Ter bileşimi onu değerli bir teşhis sıvısı yapar. Çoğunlukla su olsa da, elektrolitler, metabolik yan ürünler ve kimyasal izler içeren küçük fraksiyon, bir kişinin sağlığı hakkında önemli bilgileri ortaya çıkarabilir. Bugün, ticari ter tabanlı sensörler zaten dehidrasyonu, elektrolit kaybını ve daha fazlasını izleyebilir. Ortaya çıkan bir uygulama, laktik asidin ter ölçümüdür.
Laktik asit veya daha hassas L-laktat, yoğun fiziksel aktivite sırasında olduğu gibi düşük oksijen koşulları altında glikoz enerji için parçalandığında, esas olarak kas hücrelerinde üretilen metabolizmanın bir yan ürünüdür. Sporcular ve eğitmenler dayanıklılığı değerlendirmek ve antrenmanları planlamak için laktat ölçümleri kullanır, ancak yüksek seviyeler laktik asidoz gibi koşullar için bir uyarı işareti de olabilir.
Laktik asit sensörleri tipik olarak laktat seviyelerini ölçmek için biyouyumlu bir elektrota bağlı bir enzim olan laktat oksidaz (LOX) kullanır. LOX, l-laktata bağlanır ve oksidasyonunu piruvata katalize ederek bir yan ürün olarak hidrojen peroksit üretir. Bu hidrojen peroksit daha sonra elektrotta elektrokimyasal olarak oksitlenir veya azalır, bu da terdeki laktat konsantrasyonuna karşılık gelen ölçülebilir bir akım üretir.
Ancak, LOX pH’a duyarlıdır. Nötr pH’da en iyi şekilde çalışır ve aktivitesinin çoğunu yaklaşık 4.0 pH’lı asidik ter ortamında kaybeder. Bu problemin çözülmesine yönelik yaklaşımlardan biri, asidik koşullarda enzimi stabilize etmeye yardımcı olan şekerler eklemektir.
Yakın tarihli bir çalışmada, Japonya’daki Tokyo Bilim Üniversitesi’nden (TUS) araştırmacılar, sükroz monolauratın LOX için geleneksel şekerlere göre önemli ölçüde daha iyi bir koruma sağladığını buldular. Terin asidik pH’ı simüle eden testlerde, sükroz monolaurat ile modifiye edilen elektrotlar, sükroz monolaurat olmadan sadece% 50’ye kıyasla pH 5.0’da LOX aktivitesinin yaklaşık% 80’ini korudu.
Çalışmaları dergide yayınlandı Langmuir. Çalışma, Anton Paar Japonya KK ile işbirliği içinde Doçent Isao Shitanda tarafından yönetildi ve Doçent Bilim ve Teknoloji Araştırma Enstitüsü’nden Doçent Taku Ogura’nın ve Tus’taki Anton Paar Kemisti’nden yüksek lisans mezunu olan Bayan Chiaki Sawahara’dan katkıları içeriyordu.
“Ter laktatının gerçek zamanlı izlenmesi, spor eğitimi ve ısı çarpması yönetimi için giderek daha önemli hale geliyor. Ter laktatı ölçmek için, enzim asidik koşullar altında sensörde stabil kalmalıdır. Bu çalışmada, bir stabilize edici ajan koruyucu enzim aktivitesinin asidik çözeltilerde özel bir yapı oluşturarak enzim aktivitesini kullanmanın,” diyor.
Ekip, sükroz monolaurat ile ve maltoz (aynı zamanda bir stabilizatör) ile stabilizatörler olmadan altın ve karbon elektrotları üretti. Daha sonra nötr (pH 7.0), hafif asidik (pH 6.0) ve daha asidik (pH 5.0) çözeltileri, tere maruz kaldıklarında nasıl performans göstereceğini test etmek için maruz bıraktılar.
Bir stabilizatör olmadan, ölçülen akım pH düştükçe önemli ölçüde düştü. Maltozlu elektrotlar pH 6.0’da küçük bir iyileşme gösterdi, ancak neredeyse hiç pH 5.0’da. Aksine, sükroz monolaurat ile modifiye edilen elektrotlar, aktivitelerinin yaklaşık% 80’ini pH 5.0’da korudu.
Sükroz monolauratın neden bu kadar etkili bir koruma sunduğunu araştırmak için, araştırmacılar otlatma insidansı küçük açılı X-ışını saçılımı (GI-Saxs) kullanarak elektrot yüzeylerinin nanoyapısını incelediler. Bu teknik, sükroz monolaurat ve Lox’un kendilerini elektrot yüzeylerinde nasıl düzenlediğini doğrudan gözlemlemek için X-ışınlarını çok sığ bir açıyla yönlendirmeyi içerir.
Araştırmacılar, sükroz monolauratın pürüzsüz elektrot yüzeylerinde lamel katmanları ile düzgün altıgen diziler oluşturduğunu keşfettiler. LOX eklendiğinde, bu altıgen ve katmanlı yapılara gömüldü.
Seyreltici çözeltilerde, sükroz monolaurat, çubuk benzeri şekillere birleşen ve altıgen dizilere paketleyen küçük çekirdek-kabuk misellerine monte ettiği gözlenmiştir. Enzim bu yapılara sığar, hidrojen iyonlarını bloke eden koruyucu bir bariyer oluştururken, laktik asit gibi su ve metabolitlerin geçmesine izin verir, enzimin pH’daki değişikliklere dirençli hale getirirken işlev görme yeteneğini korur.
Bu koruma mekanizmasını ortaya çıkararak, çalışma sürekli sağlık izleme için daha dayanıklı ve güvenilir laktik asit ter sensörlerinin yolunu açar. Dr. Shitanda, “Bu mekanizmayı anlamak, son derece kararlı enzim elektrotlarının ve yüksek performanslı biyodevizlerin geliştirilmesini kolaylaştırabilir.”
Ek olarak, sükroz monolaurat ticari kullanım için güvenli, uygun fiyatlı ve ölçeklenebilir bir stabilizatördür. Ayrıca, bu çalışmada yapılan yaklaşım, düşük pH yerine diğer çevresel koşullar için kullanılabilir ve diğer enzimleri de stabilize etmek için kullanılabilir.
