19.06.2019
219.017.8a92

СПОСОБ НЕИНВАЗИВНОГО ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДАНТ/АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к медицине и описывает способ неинвазивного потенциометрического определения оксидант/антиоксидантной активности биологических тканей, включающий введение исследуемого объекта в контакт с электропроводящей средой, содержащей медиаторную систему и оценку оксидант/антиоксидантной активности по изменению разности потенциалов на электродах, введенных в электропроводящую среду, при этом электропроводящая среда представляет собой гель, содержащий в качестве медиаторной системы пару химических соединений, содержащих элемент в разных степенях окисления, при этом электроды через гель контактируют с исследуемым объектом, а оксидант/антиоксидантную активность определяют по формулам. Для реализации способа представлено устройство, включающее прибор для измерения потенциалов и заполненную электропроводящей средой емкость с рабочим электродом и электродом сравнения, соединенными с прибором для измерения потенциалов, где емкость выполнена открытой с одной стороны, причем в качестве электропроводящей среды используют гель, а рабочий электрод выполнен в виде пластины, установленной со стороны открытой части емкости и частично перекрывающей ее. Данное изобретение обеспечивает повышение достоверности и точности получаемых результатов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к анализу поверхности биологических тканей (в т.ч. кожи) на предмет определения интегральной оксидант/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 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. Световой луч определенной длины волны отражается от молекул 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 по способу и устройству, выбранным в качестве прототипа, является способ неинвазивного потенциометрического определения оксидант/антиоксидантной активности биологических тканей, включающий введение исследуемого объекта в контакт с электропроводящим раствором, содержащим Fe(III) или систему I2/NaI, и оценку оксидант/антиоксидантной активности по изменению потенциалов на электродах, введенных в электропроводящий раствор. Способ реализуют с помощью устройства, включающего прибор для измерения потенциалов, открытую с одной стороны и заполненную электропроводящим раствором емкость с рабочим электродом и электродом сравнения, соединенными с прибором для измерения потенциалов [Международная публикация WO/1996/013193].

Данные способ и устройство имеют следующие недостатки.

Для определения количества оксидантов и антиоксидантов используют разные тестовые растворы, т.е. для определения количества оксидантов и антиоксидантов в исследуемом объекте необходимо проводить два измерения, меняя используемый раствор. В качестве компонента тестового раствора для определения суммарного количества антиоксидантов используют раствор Fe(III) или ADP-Fe(III). Отсутствие восстановленной формы железа в растворе при определении антиоксидантов не позволяет измерить начальный потенциал исследуемой системы. Единственный измеряемый потенциал зависит от ряда неучитываемых факторов поскольку является не равновесным, а стационарным. Использование в качестве источника информации единственного потенциала, определяемого в конце процедуры измерения, вносит неопределенность, связанную с начальным состоянием системы. Результат измерения выражают в виде потенциала, определяемого в конце процедуры измерения. Не оценивается собственно величина активности антиоксидантов, что затрудняет интерпретацию результатов. Используется кислый раствор (рН 2), что травмирует кожу. Исследование включает много стадий: установку устройства на кожу, заполнение его раствором, введение в него электродов и лишь затем измерение.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение достоверности и точности получаемых результатов.

Технический результат, обеспечиваемый настоящим изобретением, заключается в возможности достоверно определять как начальный, так и конечный потенциал измеряемой системы и определять интегральные значения антиоксидантной и оксидантной активности в одном измерении, что повышает точность и достоверность получаемой информации.

Технический результат и решение поставленной задачи достигаются тем, что в качестве электропроводящей среды используется гель, содержащий медиаторную систему, включающую окисленную и восстановленную формы (Ox/Red пара соединений одного и того же элемента). Измерительный электрод непосредственно контактирует с исследуемым объектом через гель, оксидант/антиоксидантную активность рассчитывают, используя разность конечного и начального потенциалов.

, причем

, причем

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, мМ-экв; OA - оксидантная активность, мМ-экв.

Технический результат по способу достигается также тем, что изменение разности потенциалов фиксируют от момента установления контакта геля и электрода с исследуемым объектом и до истечения 5-15 мин.

Предлагаемое устройство обеспечивает достижение технического результата тем, что в качестве электропроводящей среды используют гель, а рабочий электрод выполнен в виде пластины, установленной со стороны открытой части емкости и частично перекрывающей ее.

Указанные отличительные признаки существенны.

Медиаторная система, состоящая из пары соединений с химическим элементом в разных степенях окисления обеспечивает возможность окислять все известные антиоксиданты биологических объектов и восстанавливать продукты окисления и гидропероксиды, что позволяет определять интегральные антиоксидантную и оксидантную активности в одном измерении. Кроме того, наличие одновременно двух компонентов медиаторной системы позволяет достоверно определить как начальный, так и конечный потенциал исследуемой системы. Применение геля в качестве электропроводящей среды, заполняющего пространство с электродами, изначально исключает попадание кислорода воздуха в исследуемую систему, что повышает точность определения начального и конечного потенциалов, а выполнение рабочего электрода в виде пластины создает возможность непосредственного контакта электрода с исследуемым объектом через гель.

На фиг.1 изображен общий вид устройства для реализации способа.

На фиг.2 представлен общий вид толстопленочного платинового электрода.

На фиг.3 приведена зависимость потенциала медиаторной системы в геле на поверхности кожи от времени. Время измерения составляет 10 минут. Уменьшение потенциала свидетельствует об антиоксидантной активности объекта.

На фиг.4 приведена зависимость потенциала медиаторной системы в геле на поверхности кожи от времени для случая, когда выражена оксидантная активность. Время измерения составляет 7 минут. Увеличение потенциала свидетельствует об оксидантной активности объекта.

На фиг.5 приведены значения антиоксидантной активности кожи здоровых людей 18-20 лет (n=20).

На фиг.6 приведены результаты определения антиоксидантной активности кожи добровольцев, принимавших орально аскорбиновую кислоту (АК) в количестве 1000 мг. Измерена антиоксидантная активность кожи через 60 и 180 мин после приема.

Реализация способа заключается в следующем.

Электропроводный гель с введенной в него медиаторной системой в виде пары соединений химического элемента в разных степенях окисления K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6] наносится на поверхность биологической ткани (кожи человека), на которой размещают также рабочий электрод, который контактирует с гелем, содержащим медиаторную систему. В контакт с гелем вводят электрод сравнения и измеряют изменение потенциала системы с использованием цифрового анализатора. При этом взаимодействие с антиоксидантами кожи описывается следующей схемой:

a·Fe(III)+b·АО(в коже)=a·Fe(II)+b·AOOx (в коже),

где АО - антиоксиданты в коже, AOOx - продукты окисления антиоксиданта в коже; a, b - стехиометрические коэффициенты реакции.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Электропроводный гель с введенной в него медиаторной системой, содержащей 0,001М K3[Fe(CN)6]+0,00001М K4[Fe(CN)6], наносится на поверхность кожи человека, на которой размещают также рабочий электрод, который контактирует с указанным гелем. В контакт с гелем вводят электрод сравнения и измеряют начальный потенциал системы, который оказывается равным 281 мВ, значение потенциала, измеренное через 5 минут, составляет 258 мВ. Антиоксидантную активность рассчитывают по формуле:

, причем ,

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, мМ-экв.

Концентрацию окисленной и восстановленной форм медиаторной системы определяют известными методами.

Расчет показывает, что для данных значений потенциалов и концентраций АОА равна 1,58·10-5 М-экв.

Пример 2

В качестве объекта исследования выбрана поверхность кожи человека. Подготовку, измерения и расчет проводят, как в примере 1, но время выдержки между измерениями потенциалов составляет 10 мин. В результате измеренные величины потенциалов составляют E1=280 мВ, Е2=255 мВ. В результате расчетов получаем значения АОА=1,80·10-5 М-экв.

Пример 3

В качестве объекта исследования выбрана поверхность кожи человека. Подготовку, измерения и расчет проводят, как в примере 1, но время выдержки между измерениями потенциалов составляет 15 мин. В результате измеренные величины потенциалов составляют E1=280 мВ, Е2=254 мВ. В результате расчетов получаем значения АОА=1,91·10-5 М-экв.

Пример 4

В качестве объекта исследования выбрана поверхность кожи человека. Подготовку, измерения и расчет проводят, как в примере 1, но время выдержки между измерениями потенциалов составляет 5 мин. В результате измеренные величины потенциалов составляют E1=280 мВ, Е2=308 мВ.

Оксидантную активность рассчитывают по формуле:

, причем ,

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; OA - оксидантная активность, мМ-экв.

Расчет показывает, что для данных значений потенциалов и концентраций OA равна 6,88·10-6 М-экв.

Пример 5

В качестве объекта исследования выбрана поверхность кожи человека. Подготовку, измерения и расчет проводят, как в примере 1, но время выдержки между измерениями потенциалов составляет 10 мин. В результате измеренные величины потенциалов составляют E1=281 мВ, Е2=312 мВ. В результате расчетов получаем значения АОА=7,25·10-6 М-экв.

Способ реализуют с помощью устройства, которое включает рабочий электрод в виде пластины 1, установленной со стороны открытой части емкости 3 и частично перекрывающей ее, электрод сравнения 2 и соединенный с ними прибор для измерения потенциалов 7. На нижнюю часть емкости 3 нанесен клеящий слой 4, а сама емкость заполнена электропроводящим гелем 5. Рабочий электрод 1 и гель 5 контактируют с исследуемым объектом 6.

Пластина рабочего электрода 1 выполнена в виде керамической подложки 8 с контактной зоной платиносодержащего слоя 9 и отделенной от последней изолятором 10 рабочей зоной платиносодержащего слоя 11.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий электрод 1 крепится на поверхности биологической ткани, в частности кожи (фиг.1), с помощью клейкого слоя 4. В качестве электрода сравнения 2 используется хлоридсеребряный электрод, вмонтированный в верхнюю часть емкости 3.

Электропроводный гель 5 с введенной в него медиаторной системой заполняет емкость 3 и наносится на поверхность кожи 6. Необходимым условием является нахождение хлоридсеребряного электрода и рабочей зоны платинового электрода в контакте с проводящим гелем.

Окислительное действие кислорода воздуха на медиаторную систему исключается за счет ее изоляции от внешних воздействий клеем 4 и гелем 5.

Установившийся в системе электрический потенциал измеряют с помощью прибора 7.

В качестве рабочего электрода используется толстопленочный платиновый электрод, изготовленный методом трафаретной печати, или любой плоский электрод, потенциал которого определяется составом медиаторной системы.

Окислительное действие кислорода воздуха на медиаторную систему исключается благодаря ее изоляции от внешних воздействий клеящим слоем 4.

Установившийся в системе электрический потенциал измеряют с помощью прибора 3.

Предлагаемые способ и устройство обеспечивают достоверное и точное определение оксидант/антиоксидантного состояния живой биологической ткани.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-1 из 1.
29.05.2019
№219.017.659e

Способ определения патогенных микроорганизмов

Изобретение относится к биотехнологии. Конъюгируют микроорганизм с наночастицами магнетика в анализируемой среде с последующим концентрированием конъюгатов и определением наличия и концентрации микроорганизмов с помощью диагностирующей метки. При этом в качестве магнетика и одновременно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002397243
Дата охранного документа: 20.08.2010
Показаны записи 1-9 из 9.
27.06.2013
№216.012.51aa

Способ определения оксидантной/антиоксидантной активности веществ и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу определения оксидантной/антиоксидантной активности веществ. Способ включает приготовление исходного раствора с медиаторной системой, содержащей одновременно окисленную и восстановленную формы реагента и оценку оксидантной/антиоксидантной активности по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486499
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.11.2014
№216.013.03f0

Способ потенциометрического определения антиоксидантной/оксидантной активности с использованием комплексов металлов

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения суммарной антиоксидантной/оксидантной активности. Изобретение может быть использовано в исследовательских лабораториях, пищевой промышленности, медицине для определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532406
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.06.2015
№216.013.53ad

Устройство для неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552942
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.10.2015
№216.013.85bb

Способ комплексной оценки прогноза течения и эффективности лечения гипертрофии глоточной миндалины и хронического аденоидита у детей по оксидант/антиоксидантной активности кожи

Изобретение относится к медицине, а именно к оториноларингологии, и может быть использовано при выборе тактики лечения гипертрофии глоточной миндалины и хронического аденоидита. Проводят комплексное обследование больного ребенка: сбор жалоб, фибровидеоэндоскопию носа, носоглотки и гортани,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565838
Дата охранного документа: 20.10.2015
27.08.2016
№216.015.5066

Способ определения интегральной антиоксидантной/оксидантной активности органических конденсированных сред

Изобретение относится к способу определения интегральной антиоксидантной/оксидантной активности органических конденсированных сред, в том числе биологических. Способ включает приготовление исходного раствора, содержащего медиаторную систему, состоящую из реагентов, включающих элемент в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595814
Дата охранного документа: 27.08.2016
25.08.2017
№217.015.ac5b

Способ потенциометрического определения скорости генерирования пероксильных радикалов

Изобретение относится к новому способу определения скорости генерирования пероксильных радикалов. Технический результат: разработан новый способ определения скорости генерирования пероксильных радикалов, который повышает точность, достоверность и воспроизводимость результатов, а также расширяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612132
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.c4e3

Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов

Изобретение относится к области физико-химических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения антиоксидантной активности. Изобретение может быть использовано в научно-исследовательских лабораториях для изучения антиоксидантных свойств различных природных,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618426
Дата охранного документа: 03.05.2017
29.05.2019
№219.017.659e

Способ определения патогенных микроорганизмов

Изобретение относится к биотехнологии. Конъюгируют микроорганизм с наночастицами магнетика в анализируемой среде с последующим концентрированием конъюгатов и определением наличия и концентрации микроорганизмов с помощью диагностирующей метки. При этом в качестве магнетика и одновременно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002397243
Дата охранного документа: 20.08.2010
22.01.2020
№220.017.f86b

Способ потенциометрического определения антиоксидантной емкости раствора

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения суммарной антиоксидантной емкости. Изобретение касается способа определения антиоксидантной емкости раствора с использованием потенциометрического метода, в котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711410
Дата охранного документа: 17.01.2020

Похожие РИД в системе