Электрохимические биосенсоры на основе микробных клеток, ферментов и антител

• Автор: Решетилов, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 450 с.

Введение
Содержание

Глава
1. Обзор литературы
1.1. Применение полупроводниковых преобразователей в
качестве основы биосенсоров
1.2. Физиолого-биохимические особенности микроорганизмов рода Gluconobacter и перспективы их использования
в биотехнологии и биосенсорных системах
2. Информационное обеспечение исследований
3. Материалы и методы 118 Г лава 2. Биосенсоры на основе pH-чувствительных полевых транзисторов и светоадресуемых потенциометрических сенсоров
2.1. Модель сенсора на основе бактериальных клеток Gluconobacter oxydans
- Характеристика способов иммобилизации клеток
- Детекция глюкозы
- Детекция ксилозы
2.2. Сенсор на основе бутирилхолинэстеразы
2.3. Модели иммуносенсоров. Рецепторные элементы для детекции низкомолекулярных соединений, белков, клеток микроорганизмов
- Общая характеристика моделей
- Оценка эффективности некоторых субстратов для
pH-детекции пероксидазной активности. Активирующее влияние аскорбиновой кислоты
- Детекция 2.4-дихлорфеноксиуксусной кислоты
- Детекция иммуноглобулина G человека
- Определение концентраций клеток Clostridium thermocelliim
2.4. Фоточувствительные сенсоры.
- Использование протон-транспортирующих свойств бактериального родопсина для формирования фоточувствительного потенциометрического сенсора
- Химический и ферментный сенсоры, содержащие фото-чувствительную мембрану. Определение концентраций
ионов аммония и мочевины
2.5. Светоадресуемый потенциометрический сенсор (СПС). Регистрация биохимических реакций
- Принцип функционирования СПС
- Химическая чувствительность кремниевых сенсоров с диэлектриком из Та205
- Оценка кинетических параметров глюкозооксидазы и а-химотрипсина, иммобилизованных в полимерные матрицы
2.6. pH-волны, генерируемые популяцией растущих и хемотактирующих бактерий E.coli
2.7. Разработка аппаратуры: регистрирующий усилитель с предобработкой сигналов
Г лава 3. Амперометрические микробные сенсоры
3.1. Сравнительная оценка эффективности бактерий рода Gluconobacter. Амперометрические биосенсоры для
детекции легкоутилизируемых субстратов
3.2. Мембраносвязанные дегидрогеназы целых клеток
Gluconobacter oxydans как основа сенсоров для определения сахаров, спиртов, полиолов
3.3. Сравнительная оценка алкогольокисляющей активности культур Gluconobacter oxydans и Pichia metanolica с целью
их использования в биосенсорах для детекции этанола
3.4. Бактерии рода Pseudomonas как основа рецепторного элемента микробных сенсоров для детекции ксенобиотиков
и поверхностно-активных веществ
- Детекция бифенила, хлорбензоатов
- Модель биосенсора для детекции нафталина
- Микробный сенсор для определения л-толуолсульфоната на основе клеток Comamonas testosteroni BS1310
(pBSlOlO)
- Микробный сенсор для детекции анионных поверхностноактивных веществ
3.5. Электрокаталитическое окисление субстратов иммобилизованными клетками Gluconobacter oxydans в присутствии медиатора электронного переноса
3.6. Повышение селективности детекции: определение концентрации этанола в двухкомпонентной смеси “глюкоза - этанол”
с использованием неселективного микробного сенсора и глюкозного ферментного электрода. Применение элементов теории распознавания образов
- Чувствительность микробного сенсора к этанолу и
глюкозе
- Двухкомпонентный анализ
- Алгоритм оценки соотношения компонент
3.7. Эффекты высоких концентраций кислорода. Гипероксигена-
ция среды измерения с помощью перфтордекалина
Заключение
Выводы
Список литературы

полупроводниковый преобразователь, который регистрирует изменение поверхностного потенциала, возникающего на границе раздела электролит-диэлектрик. Главной особенностью СПС, отличающей его от ИСПТ, является возможность считывать электрический (химический) сигнал с любой точки преобразователя с помощью световой адресации [Hafeman et al., 1988].
На рис. 1.10 схематически показано устройство прибора и принцип его функционирования. Преобразователь представляет тонкую кремниевую пластину п- или p-типа, которая контактирует с электролитом. Диэлектриком, отделяющим кремний от электролита, является оксинитрид кремния толщиной 100 нм. Постоянный ток, протекающий через структуру, пренебрежимо мал и составляет величину порядка единиц нА/см2. Для функционирования преобразователя через контролирующий электрод необходимо подать потенциал смещения j/. Знак и величина |/ подбираются такими, чтобы создать зону истощения зарядов на границе диэлектрик-полупроводник. В таком состоянии в полупроводнике возникает переменный фототок при освещении поверхности импульсным светом. Освещение различных точек преобразователя (А - D) позволяет измерять переменный фототок поочередно в каждой из них и независимо регистрировать происходящие там электрохимические процессы. Зависимость фототока 1ф от потенциала смещения показана на рис. 1.11. Фототок изменяется от минимального значения, близкого к нулю при положительном (прямом) смещении, до максимального, при обратном смещении (изменение потенциала в область отрицательных значений). Поскольку мембрана из Si3N4 обладает pH-чувствительностью и в растворах с различным pH на границе "электролит-мембрана" образуются различные по потенциалы, они суммируются с потенциалом смещения и приводят к сдвигу кривых фототока вдоль оси потенциала. На этом эффекте основано измерение pH раствора с помощью СПС. Кроме концентраций протонов преобразователь позволяет регистрировать окислительно-восстановительный потенци-