ИСТИНА

Более 90% используемых сегодня биосенсоров содержат в качестве биочувствительного элемента ферменты оксидазы, которые, окисляя субстрат, восстанавливают О2 до H2O2. Максимальной чувствительности определения и наименьших пределов обнаружения субстрата можно добиться, осуществляя определение выделяющегося в ходе ферментативной реакции H2O2. Наиболее чувствительным и селективным методом определения H2O2 является низкопотенциальная амперометрическая детекция с помощью электродов, модифицированных гексацианоферратом Fe (Берлинской лазурью, БЛ) [1]. Однако для аналитических задач, требующих длительного мониторинга высоких концентраций или многократных измерений, БЛ обладает недостаточно высокой операционной стабильностью. Настоящая работа посвящена созданию стабильных электрокаталитических покрытий на основе гексацианоферратов переходных металлов для высокоэффективных (био)сенсоров. Показано, что БЛ является единственным электрокатализатором восстановления Н2О2 в ряду цианоферратов переходных металлов, а незначительная каталитическая активность гексацианоферратов Fe, Ni, Co, Cu обусловлена присутствием БЛ в их структуре в качестве дефектов [2]. Перечисленные цианоферраты, однако, могут выступать в качестве стабилизирующей матрицы благодаря изоструктурности БЛ, своей механической и операционной стабильности. Разработан метод стабилизации БЛ гексацианоферратом никеля (Ni ГЦФ) путем послойного межфазного химического синтеза каталитического (БЛ) и буферного (Ni ГЦФ) слоев [3]. Получен высокостабильный сенсор, незначительно уступающий по чувствительности сенсору на основе нестабилизированной БЛ, однако демонстрирующий стабильный аналитический сигнал в условиях непрерывной детекции 1 мМ H2O2 в проточном режиме в течение более 1 часа. Методика химического синтеза менее трудоемка, чем электрохимическое осаждение, что позволяет использовать ее для массового производства (био)сенсоров. Для быстрой и недеструктивной оценки сплошности электроактивных покрытий ГЦФ Fe и Ni в качестве альтернативы электронной микроскопии предложен полностью электрохимический подход, основанный на методе спектроскопии импеданса. Наблюдаемое падение сопротивления переноса заряда с увеличением количества осаждаемых ГЦФ, что, на первый взгляд, противоречит закону Ома, обусловлено увеличением площади электрод/материал, то есть зависит от сплошности пленки [4]. Показана возможность эффективного функционирования биосенсоров для определения глюкозы и лактата на основе БЛ без внешнего питания в режиме гальванической ячейки (ГЯ). Использование биосенсоров в режиме ГЯ позволяет добиться значительного увеличения соотношения сигнал/шум (более чем в 5 раз), при этом коэффициенты чувствительности определения глюкозы и лактата совпадают с таковыми для идентичных биосенсоров, функционирующих по трехэлектродной схеме. Генерируемой мощности биосенсора достаточно для питания маломощной электроники (например, печатной электроники), что перспективно для создания носимых устройств. Работа выполняется при финансовой поддержке РНФ, грант # 16-13-00010. 1. Karyakin A.A. // Electroanalysis, 2001, 13(10), p. 813. 2. Sitnikova N.A., Komkova M.A., Karyakin A.A. et al.// Anal. Chem, 2014, 86 (9), p. 4131. 3. Sitnikova N.A., Borisova A.V., Komkova M.A., Karyakin A.A.// Anal. Chem. 2011, 83(6), p. 2359. 4. Komkova M.A., Karyakin A.A. et al.// Electrochimica Acta,2016, 219, p. 588.