О применении мдп-сенсоров в биохимии и медицине

Первое упоминание о применении этих сенсоров в биохимии описано в работе [2], где МДП-сенсор использовался в качестве чувствительного элемента измерительной системы, при помощи которой определялось содержание креатинина в крови и моче человека. В этой системе сенсор измерял концентрацию аммиака, образующегося в результате гидролиза креатинина. На основании проведённых исследований было показано, что концентрации аммиака и креатинина пропорциональны. Это позволило создать новый метод для проведения биохимического анализа.

МДП-сенсоры также можно применить в такой области биохимии, как биокоррозия. Биокоррозия – это процесс разрушения твёрдых тел (в частности, металлических трубопроводов) под действием микро­организ­мов. В  процессе жизнедеятельности определённых видов бактерий выделяются такие газы, как сероводород и водород [3], которые, взаимодействуя с материалом трубопровода, приводят к его разрушению.

На сегодняшний день проблема биокоррозии стала очень актуальной, т.к. большое число нефтяных и газовых трубопроводов, находящихся в грунте, подвергаются коррозии, приводящей не только к большим экономическим потерям, но и к загрязнению окружающей среды. В связи с этим возникает потребность в портативных приборах для обнаружения мест коррозионных повреждений. В качестве таких приборов можно использовать селективные газоанализаторы водорода или сероводорода [4, 5], чувствительными элементами которых являются МДП-сенсоры. Измеряя концентрации газов вдоль трассы трубопровода, можно обнаруживать и оценивать степень коррозионного повреждения.

МДП-сенсоры находят применение и в медицинской диагностике. При протекании различных физиологических процессов в организме человека, образуются различные газы, по содержанию которых можно судить о протекании того или иного заболевания. Например, при определённых заболеваниях органов дыхания в выдыхаемом воздухе человека увеличивается содержание аммиака. В ряде случаев для диагностики заболеваний провоцируют выделение из организма человека определённых газов. Так, например, для диагностики желудочных заболеваний, вызванных инфекцией Helicobacter Pylori, пациенту вводят в желудок некоторое количество мочевины, после чего в выдыхаемом воздухе пациента увеличивается содержание аммиака. По измеренной концентрации аммиака можно судить о наличии данной инфекции.

Основная трудность в проведении медицинской диагностики по определению концентрации различных газов в организме человека заключается в том, что концентрации этих газов весьма малы (концентрация NH₃ при диагностике желудочных заболеваний составляет десятые доли мг/м³ [6]) и поэтому они могут быть определенны только при помощи дорогостоящего и крупногабаритного оборудования. В то же время МДП-сенсоры, при их высокой чувствительности, позволяют измерять столь низкие концентрации, а газоанализаторы на их основе портативны, просты в использовании и дёшевы.

В докладе будут представлены первые результаты опытов по применению разработанных нами МДП-сенсоров в исследованиях биокоррозии и медицинской диагностике.
Список литературы

1. 
   Емелин Е.В., Николаев И.Н. Чувствительность МДП-сенсоров к концентрациям различных газов. Научная сессия МИФИ-2005. Т.4. С.197–198.
   
2. 
   Lundstrom I., Winquist F., Danielsson B.. Analytical Chemistry. 1986. V.58. P.145–148.
   
3. 
   Камаева С.С. Биогенная сульфатредукция как фактор биокоррозии подземных трубопроводов. Диссертация на соискание учённой степени кандидата технических наук. 2003.
   
4. 
   Литвинов А.В., Николаев И.Н. Автоматизированный газоанализатор водорода в диапазоне концентраций 10^-6 – 1 об.%. Научная сессия МИФИ-2004. Т.4. С.195–197.
   
5. 
   Николаев И.Н., Галиев Р.Р., Литвинов А.В., Уточкин Ю.А. Сенсорный селективный газоанализатор малых концентраций сероводорода. Измерительная техника. 2004. №6. С.67.
   
6. 
   Корниенко Е.А., Дмитриенко М.А. и др. Сравнительная оценка методов регистрации концентрации аммиака в воздухе ротовой полости в диагностике инфекции Helicobacter Pylori. Terra Medica nova / прил. Лабораторная диагностика. 2004. №2 (4).