Введение к работе
1. Актуальность те?^ы. Для решения широкого круга задач, связанных с детекцией биологически активных соединений, необходимо , создание высокочувстиггельных методов анализа, отличающихся простотой,' доступностьга, возможностью автоматизации. Указанным выше требованиям отвечают биосенсоры - устройства, включающие чувствительный элемент биологического происхождения, тесно связанный с физігческим преобразователем или интегрированный с ним.
Использование полупроводниковых структур с иммобилизованными ферментами позволяет достичь высокой селективности и миниатюризации сенсоров. На сегодняшний день известно 2 типа преобразователей, являющихся основой полупроводниковых потенциометрических биосенсоров: ион-селективный полевой транзистор (ИСПТ) и кремниевый светоадресуемый сенсор. Ион-селективный полевой транзистор с иммобилизованными на затворе ферментами в настоящее время достаточно широко используется в качестве биосенсора при определении различных органических веществ. Светоадресуемый потенцкометрический . сенсор (СПС), или LAPS в оригинальной транскрипции (light-addressable potentiometric sensor), создан на основе принципа управления параметрами полупроводника внешним электрическим полем к исследуется в качестве основы биосенсоров последние 5 лет. СПС функционально аналогичен полевому транзистору, но, вместе с тем, обладает рядом преимуществ - более прост конструктивно, дешев и позволяет на одном полупроводниковом кристалле формировать большое число различных биосенсорньк зон, содержащих ферменты, клетки и другие
компоненты биологических систем. Именно эти свойства датчика и обеспечивают интерес к разработкам биосенсоров на его основе.
Цель работы. Целью диссертационной работы являлось создание нового-автономного ' прибора на основе светоадресуемого потенциометрического сенсора, изучение его характеристик и разработка v методики использования СПС для исследования кинетики ферментативных реакций в водных и неводных растворах и при иммобилизации ферментов на поверхности датчика.
Научная новизна работы заключается *в следующем:
В работе впервые исследованы физико-химические характеристики нового кремниевого светоадресуемого преобразователя с диэлектриком из ТагС^, являющегося сенсорной частью автономного прибора. Показано, что СПС имеет высокую рН-чувствительность и селективность к протонам.
Разработаны методики регистрации кинетических параметров ДрН-генерирующих реакций для ферментов различных классов (оксидоредуктаз, гидролаз) в водных растворах с использованием СПС.
Разработаны методы иммобилизации ферментов различных классов в матрице, сформированной на поверхности СПС из раствора полиэтиленимина, модифицированного цетил- и этипбромидом (CE-PEI). Определены кинепгческие параметры иммобилизованных на поверхности полупроводника ферментов.
Впервые показана принципиальная. возможность регистрации кинетики биохимических реакций в неводних средах (органических растворителях) с помощью СПС и с использованием иммобилизованных ферментов.
Практическая ценность. Полученные в диссертации результаты могут служить основой для создания высокочуистг.нтельных биосенсоров нового типа
на базе СПС для детекции органических соединений (углеводов, пестицидов, ясиров и тл..)»в водных и неводных средах, а также для разработки новых методик исследования механизмов ферментативных реакций, протекающих с образованием протонов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на конференции "Biocatetysis 95", Суздаль, 27 августа - 1 сентября 1995 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 печатных работы, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на / т2> страшщах, включающік >0 рисунков и таблиц. Список литературы состоит из наименований.