Цвет глюкозы: О наборе: волшебный светофор

О наборе: волшебный светофор

О наборе «Волшебный светофор»

Волшебный светофор – это набор из шести красочных качественных реакций, которые не только помогут весело провести время, но и познакомят Вас с осно-вами химии!

Итак, что же такое качественная реакция? Это такая реакция, с помощью которой мож-но определить наличие в растворе определённых веществ. Результатом такой реакции яв-ляется ощутимый эффект: появление или исчезновение окрашивания, выпадение или рас-творение осадка, выделение пузырьков газа и тому подобное.

Несколько слов о растворении веществ. Раствор – это однородная смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя (в большинстве случаев это вода) и продуктов их взаимодействия. Некоторые вещества хорошо растворяются в воде, например, сахар, хлорид натрия (пищевая соль), гидроксид натрия. Другие – почти не растворяются, например, карбонат кальция (мрамор), фосфат кальция (основной строи-тельный материал костей и зубов).

Растворение веществ часто происходит с изменением температуры раствора: рас-творение глюкозы в воде происходит с небольшим понижение температуры, а растворе-ние гидроксида натрия – с заметным её повышением.

 

Также следует упомянуть особые свойства индикаторов – веществ, ме-няющих свой цвет под действием других веществ. Реакции с индикаторами – част-ный случай качественных реакций. Существует несколько типов химических индикато-ров; мы остановимся на опытах с кислотно-основными (позволяют определить наличие в растворе щёлочи или кислоты) и окислительно-восстановительными (позволяют опреде-лить особый момент в протекании реакции – точку эквивалентности) индикатора-ми.

Окисление глюкозыВ данном эксперименте используется общий окислительно-восстановительный индикатор – метиленовый синий, окраска которого различна для окисленной и восстановленной форм. В нейтральной среде водного раствора этот ин-дикатор находится в окисленной форме, которая обладает синим цветом. Глюкоза же вос-станавливает окрашенную форму индикатора до бесцветной. Так как глюкоза проявляет бóльшую окислительную способность в щелочной среде, то в раствор необходимо добавить гидроксид натрия.

При встряхивании колбы идёт обратная реакция – окисление. Бесцветная форма индикатора окисляется кислородом, содержащимся в воздухе в колбе, обратно до синего цвета. Глюкоза же необратимо расходуется в процессе реакции, окисляясь до глю-коновой кислоты. И когда она вся окислится, реакция прекратится.

Химические превращения, которые происходят в процессе данной реакции, явля-ются частично обратимыми, то есть, переход цвета «синий–бесцветный–синий» можно наблюдать в течение про-должительного времени, которое зависит от температуры раствора (влияет на скорость перехода цветов) и его изначальной концентрации (влияет на продолжительность перехо-дов).
 

Волшебный светофорНачало методики следующего эксперимента аналогично предыдущему, но теперь в ход пойдёт не окислительно-восстановительный, а кислотно-основный индикатор – индигокармин. Его раствор тоже синего цвета. Но когда его переливают в колбу, раствор в колбе становится сначала зелёного, затем красного и в конце жёлтого цвета. Зе-лёный цвет в этой реакции появляется потому, что индикатор индигокармин, который в нейтральной среде синий, при добавлении в щёлочь окисляется кислородом воздуха до зелёного цвета — так окрашена его окисленная форма. При стоянии зелёного рас-твора глюкоза начинает восстанавливать индигокармин сначала до красного цвета, а по-том и до жёлтого. Если раствор встряхнуть или перелить, то он перемешается с воздухом, и кислород его снова окислит до зелёного цвета. В реакции также расходуется глюкоза, окисляясь до глюконовой кислоты.

 

Искусственная кровь

Эта реакция является качественной на наличие в растворе железа. При взаимодействии разбавленного раствора хлорида трёхвалентного железа с раствором роданида калия (или по-другому: тиоцианат калия) образуется роданид железа кроваво-красного цвета:
 

FeCl₃ + 3·KSCN = Fe(SCN)₃ + 3·KCl
 

А фторид аммония разрушает это вещество, образуя при этом сложный бес-цветный ион [FeF₆]^3–:
 

[Fe(SCN)₃] + 6·NH₄F = (NH₄)₃[FeF₆] + 3·NH₄SCN

 

Интереснее всего этот опыт проводить на добровольце. Конечно, эксперимен-татор может показать опыт и на себе, но это требует определённой сноровки, чтобы рань-ше времени не смешать реактивы. Для этого нужно пользоваться пинцетом и отдельными ватными дисками для каждого из трёх растворов.

Скажите своим зрителям, что вы смачиваете ватку «спиртом» и смажьте им место будущего пореза. Разумеется, вместо спирта вы возьмёте раствор рода-нида калия. Теперь возьмите нож, для пущей дезинфекции смочите его края «йодом», роль которого сыграет раствор хлорида железа. Попросите добро-вольца повернуть место будущего пореза к зрителям и медленно проведите по нему но-жом. Можно несколько раз. На глазах у изумлённой аудитории в месте «пореза» выступит тёмно-красная «кровь». После смочите ват-ный диск в «живой воде» – растворе фторида аммония и «исцелите» порез.

Внимание! Сразу после проведения этого эксперимента обязательно тщательно промойте руку водой!

 

Универсальная индика-торная бумага Эти жёлтые полоски – специальная бумага, пропитанная смесью раз-личных индикаторов. С их помощью можно узнать кислотность того или иного раство-ра.
Кислотность – это сложное химическое понятие, показывающее степень со-держания ионов водорода в каком-либо растворе. Ион – заряженная отрица-тельно или положительно составная часть вещества. Откуда же берутся ионы водоро-да?

Молекулы воды способны распадаться (диссоциировать) на две заряженные части-цы, которые называются ионами (от древне-греческого ??ν – идущее). Диссо-циация обратима, то есть ионы H⁺ и OH^– могут снова об-разовать молекулу воды:

H₂O ↔ H⁺ + OH^–
 

Примерно на 556 миллионов целых молекул воды есть только 1 распавшаяся молекула, однако, это 60 миллиардов диссоциированных молекул в 1 кубическом миллилитре воды!

Так же как и вода, многие другие вещества тоже распадаются на ионы при растворении. Например, соляная кислота HCl в водном растворе диссоциирует на ионы H

+ и Cl^–, то есть общее количество ионов H⁺ в растворе увеличится. И напротив, добавление сильной щёлочи, например, гидроксида натрия NaOH (диссоциирующей на ионы Na⁺ и OH^–) увеличит содержание ионов OH^– в растворе.

Для удобства и наглядности содержание ионов H⁺ и OH^– выражают в виде водородного показателя pH и гидроксильного показателя pOH. В быту чаще всего используется водородный показатель или «кислотность». Её выражают значением рН, причём если рН равен 7, то го-ворят, что среда «нейтральна», если рН меньше 7, то среда «кислая», а если рН больше 7, то среда «щелочная».

При определении кислотности предложенных растворов кислоты и щёлочи очень важно использовать разные концы стеклянной палочки, чтобы растворы не смешивались. Это приведёт к протеканию реакции нейтрализации и, как следствие, неточному результа-ту.

 

Реакция нейтрализацииВ химии существует несколько типов реакций: разложение, соединение, за-мещение и обмен. Частным случаем реакции обмена является реакция нейтрализации – взаимодействие сильной кислоты с сильной щёлочью.

Соляная кислота представлена в виде 9%-ного водного раствора. Как мы уже зна-ем, она может распадаться на ионы H⁺ и Cl^–. Гидроксид натрия NaOH в растворе тоже диссоциирует на ионы Na⁺ и OH. Если их сме-шать, то кислота и щёлочь будут взаимно обмениваться ионами.
 
В результате этого обмена образуется хлорид натрия NaCl и вода H₂O. И если кислоты и щёлочи было одинаковое количество, то получившийся раствор будет нейтральным.

Чаще всего в результате протекания реакций нейтрализации выделяется теплота. Тем не менее, существуют реакции нейтрализации, которые сопровождаются поглощени-ем тепла и понижением температуры раствора, например, взаимодействие пищевой соды и уксусной кислоты.

Индикатор фенолфталеин бесцветен в кислой среде, однако резко меняет свою ок-раску в щёлочи. Для запоминания цвета фенолфталеина в различных средах есть мнемо-ническое правило:

Фенолфталеиновый — в щелочах малиновый
Но, несмотря на это, в кислотах он без цвета.

Тот момент, когда раствор только начинает приобретать малиновый оттенок, но ещё не окрасился в яркий цвет, называется точной эквивалентности. Именно в этот момент в колбе находится, по сути, просто раствор столовой соли NaCl в воде. Однако, пробовать его на вкус ни в коем случае нельзя!

Во-первых, ни одно химическое вещество в условиях эксперимента нельзя про-бовать на вкус, а во-вторых, из-за того, что фенолфталеин обладает слабительными свой-ствами.
 

Водородные пузыри

Теперь рассмотрим другой тип реакций – реакцию замещения, в кото-рой участвую простое (цинк Zn) и сложное (соляная кислота HCl) вещества и образуются новые простое (водород H₂) и сложное (хлорид цинка ZnCl₂) ве-щества.
 

Вот так выглядит уравнение этой реакции:

2·HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂↑
 

Стрелка вниз (↓) или вверх (↑) означает, что данное образовавшееся вещество нерастворимо и либо выпадает в осадок, либо выделяется в виде газа.
 

Если заткнуть пробкой флакон, в котором идёт реакция с выделением газа, то под ней начнёт увеличиваться давление. Когда давление достигнет определённого значе-ния, пробка «выстрелит» вверх.

 

 Купить набор химических опытов «Волшебный светофор»

Добро пожаловать в интернет-магазин развивающих игрушек «Skill»

В ассортименте нашего магазина Вы найдёте интеллектуальные и развивающие игры, которые будут интересны не только для мальчиков и девочек разных возрастов, но и не дадут заскучать взрослым!

Магазин с гордостью представляет Вам собственную линию наборов для проведения химических опытов в домашних условиях SKILL. Наши наборы включают в себя высококачественные реагенты, настоящую лабораторную посуду, все необходимые средства защиты и инструкции. С ними Вы можете быть уверены не только в увлекательности и познавательности проводимых опытов, но и в их безопасности!

У нас Вы также можете найти конструкторы на любой вкус: металлические конструкторы Meccano; конструкторы с питанием от природных источников Gigo; наборы для создания роботов и устройств, работающих на природной энергии 4M.

В нашем магазине Вы найдете идеи подарков для широчайшей аудитории! Игры, развивающие память и мелкую моторику, тренирующие мышление, терпение и усидчивость, помогающие постичь окружающий мир — всё это и многое другое Вы можете купить онлайн и в наших магазинах в Санкт-Петербурге!

Играйте и развивайтесь со «Skill»!

тест-полоски для определения глюкозы и кетонов в моче

КЕТОГЛЮК: тест-полоски для определения глюкозы и кетонов в моче

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

---

Смотрите также

Интернет-магазин:

+7 499 714-74-05

Оптовые закупки:

+7 977 401-01-52

Консультации:

+7 916 801-28-53

заказать обратный звонок

Лакмусовая бумага, индикаторные тест-полоски 

и приборы для  определения pH, ОВП, хлора и других параметров.​

clock

Время работы:

c 10:00 до 20:00 (по будням)

c 09:00 до 18:00 (суббота)

корзина пуста

Товаров:

На сумму:

Тест-полоски Биосенсор-КЕТОГЛЮК предназначены для определения глюкозы и кетоновых тел в моче. Могут быть использованы в качестве экспресс-теста как в медицинских учреждениях, так и в домашних условиях.

Полоски Кетоглюк позволяют отслеживать уровень глюкозы, корректируя при необходимости диету и ход лечения.

Тест представляют собой набор пластиковых полосок, которые состоят из пластиковой подложки и сенсорного индикаторного элемента на ней. Погружая индикаторный элемент в мочу и сравнивая его окраску с цветами шкалы на упаковке (см. ниже), можно вычислить общее содержание глюкозы и кетоновых тел в моче на данный момент.

Диапазон определяемых концентраций кетоновых тел в моче составляет: 0-16.0 ммоль/л.  Цветовая шкала расположена на упаковке и содержит 6 цветовых полей, которые соответствуют следующим значениям концентрации кетонов в моче: 0.0, 0.5, 1.5, 4.0, 8.0 и 16.0 ммоль/л.

Диапазон определяемых концентраций глюкозы в моче составляет: 0-2.0 мг% (0.0-112 ммоль/л).  Цветовая шкала для сравнения расположена на упаковке и содержит 7 цветовых полей, которые соответствуют следующим значениям концентрации глюкозы в моче: 0.0 (0.0), 0.05 (2.8), 0.1 (5.6), 0.25 (14.0), 0.5 (28.0), 1.0 (56) и 2.0 мг% (112 ммоль/л).

Как определить уровень глюкозы и кетонов в моче:  Инструкция по использованию тест-полосок Кетоглюк

Перед проведением анализа наберите мочу в чистую емкость (не более чем за 2 часа до проведения анализа)

1: Возьмите одну тест-полоску и погрузите ее в воду на 2-3 секунды — так, чтобы индикаторные элементы оказались в моче;

2: Извлеките тест-полоску и стряхните излишек жидкости с сенсорных элементов или ребром промокните о чистую впитывающую бумагу;

3. Через 1 минуту сравните окраску индикатора с цветовыми полями шкалы на упаковке.

Перед проведением анализа наберите мочу в чистую емкость (не более чем за 2 часа до проведения анализа)

Спецификация  параметры и характеристики

Количество полосок в уп.

25, 50 или 100

Диапазон измерений глюкозы

от 0 до 2 мг% (0.0-112 ммоль/л)

Диапазон измерений кетоновых тел

0-16.0 ммоль/л

Тип теста

тест-полоски на основе сухой химии

Производитель

Биосенсор АН, Россия

У нас можно купить лакмусовую индикаторную бумагу и тест-полоски. А также приборы для определения pH и других параметров в моче, слюне и воде. 

Не знаете что выбрать? Звоните: +7 (916) 801-28-53 

Интернет-магазин:

Лакмусовая.рф

Телефоны:

+7 495 241-02-81

+7 916 801-28-53

+7 967 186-01-42

Спецпредложения

Полезная информация

О нас

Доставка

Контакты

Подписка

Подписка на полезную информацию:

Оставьте свое Имя и E-mail, чтобы быть в курсе всего нового и получать полезную информацию (в любой момент можно отписаться)

Спасибо! Ваша подписка оформлена.

Made on Bazium Bazium

Исследование по определению концентрации глюкозы по изменению цветовых координат

Биоинженерия. 2017; 8(1): 99–104.

Опубликовано онлайн 2016 окт. ^a

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

Концентрация глюкозы тесно связана с метаболической активностью клеток и является наиболее важным веществом в качестве источника энергии живого организма, играющим важную роль в тело человека. В данной статье предлагается оптический метод, позволяющий измерять концентрацию глюкозы. Изменение концентрации глюкозы наблюдали с использованием диаграммы CIE, и определяли значения длины волны и чистоты. Кроме того, с помощью математического моделирования можно оценить даже небольшие изменения концентрации глюкозы. Эта система проста, экономична и способна количественно определять оптические сигналы с числовыми значениями для определения уровня глюкозы. Этот метод может быть применим к клинической области, изучающей сахарный диабет или метаболический синдром.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Диаграмма CIE, цветовая реакция, датчик цвета, концентрация глюкозы, спектрометр

Глюкоза играет важную роль в удовлетворении человеческих ощущений, выработке энергии и уравновешивании нашего тела в непищевом аспекте. ¹ Кроме того, были опубликованы результаты исследований, показывающие, что глюкоза помогает улучшить когнитивные способности и память, и этот эффект был подтвержден во всех возрастных группах. ² Потребление глюкозы хорошо влияет на словесную память, запоминание рассказов, сокращение времени реакции, улучшение способности к счету и т. д. В частности, некоторые исследования показали, что память пожилых людей с болезнью Альцгеймера и людей с синдромом Дауна улучшилась. Также известно, что на метаболизм алкоголя влияет глюкоза. ^3-5 Однако, даже если глюкоза оказывает положительное влияние, такое как узнавание, улучшение памяти, слишком чрезмерное потребление может вызвать симптом гипогликемии. ⁶

В настоящее время концентрацию глюкозы измеряют с помощью ферментного электрода, жидкостного хроматографа, анализатора концентрации глюкозы, электрического метода и т. д. ^7-12 Однако ферментный электрод имеет проблемы с точностью измеряемых значений и безопасностью электрода. Кроме того, трудно использовать жидкостный хроматограф или анализатор концентрации глюкозы в лаборатории или промышленности, поскольку для этого требуется много вспомогательного оборудования в дополнение к анализатору. ^13-15 Рефрактометр может использоваться в качестве анализатора концентрации глюкозы и содержит дорогостоящие оптические элементы, такие как призма, анализатор и поляризатор. Однако этот метод не подходит для непрерывного сбора данных, поскольку требует калибровки дистиллированной водой после каждых 15 измерений. Кроме того, призма чувствительна к изменению температуры и влажности, что может привести к ошибкам измерения. Принцип метода определения концентрации глюкозы электрическим методом заключается в том, что глюкоза окисляется глюкозооксидазой. Однако у этого метода есть проблема с достоверностью, поскольку он измеряет текущее количество в корреляции, а не прямую концентрацию глюкозы, поэтому возникает проблема, связанная с тем, чтобы считать его точной концентрацией глюкозы.

Это исследование предназначено для измерения степени обесцвечивания образца для количественного анализа концентрации глюкозы и представляет метод, который может определять оптические характеристики образца при возникновении цветной реакции. ^16-19 Характеристики обесцвечивания в зависимости от изменения концентрации глюкозы наблюдали с помощью индикатора раствора Бенедикта. В качестве метода, использующего небольшой фотодиод и координаты цвета, метод, представленный в этом исследовании, может определять количество и цвет образца, содержащегося в веществе, когда происходит цветовая реакция, и оценивать концентрацию глюкозы. Также возможно определить длину волны и чистоту раствора путем преобразования значений RGB в значения цветовых координат. С помощью системы, предложенной в этом исследовании, неспециалисты могут обнаруживать изменение состояния вещества путем измерения информации об обесцвечивании. Он также имеет то преимущество, что даже очень небольшое количество образца может быть измерено быстро и легко без потери образца путем измерения состояния вещества оптическим методом. Поскольку это может быть применено к анализу мочи, оно будет применимо к клинической области, изучающей сахарный диабет или метаболический синдром.

Диаграмма CIE

Цветовое пространство CIE 1931 — это цветовое пространство, определенное математически на основе исследований человеческого распознавания цветов. Человеческие глаза распознают цвета, комбинируя цвета RGB 3, и поэтому карта распределения всех видимых источников света приобретает трехмерную форму.

— это таблица распределения цветности цветового пространства CIE 1931, составленная с использованием переменных x и y. Внешняя кривая граница соответствует монохроматическому свету, а длина волны каждого монохроматического света отмечена нанометром. Все цвета в видимом свете могут быть выражены положительными значениями X, Y и Z. Если отметить любые 2 точки в этой таблице распределения цветности, все цвета, которые могут быть выражены путем смешивания 2 цветов, присутствуют на прямой линии, соединяющей 2 точки. Также все цвета, которые можно показать, смешав 3 цвета, присутствуют в треугольнике, состоящем из 3 точек.

описывает диаграмму цветности CIE, установленную Международной комиссией по освещению. Значения R, G и B можно измерить с помощью оптического детектора, и эти значения используются для расчета значений координат цвета в цветовом пространстве CIE. Длина волны и чистота определенного цвета могут быть получены путем измерения расстояния от значения координаты до линии спектра. Точка B расположена на линии спектра, и чистота любой точки на границе (линия спектра) составляет 100%. Точка E указывает точку белого цвета, а значение чистоты можно выразить как отношение EA/EB. ²⁰

Открыть в отдельном окне

Цветовая диаграмма CIE.

Значения R, G и B можно преобразовать в значения X, Y и Z с помощью уравнения (1). Затем координаты цветности x и y можно определить по значениям X, Y и Z по уравнению (2). Значение Y указывает степень яркости или яркости определенного цвета в координатах CIE. Цветность цвета может быть выражена параметрами x и y, которые зависят от трех трехцветных значений X, Y и Z. ²¹

X=0,412*R+0,358*G+0,180*BY=0,213*R+0,715*G+0,072*BZ=0,019*R+0,119*G+0,950*B

(1)

x

= X/( X + Y + Z )y = Y/( X + Y + Z )

(2)

Датчик цвета и цветовая реакция

показывает схему экспериментальной установки. Датчик, используемый для получения значений RGB, представляет собой датчик цвета, состоящий из фотодиодов и оптических элементов (оптический датчик TCS3200 (TAOS, США)). Это датчик, который преобразует оптический сигнал в цифровое значение. Датчик имеет несколько фотодиодов, расположенных в виде матрицы, и объединяет падающий свет через каждый цветной фильтр, а затем распечатывает его в цифровое значение от 0 до 255. Красный, зеленый и синий оптические фильтры включены внутрь датчика, а фотодиоды обнаруживают интенсивность света, проходящего через оптический фильтр, и преобразуют его в цифровой сигнал. Свет, генерируемый белым светодиодом, отражается от образца и падает на фотодиод.

Открыть в отдельном окне

Схема экспериментальной установки.

показывает процедуру определения концентрации глюкозы. Чтобы наблюдать изменение цвета в зависимости от концентрации глюкозы, растворы глюкозы различной концентрации (1% ~ 40%) по 10 мл и раствор Бенедикта по 2 мл смешивали и нагревали в течение определенного периода времени (2 минуты), а затем результаты изменения цвета были получены с помощью датчика цвета. Раствор глюкозы каждой концентрации готовили путем смешивания дистиллированной воды с 40% раствором глюкозы. Свет, полученный датчиком, сохранялся как значение от 0 до 255 посредством аналого-цифрового преобразования, а сохраненные значения рассчитывались по уравнениям (1 и 2) для получения значений цветовых координат.

Открыть в отдельном окне

Процедура определения уровня глюкозы.

В соответствии с изменением концентрации глюкозы значения RGB, полученные датчиком цвета посредством аналого-цифрового преобразования, а также вариации расчетных значений длины волны и чистоты показаны на . Различить изменение цветовой реакции невооруженным глазом было непросто. Однако при численном анализе результатов цветовой реакции в зависимости от концентрации глюкозы с помощью датчика цвета можно заметить, что значения RGB изменяются в зависимости от концентрации глюкозы, а изменения длины волны и чистоты можно рассчитать с помощью значений RGB. Большинство из них демонстрируют тенденцию к тому, что по мере увеличения концентрации длина волны и чистота также увеличиваются. Длина волны имеет тенденцию быть постоянной на некоторых участках, но значения чистоты имеют тенденцию постепенно увеличиваться по мере увеличения концентрации. Следовательно, изменение концентрации глюкозы можно сделать вывод по значениям чистоты.

Таблица 1.

Изменения значений RGB, длины волны и чистоты в зависимости от концентрации глюкозы.

Glucose concentration (%)	R	G	B	Wavelength (nm)	Purity (%)
1	30	27	26	497	1.373
2	26	26	23	516	3. 103
3	30	30	26	534	4.266
4	30	29	23	561	11.21
5	36	31	23	574	20. 24
6	36	29	22	578	20.73
7	35	24	19	587	22.93
8	39	25	19	589	28. 56
9	36	21	16	592	30.43
10	38	20	15	595	34.96
15	44	18	14	601	43. 99
20	47	19	15	602	44.72
25	46	18	14	602	46.02
30	50	19	15	603	47. 77
35	57	21	16	603	52.16
40	58	21	16	603	53,16

Открыть в отдельном окне

IS -GRATEDENTION. является результатом моделирования значений длины волны, обнаруженных с помощью цветовых координат, и является результатом моделирования чистоты, обнаруженной в цветовых координатах. Значения длины волны и чистоты находятся в монотонно возрастающей области в соответствии с изменением концентрации глюкозы, поэтому небольшие различия в концентрации также можно предсказать с помощью обратного моделирования. Чтобы определить концентрацию глюкозы, мы разработали метод, который может преобразовывать длину волны или чистоту в концентрацию глюкозы. Поэтому, как показано в уравнении (3), мы использовали метод моделирования, который может видеть переменную X, концентрацию глюкозы при обнаружении переменных Y, значения длины волны и чистоты.

 X=A0Yn+A1Yn−1+…+AnY0

(3)

Открыть в отдельном окне

Результаты обратного моделирования.

Здесь A ₀ ∼ A _n средние значения коэффициентов обратно преобразованных данных, полученных по результатам моделирования, X означает концентрацию глюкозы, а Y означает длину волны или значение чистоты. Используя это уравнение моделирования, можно оценить неизмеренную концентрацию глюкозы с помощью значений длины волны и чистоты, полученных путем преобразования значений RGB. Значения длины волны не показывают заметных различий в диапазоне концентраций более 15%. Однако в случае видно, что чистота явно меняется в зависимости от концентрации. То есть по мере увеличения концентрации значения чистоты имеют тенденцию к постепенному увеличению, поэтому значения концентрации глюкозы можно определить путем обратного моделирования значений чистоты.

Кроме того, были обнаружены очень высокие коэффициенты детерминации (R ² ), мера демонстрации согласия уравнения регрессии, полученного путем моделирования, и исходных данных, полученных в результате экспериментальных результатов, (a) R ² = 0,992, p < 0,01, (б) R ² = 0,992, p < 0,01 соответственно, что свидетельствует о его статистической значимости.

показывает изменения значений длины волны и чистоты в зависимости от концентрации глюкозы. Это тот, который схематизирован путем замены значений красного, зеленого и синего, измеренных датчиком, в уравнения (1 и 2) и маркировки координат (значения x и y) на диаграмме CIE. Видно, что координаты цвета смещаются при изменении концентрации глюкозы. В отличие от способа неправильного прогнозирования изменения концентрации путем наблюдения за изменением цвета невооруженным глазом, как в обычном методе, метод, предложенный в этом исследовании, заключался в том, чтобы легко отметить изменение концентрации глюкозы, наблюдая и визуализируя его посредством изменения цветовых координат. Преимущество визуализированных данных заключается в том, что они позволяют легко понять данные и быстро и наглядно показать характеристики самих данных. Это более эффективно, чем запоминание лингвистической формы, и эффект запоминания может быть значительно улучшен, поскольку помогает пользователям легко понимать предоставленную информацию и заставляет их запоминать визуальную форму. Если посмотреть на , то можно обнаружить, что по мере увеличения концентрации глюкозы цветовые координаты перемещаются от центра (белого) к линии спектра (внешняя граница на диаграмме CIE). Эти результаты согласуются с тенденцией, заключающейся в том, что по мере увеличения концентрации глюкозы осадок также увеличивается, а чистота цвета увеличивается. При добавлении реактива Бенедикта в раствор глюкозы и последующем нагревании раствор постепенно меняет цвет с синего на темно-оранжевый. То есть цвета меняются в порядке сине-зелено-желто-темно-оранжевый в зависимости от концентрации глюкозы. Эта тенденция проявляется в . С увеличением концентрации глюкозы увеличиваются и значения длины волны в спектральной линии.

Открыть в отдельном окне

Значения чистоты и длины волны в зависимости от количества глюкозы.

В данной статье предложен метод измерения концентрации глюкозы с помощью оптических приборов и индикатора и отображения его в числовом выражении. В частности, мы наблюдали изменение цветовой координаты в соответствии с концентрацией глюкозы с использованием цветовой координаты CIE и получали данные о длине волны и чистоте. Предлагаемый оптический метод может рассчитывать концентрации посредством моделирования обратного преобразования этих данных. Это исследование отличается от существующих исследований. Во-первых, данные были оцифрованы с использованием принципа цветовых координат и датчика цвета, а не метода наблюдения степени цветовой реакции с помощью спектрометра или колориметрического метода, как в предыдущих исследованиях. Это показывает возможность, которая может заменить дорогостоящее оборудование, а также субъективные методы, использовавшиеся в прошлом, и позволяет определить просто и точно в короткие сроки. Во-вторых, это исследование не ограничивается раствором Бенедикта и может быть применено ко всем областям с использованием индикатора, показывающего изменения цвета, такие как анализ мочи, йодо-крахмальная реакция и т. д. Применительно к диагностике метаболического синдрома, диагностике сахарного диабета, анализу воды, и тест на холестерин в сыворотке, это будет полезно не только в клинических исследованиях, но и может быть применено в областях инженерии окружающей среды, фармацевтики и косметики.

О потенциальных конфликтах интересов не сообщалось.

[1] Boeckxstaens GE, Horowitz M, Bermingham H, Holloway RH. Физиологические изменения концентрации глюкозы в крови влияют на моторику и чувствительность пищевода у здоровых людей. Нейрогастроэнтерол Мотил 1997 год; 9(4):239-46; PMID: 9430792; http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2982.1997.d01-64.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[2] Король Д.Л., Gold PE. Глюкоза, память и старение. Am J Clin Nutr 1998 год; 67(4):764S-771S; PMID:9537626 [PubMed] [Google Scholar]

[3] Landin K, Blennow K, Wallin A, Gottfries CG. Низкое артериальное давление и уровень глюкозы в крови при болезни Альцгеймера. Доказательства гипометаболического расстройства? Джей Стажер Мед 1993 год; 233(4):357-63; PMID: 8463769; http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2796.1993.tb00684.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[4] Manning CA, Honn VJ, Stone WS, Jane JS, Gold PE . Влияние глюкозы на когнитивные функции у взрослых с синдромом Дауна. нейропсихология 1998 год; 12(3):479; PMID:9674002; http://dx.doi.org/10.1037/0894-4105.12.3.479 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[5] Carpenter TM, Lee RC. Влияние глюкозы на метаболизм этилового спирта у человека. J Pharmacol Exp Терапия 1937 год; 60(3):264-285. [Google Scholar]

[6] Seo HC. Взаимосвязь между потреблением сахара и эмоциональной функцией подростка. J Br Educat 2013; 11:75-97. [Google Scholar]

[7] Kim JH, Lee KY, Im KT. Автоматическое измерение концентрации клеток и глюкозы. Корейский J Biotechnol Bioeng 1990; 5(1):37-42. [Google Scholar]

[8] Ahn WS, Kim J. T. Принципы измерения уровня глюкозы в крови неинвазивным глюкометром: основное внимание уделяется методам обнаружения уровня глюкозы в крови. J Biomed Eng Res 2012 г.; 33:114-127; http://dx.doi.org/10.9718/JBER.2012.33.3.114 [CrossRef] [Google Scholar]

[9] Tian Y, Liu Y, Wang W, Zhang X, Peng W. Наночастицы CuO на легированном серой графене для неферментативного определения глюкозы. Электрохим Акта 2015 г.; 156:244-251; http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2015.01.016 [CrossRef] [Google Scholar]

[10] Zhou C, Yu X, Ma H, Liu S, Qin X, Yagoub A-G, Owusu J. Изучение атермических эффектов в реакции глюкозы/глицина, индуцированной микроволновым излучением, и деградации полисахарида из Porphyra yezoensis. Карбогид Полим 2013; 97:38-44; PMID: 23769514; http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.04.033 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[11] Chen CC, Lin CL, Chen LC. Палладиевые нанокатализаторы на основе функционализированного углеродного наноматериала для реакции электрокаталитического окисления глюкозы. Электрохим Акта 2015 г.; 152:408-416; http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2014.11.116 [CrossRef] [Google Scholar]

[12] Лян А.Х., Хуан Ю.Дж., Цзян З.Л. Быстрый и чувствительный спектральный анализ иммунорезонансного рассеяния на микроальбумин. Клин Чим Акта 2007 г.; 383:73-77; PMID: 17532311; http://dx.doi.org/10.1016/j.cca.2007.04.020 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[13] Jin Q, Shan L, Yue J, Wang X. Спектрофотометрическое определение общего производные серотонина в семенах сафлора с реактивом Эрлиха и лежащий в основе механизм цветной реакции. Пищевая химия 2008 г.; 108:779-783; PMID: 26059161; http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.11.022 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[14] Jiang Z, Wang S, Liang A, Zhong F. Высокочувствительный спектральный анализ резонансного рассеяния для IgG с использованием реакции реагент Фелинга-глюкоза-иммунонанозолото. Таланта 2009 г.; 77:1191-1196; PMID: 19064111; http://dx.doi.org/ 10.1016/j.talanta.2008.08.017 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[15] База данных песен. Измерение концентрации глюкозы с помощью биосенсора µFIA. J Корейское общество сельскохозяйственных машин 2003 г.; 28(3):465-468. [Google Scholar]

[16] Юлиис А.Д., Арригони Г., Андерссон Л., Замбенедетти П., Бурлина А., Джеймс П., Арслан П., Вианелло Ф. Окислительный метаболизм дофамина: цветовая реакция среднего мозга человека, проанализированная масс-спектрометрией. Биохим Биофиз Акта 2008 г.; 1784:1687-1693; PMID: 18675943; http://dx.doi.org/10.1016/j.bbapap.2008.07.002 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[17] Horiguchi T, Koshiba Y, Ueda Y, Origuchi C, Tsutsui K. Обратимая реакция окрашивания/обесцвечивания лейкокрасителя, контролируемая длинноцепочечной молекулой. Тонкие твердые пленки 2008 г.; 516:2591-2594; http://dx.doi.org/ 10.1016/j.tsf.2007.04.085 [CrossRef] [Google Scholar]

[18] Кинаси К., Хоригучи Т., Цуцуи К., Исида К., Уэда Ю. Обратимая реакция многократного окрашивания спиронафтооксазина, контролируемая длинноцепочечной молекулой. J Фотохим Фотобиол А 2010 г. ; 213:189-193; http://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochem.2010.05.024 [CrossRef] [Google Scholar]

[19] Jiang Z, Huang Y, Liang A, Pan H, Liu Q. Обнаружение резонансного рассеяния микроальбумин с использованием иммунонанозолотой пробы в качестве катализатора реакции реактив Фелинга–глюкоза. Биосенс ​​Биоэлектрон 2009 г.; 24:1674-1678; PMID: 18835769; http://dx.doi.org/10.1016/j.bios.2008.08.031 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

[20] Zhang L, Kong H, Chin CT, Wang T, Chen S. Сегментация цитоплазмы на изображениях клеток шейки матки с использованием подхода, основанного на разрезе графика. Bio-Med Mater Eng 2014; 24(1):1125-1131. [PubMed] [Академия Google]

[21] Шанда Дж., Дани М. Коррелированные расчеты цветовой температуры на диаграмме цветности CIE 1976 года. Color Research & Application 1977. 2(4):161–163; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/col.5080020403/pdf. [CrossRef] [Google Scholar]

Новые татуировки, меняющие цвет, могут контролировать уровень глюкозы в режиме реального времени

• Скачать PDF Копировать

Лоис Зоппи, B. A., 23 июля 2019 г.Отзыв Кейт Андертон, B.Sc. (редактор)

Немецкие ученые разработали внутрикожную татуировку, которая меняет цвет в ответ на колебания уровня глюкозы, альбумина и рН. Испытания на коже животных показали, что татуировки успешно меняют цвет при изменении концентрации ключевых биомаркеров, что является важным шагом в мониторинге хронических заболеваний, таких как диабет, в режиме реального времени.

Иван Ривер | Shutterstock

Исследование, опубликованное в Angewandte Chemie (International Edition) , руководил инженер-химик Али Йетисен из Мюнхенского технического университета. Йетисен и его исследовательская группа определили три колориметрических химических сенсора, которые меняли цвет в ответ на разные уровни определенных биомаркеров.

Эти датчики включали датчик pH, состоящий из красителя метиловый красный, краситель бромтимоловый синий и краситель фенолфталеин, который мог предупреждать врачей о случаях ацидоза (низкий pH крови) или алкалоза (высокий pH крови), двух состояний, вызванных спектр проблем со здоровьем.

Второй и третий датчики определяли уровни глюкозы и альбумина (переносчика белка в крови). Как известно, высокий уровень глюкозы может указывать на случаи диабета, в то время как высокий уровень альбумина может свидетельствовать о проблемах с сердцем, а низкий уровень указывает на печеночную или почечную недостаточность.

Сенсор глюкозы был изготовлен в результате ферментативных реакций глюкозооксидазы и пероксидазы, и при изменении уровня глюкозы цвет сенсора менялся на темно-зеленый или желтый. Датчик альбумина, который становился зеленым в ответ на изменение уровня альбумина, был изготовлен из желтого красителя.

В документе объяснялась функция этих замечательных биосенсорных татуировок, заявлялось, что они являются «минимально инвазивными», и что диагностические устройства, которые могут непрерывно контролировать метаболиты в организме человека, «преобразуют персонализированную медицину», при этом пациенты, живущие с хроническими заболеваниями, и пожилые люди получат пользу от в частности, устройства непрерывного контроля.

Авторы и права: Yetisen et al., Angewandte Chemie International Edition, 2019 г.

Татуировки еще не тестировались на людях, тесты проводились на образцах свиной кожи. Изменения цвета оценивались с помощью камеры смартфона и приложения с помощью алгоритма, определяющего концентрации биомаркеров путем сравнения хроматических вариаций биосенсоров с точками калибровки.

Калибровочные таблицы можно использовать для оценки изменения цвета в различных условиях освещения, включая яркость, насыщенность и оттенки.

«Модификация тела путем введения пигмента в слой дермы — это обычай, которому более 4000 лет», — заявили исследователи, но они признали, что повреждение эпидермиса (что необходимо для введения пигмента в кожу) не всегда может быть желательным.

Они предположили, что микроструйные инъекции могут пигментировать кожу, не «принося в жертву» эпидермальный слой, вводя пигмент с помощью электрических или лазерных ударных волн.

Авторы пишут:

Здесь была разработана функциональная косметическая технология, сочетающая мастерство татуировки и колориметрические биосенсоры. Датчики кожных татуировок функционировали как диагностические дисплеи, демонстрируя изменения цвета в видимом спектре в ответ на изменения pH, концентрации глюкозы и альбумина».

«Применение датчиков может быть расширено до обнаружения электролитов, белков, патогенных микроорганизмов, газов и состояния обезвоживания», — продолжили они, добавив также, что татуировки могут также найти применение в медицинской диагностике для отслеживания « широкий спектр метаболитов.

Ссылка на журнал:

Yetisen, A.K., et al. (2019). Кожные тату-биосенсоры для колориметрического обнаружения метаболитов. Angewandte Chemie (международное издание). https://doi.org/10.1002/anie.201

6.

Опубликовано в: Новости устройств / технологий | Новости медицинских исследований

Метки: Альбумин, Биомаркер, Биосенсор, Кровь, Кардиология, Хронический, Обезвоживание, Диабет, Диагностика, Диагностика, Эндокринология, Эпидермис, Глюкоза, Сердце, Почки, Почечная недостаточность, Печень, Медицина, Метаболиты, Нефрология, pH, Прецизионная медицина, белок, исследования, кожа, татуировки, технологии

Комментарии (1)

• Скачать PDF Копировать

Используйте один из следующих форматов для ссылки на эту статью в своем эссе, статье или отчете:

• APA

  Zoppi, Lois. (2019, 23 июля). Новые татуировки, меняющие цвет, могут контролировать уровень глюкозы и других метаболитов в режиме реального времени. Новости-Мед. Получено 12 апреля 2023 г. с https://www.news-medical.net/news/2019.0723/Новые татуировки, меняющие цвет, могут контролировать уровень глюкозы и другие метаболиты в режиме реального времени.aspx.

• MLA

  Зоппи, Лоис. «Новые татуировки, меняющие цвет, могут контролировать уровень глюкозы и других метаболитов в режиме реального времени». Медицинские новости . 12 апреля 2023 г. >.

• Чикаго

  Зоппи, Лоис. «Новые татуировки, меняющие цвет, могут контролировать уровень глюкозы и других метаболитов в режиме реального времени». Новости-Мед. https://www.news-medical.net/news/20190723/Новые татуировки, меняющие цвет, могут контролировать уровень глюкозы и другие метаболиты в режиме реального времени.aspx. (по состоянию на 12 апреля 2023 г.).

• Гарвард

  Зоппи, Лоис.