Sladkorna bolezen nastane zaradi delnega ali popolnega pomankanja insulina. To vpliva na metabolizem ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin. Kronična hiperglikemija povzorča okvare nekaterih organov, predvsem ledvic, oči, živcev, srca in ožilja. Prvi znaki bolezni so žeja, pogosto odvajanje vode, lakota, izguba teže in slabosti.

Glukozo lahko določimo z večimi metodami, kot so kalorimetrija, kromatografija ali spektrometrija (UV, IR, NMR, MS,…) in z elektrokemijskeimi metodami. Mnoge od the metod niso usterzne za množično uporabo. Kot vemo si morajo nekateri bolniki, ki nimajo znanja kemije in dragih naprav doma, meriti koncentracijo glukoze večkrat dnevno. Farmacevtska industrija zato teži k čim enostavnejšim senzorjem za domačo uporabo. Trenutno je največ v uporabi optični biosenzor za merjenje glukoze. Na papir je nanesen encim glukoza-oksidaza, pri čemer nastane vodikov peroksid in s tem obarvanje papirja. Obarvanje je sorazmerno koncentraciji nastalega peroksida ( podobno papirčkom za merjenje pH).

Med encimi, ki se največ uporabljajo za izdelavo elektrokemijskih biosenzorjev, so najpomembnejši redoks encimi. Le ti katalizirajo spremebo substrata med oksidirano in reducirano obliko, kar je mogoče elektrokemijsko detektirati. Najpomembnejšo vlogo pri tem imajo oksidaze in dehidrogenaze. Redoks encimi imajo prostetično skupino, ki vsebuje kovalentno vezan nukleotid (npr.: FAD), kinonski kompleks in / ali koordinirano kovino iz skupine prehodnih elementov (Fe, Cu, Zn, Mo). Prostetična skupina je vezana v polipeptidni strukturi encima, običajno blizu površine. S tem je omogočena redoks interakcija s substratom. Encim glukoza-oksidaza je dimerni flavoprotein, sestavljen iz dveh polipeptidnih verig in vsebuje po eno prostetično skupino na vsak monomer. Ta encim katalizira oksidacijo glukoze po naslednji shemi:

?-D-glukoza + GOx/FAD D-glukono-?-lakton + GOx/FADH2
GOx/FADH2 + O2 GOx/FAD + H2O2,

pri čemer je FAD kofaktor glukoza-oksidaze, ki je oksidirana oblika prostetične skupine flavin-adenin-dinukleotida, GOx pa encim glukoza oksidaza. Tako H2O2 kot O2 sta elektroaktivni molekuli in jih zato lahko detektiramo.

Želja je, da bi napravili senzor, ki bi ga lahko vgradili v telo bolnika. Nenehno zbadanje z iglo je neprijetno predvsem za otroke in starejše ljudi, poleg tega pa lahko pride do nezaželjenih učinkov, kot so razne okužbe.

Pri biosenzorjih, ki naj bi jih za stalno ali začasno vsadili v živo tkivo za detekcijo glukoze ( in -vivo meritve), predstavlja problem kompatibilnost biosenzorja s tkivom, ki ga obdaja. Organizem, lahko prepozna senzor kot tujek in se bojuje proti njem. En od načinov je ta, da ga obda s fibrinom, pri tem pa poslabša oziroma prekine transport glukoze k površini biosenzorja. Pri tem ko nastane krvni strdek, se poveča tudi možnost zamašitve žil, možnost kapi in posledično tudi smrt bolnika. Da preprečimo nastajanje strdka, bi morali dodati na površje biosenzorja heparin, ki ima antikoagulantne lastnosti. Heparin katalizira vezavo antitrombina s trombinom, s tem pa je onemogočena tvorba fibrina iz fibrinogena (monomer fibrina). Še vedno pa ostaja problem kako imobilizirati heparin na površino biosenzorja. Pri tem pa ostaja vprašanje, če je imobiliziran heparin še vedno bioaktiven, ter pod kakšnimi pogoji, da je tak biosenzor uporaben čim daljši čas.

Viri:

- Kellner, Robert A.; Analitical Chemistry; Wiley-VCH, Nemčija, 1998
- Hočevar, Samo; Priprava in karakterizacija biosenzorjev za glukozo na osnovi modificiranih -mikroelektrod, Magistrsko delo, UL - FKKT, Ljubljana 2000
- Campbell, M.; Sensors System for Environmental Monitoring; Vol. 1; Blackie Academic & Professional; 1997
- Göpel,W.,Hesse,J., Zemel,J.N.; Sensors - A Compehensive Survey, Vol.1, VCH, Nemčija, 1989
- Raspor, Peter; Biotehnologija, osnovna znanja; BIA; Ljubljana, 1996
- Sosnitza,P., Farooqui,M.,Saleemuddin,M. Ulber,R., Scheper,T.; Application of reversible immobilization techniquues for biosensors; Analytica Chimica Acta; 1998
- Tess,M.E., Cox, J.A.; Chemical and biochemical sensors based on advances in materials chemistry; Journal of Pharmaceutical and biomedical Analysis; 1999

Pripravila:
Maja Kulovec