является одноразовым, что удорожает процесс измерения. При наклеивании электрода сравнения на кожу невозможно обеспечить плотное прилегание измерительного электрода к неровной поверхности исследуемого объекта. Это влечет за собой проникновение воздуха и, как следствие, образование воздушных пузырей, что искажает результаты измерений. Кроме того, известное устройство сложно по конструкции, а выполнение электродов из разных материалов и разной формы исключает их взаимозаменяемость.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является упрощение конструкции и эксплуатации устройства, улучшении эксплуатационных свойств.

Технический результат, обеспечиваемый настоящим изобретением, заключается в сокращении времени на подготовку к измерению, уменьшении количества операций при эксплуатации устройства, обеспечении возможности его многократного использования, повышении точности и достоверности результатов измерения.

Технический результат и решение поставленной задачи достигаются тем, что электроды выполнены идентичными в виде электропроводящего металлосодержащего слоя, нанесенного на противоположные стороны общей диэлектрической подложки в форме пластины, поверх электропроводящего металлосодержащего слоя расположен слой изолятора, разделяющий электропроводящий слой на контактную и рабочую зоны, при этом гель с медиаторной системой нанесен на рабочие зоны электродов равномерным слоем одинаковой толщины не более 0,3 мм. Также технический результат достигается тем, что расстояние между наружными поверхностями электродов составляет 1,1…2,2 мм; диэлектрическая подложка выполнена из высокотемпературного керамического материала; корпус выполнен из гибкого материала, в качестве которого предпочтительно используют лейкопластырь на синтетической основе; ширина слоя изолятора не менее ширины пластины диэлектрической подложки.

Технический результат достигается также другим вариантом исполнения, характеризующимся тем, что электроды выполнены идентичными в виде планарных толстопленочных электродов, поверх электропроводящей пленки которого расположен слой изолятора, разделяющий пленку на контактную и рабочую зоны, при этом подложки электродов соединены между собой сторонами, обратными поверхностям с электропроводящей пленкой, а гель с медиаторной системой нанесен на рабочие зоны обоих электродов равномерным слоем одинаковой толщины.

Указанные отличительные признаки существенны и в своей совокупности обеспечивают достижение технического результата.

Выполнение электродов идентичными на общей подложке или соединенными обратными непроводящими сторонами обеспечивает упрощение конструкции и эксплуатации, повышает точность и достоверность измерений за счет исключения факторов, связанных с влиянием на процессы измерения разных материалов, а расположение рабочих зон электродов на противоположных сторонах подложки препятствует диффузии исследуемой среды в зону электрода сравнения. Данный признак также упрощает эксплуатацию устройства. Выполнение корпуса из гибкого материала, предпочтительно лейкопластыря, позволяет легко адаптировать устройство к неровным поверхностям, исключить образование воздушных пузырей между гелем и корпусом, а также обеспечивает более плотное прилегание геля и электрода к исследуемой поверхности. Использование лейкопластыря в сочетании с двухсторонней конструкцией идентичных электродов существенно упрощает и ускоряет процесс подготовки к измерениям, что минимизирует влияние внешней среды на медиаторную систему в геле и, соответственно, повышает точность измерений. Заявленные толщина слоя геля и расстояние между поверхностями электродов выбраны оптимальными по результатам исследований с позиции минимизации влияния побочных процессов и времени измерения, что также повышает точность и достоверность результатов измерений.

На фиг. 1 изображено устройство в целом.

На фиг. 2 представлен вид на электроды в плане.

На фиг. 3 представлен вид на электроды с боку.

На фиг. 4 изображены электроды по второму варианту изобретения, выполненные на отдельных подложках.

Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей содержит электрод сравнения 1 и измерительный электрод 2, выполненные идентичными в виде электропроводящего металлосодержащего слоя 3, нанесенного на противоположные стороны общей диэлектрической подложки в форме пластины 4. Расстояние между наружными поверхностями электродов составляет 1,1…2,2 мм. Диэлектрическая подложка выполнена из высокотемпературного керамического материала. Поверх электропроводящего слоя 3 расположен слой изолятора 5, разделяющий электропроводящий слой 3 на контактную 6 и рабочую 7 зоны. Ширина слоя изолятора 5 не менее ширины пластины 4 диэлектрической подложки. На рабочие зоны 7 электродов 1 и 2 равномерным слоем одинаковой толщины не более 0,3 мм нанесен электропроводящий гель 8 с медиаторной системой. Рабочие зоны 7 электродов во время измерения расположены в корпусе 9, помещенном открытой стороной на исследуемый объект, выполненным из гибкого материала, предпочтительно лейкопластыря с синтетической подложкой. Контактные зоны 6 электрически связаны с прибором для измерения потенциалов 10. Устройство размещают на исследуемом объекте 11.

По второму варианту изобретения электроды 1 и 2 выполнены в виде отдельных планарных толстопленочных электродов, поверх электропроводящего слоя 12 которых расположен слой изолятора 13, разделяющий электропроводящий слой на контактную 14 и рабочую 15 зоны. Подложки 16 электродов 1 и 2 соединены между собой сторонами, обратными поверхностям с электропроводящим слоем 12.

Устройство работает следующим образом.

Пластина 4 с электродами 1 и 2, покрытыми электропроводным гелем 8 с введенной в него медиаторной системой, крепится на поверхности биологической ткани 11, в частности кожи, с помощью лейкопластыря, выполняющего функции корпуса 9 устройства. За счет гибкости корпуса обеспечивается плотное прилегание устройства к поверхности любой формы без образования воздушных пузырей и доступа воздуха к гелю 8. Необходимым условием является нахождение рабочих зон 7 электродов 1 и 2 в контакте с проводящим гелем 8. Установившийся в системе электрический потенциал измеряют с помощью прибора 10. Изменение разности потенциалов фиксируют от момента установления контакта геля и электрода с исследуемым объектом и до истечения 5-15 мин.

Оксидантную/антиоксидантную активность определяют, используя разность конечного и начального потенциалов по формулам:

где ΔЕ - разница между начальным потенциалом системы и значением потенциала, установившегося в конце измерения, COx - концентрация окисленной формы медиаторной системы, М; CRed - концентрация восстановленной формы медиаторной системы, М; АОА - антиоксидантная активность, М-экв; OA - оксидантная активность, М-экв.

Расстояние между наружными поверхностями электродов, которое составляет 1,1…2,2 мм при условии толщины геля на рабочих поверхностях электродов не более 0,3 мм, является оптимальным, так как, с одной стороны, создает условия, при которых за время измерения оксиданты/антиоксиданты из объекта исследования не достигают рабочей поверхности электрода сравнения, а с другой стороны, обеспечивает минимальное время установления стационарного состояния диффузионных процессов в геле и, как следствие, приводит к корректному измерению потенциала.

При толщине слоя геля между кожей и рабочим электродом более 0,3 мм возрастает время диффузии определяемых веществ к рабочему электроду, что приводит к значительному увеличению времени измерения. При расстоянии между электропроводящими поверхностями электродов менее 1,1 мм определяемые объекты (оксиданты/антиоксиданты) успевают за время измерения продиффундировать к поверхности электрода сравнения, что искажает результаты измерения. При расстоянии между электропроводящими поверхностями электродов более 2,2 мм повышается электрическое сопротивление между ними, что вносит существенную погрешность в результат измерения.

Зависимость точности (погрешности) измерения от толщины слоя электропроводящего геля и расстояния между наружными поверхностями электродов показана измерением АОА модельной системы электропроводящий гель, содержащий медиаторную систему и аскорбиновую кислоту в концентрации 2×10-5 М-экв. Время измерения - 10 мин.

Погрешность измерений в зависимости от толщины слоя электропроводящего геля приведена в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, с увеличением толщины слоя геля на электродах растет погрешность результатов измерений. При толщине более 0,3 мм она существенно возрастает и становится неприемлемой - более 15%.

Погрешность измерений в зависимости от расстояния между электропроводящими поверхностями электродов представлена в таблице 2.

Результаты измерений показывают, что при расстоянии в пределах 1,1…2,2 мм погрешность находится в допустимых значениях и не превышает 10%, изменяясь пропорционально задаваемому расстоянию. При расстоянии за пределами указанного диапазона расстояний значительно возрастают как сами величины погрешности измерений, так и разброс их значений.

Устройство было использовано для оценки оксидант-антиоксидантной активности кожи у групп пациентов как здоровых, так и страдающих различными заболеваниями. В таблице 3 приведена выборка результатов таких измерений с помощью заявленного устройства (число параллелей n=4-5).

Как видно из приведенных примеров, устройство обеспечивает достоверное определение оксидантной/антиоксидантной активности кожи человека в зависимости от состояния организма.

Предлагаемое устройство, обеспечивая достоверное и точное определение оксидантного/антиоксидантного состояния живой биологической ткани, существенно упрощает и удешевляет процесс измерения.

1. Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей, включающее открытый с одной стороны корпус, в котором размещаются подсоединенные к прибору для измерения потенциалов, электрически связанные между собой электропроводящим гелем, содержащим медиаторную систему, электрод сравнения и измерительный электрод, отличающееся тем, что электроды выполнены идентичными в виде электропроводящего металлосодержащего слоя, нанесенного на противоположные стороны общей диэлектрической подложки в форме пластины, причем поверх электропроводящего металлосодержащего слоя расположен слой изолятора, разделяющий электропроводящий слой на контактную и рабочую зоны, при этом гель с медиаторной системой нанесен на рабочие зоны электродов равномерным слоем одинаковой толщины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина слоя геля на рабочих зонах электродов составляет не более 0,3 мм.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между наружными поверхностями электродов составляет 1,1…2,2 мм.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диэлектрическая подложка выполнена из высокотемпературного керамического материала.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен из гибкого материала.

6. Устройство по пп.1, 5, отличающееся тем, что в качестве материала корпуса используют лейкопластырь на синтетической подложке.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина слоя изолятора не менее ширины пластины диэлектрической подложки.

8. Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей, включающее открытый с одной стороны корпус, в котором размещаются подсоединенные к прибору для измерения потенциалов, электрически связанные между собой электропроводящим гелем, содержащим медиаторную систему, электрод сравнения и измерительный электрод, отличающееся тем, что электроды выполнены идентичными в виде планарных толстопленочных электродов, поверх электропроводящего металлосодержащего слоя которых расположен слой изолятора, разделяющий электропроводящий металлосодержащий слой на контактную и рабочую зоны, при этом подложки электродов соединены между собой сторонами, обратными поверхностям с электропроводящим слоем, а гель с медиаторной системой нанесен на рабочие зоны обоих электродов равномерным слоем одинаковой толщины.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что толщина слоя геля на рабочих зонах электродов составляет не более 0,3 мм.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что расстояние между наружными поверхностями электродов составляет 1,1…2,2 мм.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что подложка электродов выполнена из высокотемпературного керамического материала.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что корпус выполнен из гибкого материала.

13. Устройство по пп.8, 12, отличающееся тем, что в качестве материала корпуса используют лейкопластырь на синтетической подложке.

14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что ширина слоя изолятора не менее ширины подложки электродов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для оценки эффективности коррекции сперматогенеза у животных в условиях воздействия микроволнового излучения.

Изобретение относится к медицине, а именно к кюветам для исследования дзета-потенциала и размеров частиц дисперсной фазы коллоидных жидкостей организма человека.
Изобретение относится к медицине, онкологии и может применяться для ранней диагностики опухолей позвонков. Проводят трехступенчатую диагностику всем больным с опухолевыми заболеваниями различной локализации.

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике в стоматологии, и может быть использовано для дифференциальной диагностики процессов повышенного ороговения эпителия у лиц в возрасте от 15 до 45 лет, проживающих в регионе с неблагоприятными факторами окружающей среды.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам подготовки проб, и описывает способ подготовки пробы для газохроматографического определения пестицидов в биоматериале.

Изобретение относится к экспериментальной фармакологии и представляет собой способ доклинических исследований кардиотропных антиаритмических средств, включающий определение биоэлектрических параметров в изолированных многоклеточных перфузируемых препаратах и оценку изменения длительности потенциалов действия, отличающийся тем, что в качестве изолированных многоклеточных перфузируемых препаратов используют миокард легочных вен крысы, причем изменения параметров получают в трех режимах работы многоклеточных препаратов, дополнительно оценивают потенциал покоя и по изменениям ДПД 90%, отношения ДПД 50%/ДПД 90%, скорости спонтанного сдвига потенциала покоя, наиболее положительного значения мембранного потенциала в покоящемся препарате, частоты следования пачек спонтанной активности, частоты и вариабельности следования спонтанных ПД в пачке, количества и интенсивности постдеполяризаций, а также по смещению мембранного потенциала, соответствующего началу пачечной активности, оценивают признаки антиаритмического или аритмогенного действия.
Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ определения нано-микропримесей, включающий использование эмульсии из капель жидкого кристалла, диспергированных в воде, способной изменять конфигурацию капель жидкого кристалла при наличии в составе эмульсии посторонних примесей, измерение изменения интенсивности света, рассеянного эмульсией, по которому судят о наличии и концентрации искомых примесей, отличающийся тем что в качестве жидкого кристалла выбирают соединения, способные к транс-цис-переходу под действием актиничного света, и перед измерением изменения интенсивности света дополнительно освещают эмульсию актиничным светом, обеспечивая тем самым изменение конфигурации в каплях жидкого кристалла за счет транс-цис-перехода в молекулах жидкого кристалла.

Изобретение относится к способу идентификации живых и мертвых организмов мезозоопланктона в морских пробах, который включает отбор пробы, крашение организмов соответствующими красителями, визуальную оценку интенсивности окраски особей под микроскопом, которую выполняют одновременно с микрофотосъемкой организмов, используя настройки фотокамеры в ручном режиме, сохраняя эти настройки неизменными на протяжении фотосъемки по крайней мере одной пробы, после чего в полученных изображениях, применяя редактор растровой графики, например программный пакет Adobe Photoshop, измеряют средние для каждой особи цветовые и яркостные характеристики и относят особи к классу живых или мертвых, осуществляя дискриминантный анализ измеренных цифровых величин. .

Изобретение относится к биологии и медицине, а именно к молекулярной биологии, микробиологии и хирургии, и может быть использовано в диагностических целях для идентификации синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa в клиническом биоматериале.

Изобретение относится к области агропромышленных технологий и может быть использовано для анализа выноса с луговой травой биохимических веществ. Для этого проводят учет колебаний урожайности в зависимости от структуры фитоценоза в виде травяного покрова.

Использование: для исследования процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов в строительной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и предназначено для исследования глюкозы и общего белка в сыворотке крови. Способ предусматривает для исследования сыворотки крови применять биполярный метод поличастотной электроимпедансометрии с определением модульного значения импеданса (|Z|) и фазового угла (φ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», при этом проводят измерение в микрокамере объемом 50 мкл, при этом программа автоматически рассчитывает концентрацию общего белка, глюкозы, хлоридов и двухвалентных ионов в сыворотке крови на основании решения системы математических уравнений, а результат отображается на дисплее и может быть распечатан на принтере.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для автоматического или экспресс-анализа в лабораторных или промышленных условиях.

Изобретение относится к электрохимическому процессору, включающему: a) первый электрод и второй электрод, каждый из которых имеет первую и противоположно расположенную вторую поверхности, причем первый электрод и второй электрод имеют различные электродные потенциалы и физически отделены друг от друга в направлении оси X, b) электролит, который покрывает по меньшей мере часть первой поверхности первого электрода и часть первой поверхности второго электрода в направлении оси Y и электрически соединяет указанный первый электрод со вторым электродом.

Изобретение относится к области аналитической химии. Способ характеризуется тем, что электрохимически концентрируют бензойную кислоту на поверхности графитового электрода в течение 90 с при потенциале электролиза (-0,500) В на фоне 0,1 моль/л натрия гидрофосфата, затем регистрируют поляризационные кривые при линейной скорости развертки потенциала 25 мВ/с и по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,5-1,6 В относительно хлорсеребряного электрода определяют концентрацию бензойной кислоты.

Устройство для определения концентрации кислорода и водорода в газовой среде относится к средствам измерительной техники и может быть использовано для контроля параметров газовых сред, в частности содержащих кислород и водород.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания ионов Cu(II), Pb(II), Fe(III) и Bi(III) в различных матрицах.

Изобретение относится к области техники, которая может удаленно осуществлять мониторинг образования и роста трещин в металлических конструкциях. Устройство содержит оболочку, которая имеет магнитные ножки для прикрепления оболочки к ферромагнитной конструкции, по меньшей мере одну пару управляемых микропроцессором регуляторов напряжения, причем каждый регулятор напряжения имеет провод датчика к электрохимическому усталостному датчику, прикрепленному к конструкции, подлежащей анализу на наличие растущих трещин вследствие усталости металла в металлической конструкции, источник питания и заземление, при этом регулятор напряжения используется для осуществления мониторинга усталостного состояния металлической конструкции, при этом каждый регулятор напряжения электрически изолирован от остальной части электрической монтажной платы устройства и содержит аналого-цифровой преобразователь.

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения суммарной антиоксидантной/оксидантной активности.

Изобретение относится к медицине и представляет собой реагент для детектирования глюкозы, содержащий фермент FAD-глюкозодегидрогеназу, фенотиазиновый или феноксазиновый медиатор, по меньшей мере один сурфактант, полимер и буфер.

Изобретение относится к аналитической химии азота, в частности к определению общего азота в сельскохозяйственном сырье и продуктах его переработки. Способ характеризуется тем, что предусматривает термическое кислотное разложение пробы растительного образца, кратное разбавление пробы до содержания аммонийного азота не более 1000 мг/дм3 и выполнение анализа методом капиллярного электрофореза в кварцевом капилляре, эффективной длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм с получением электрофореграммы, причем общий азот определяют по содержанию аммонийного азота и остаточному содержанию нитрат- и нитрит- ионов, причем для определения аммонийного азота используют водный раствор ведущего электролита, содержащий бензимидазол, 18-краун-эфир-6, сульфат натрия при положительном напряжении на капилляре 12 кВ и длине волны детектирования - 254 нм, а для определения методом капиллярного электрофореза остаточного содержания нитрат- и нитрит-ионов применяют водный раствор ведущего электролита, содержащего хромат калия, уротропин и Трилон Б при отрицательном напряжении на капилляре 14 кВ и длине волны детектирования -254 нм. Достигается повышение экспрессности, достоверности и информативности анализа. 6 пр., 1 табл., 2 ил.
Наверх