|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Синтез наноструктур оксида цинка и их модификация для иммунохимического анализа органических соединенийкурсовая работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Ширяев Михаил Александрович
- Автор: Комарова Алина
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Факультет наук о материалах
- Год защиты: 2013
- Курс: 1
- Аннотация: В настоящее время одной из задач биохимии является отслеживание состояния окружающей среды. Это необходимо из-за возрастающей взаимосвязи загрязнения окружающей среды с нашим здоровьем и безопасностью. Количественная оценка содержания биологически важных веществ - глюкозы, биомаркеров заболеваний, компонентов биологических жидкостей - имеет первостепенное значение для медицины. Также необходимо определять содержание специфических аналитов для контроля качества пищевой промышленности. Для этих целей разрабатываются биосенсоры - аналитические устройства, использующие биологические материалы для "узнавания" определенных молекул и выдающие информацию об их присутствии и количестве в виде электрического сигнала. Впервые идею создания такого рода устройств высказали Кларк и Лайонс в 1962 году [1]. Они разрабатывали ферментный электрод, то есть электрохимический датчик с иммобилизованным на его поверхности ферментом. За прошедшие десятилетия эта идея получила достаточное развитие. Создано и исследовано много систем, некоторые получили промышленную реализацию. Тем не менее, преобразование биологической информации в легко обрабатываемый электронный сигнал является непростой задачей в связи со сложностью подключения электронных устройств непосредственно к среде, где происходит реакция. Одно из последних решений этой проблемы – сочетание биологически активных веществ с наноструктурированными материалами, используемых в качестве электродов. Электроды для биосенсоров должны обладать рядом характерных свойств: высокой удельной площадью поверхности, биосовместимостью, химической стабильностью, простотой модификации поверхности, а также специфическими свойствами, необходимыми для получения конкретных типов аналитического сигнала. В качестве электродов использовали платину, золото, графит и другие соединения [2]. Однако наиболее оптимальным сочетанием выше описанных свойств обладает наноструктурированный оксид цинка (ZnO), причем его использование возможно для создания не только электрохимических, но и для других типов биосенсоров. На его основе создается множество самых разных биосенсоров, различающихся типом преобразуемого сигнала [3,4], типом биологических молекул, внедренных на поверхность, способом модификации поверхности [3]. Среди многообразия структур ZnO, используемых для биоаналитических применений, необходимо отметить наностержни, которые обладают рядом особенностей. На настоящий день разработано множество методов получения высокоупорядоченных массивов наностержней ZnO, которые обладают огромной площадью поверхности, и, как следствие, высокой нагружаемостью, и позволяют упорядочивать биоматрицу на поверхности ZnO. Другое преимущество наностержней ZnO (как и других полупроводниковых наностержней) заключается в том, что их характерный диаметр близок к значениям дебаевского радиуса, и, следовательно, влияние поверхности нанокристаллов (где и происходит биохимическая реакция) на электрохимические свойства особенно велико. Если речь идет об измерении проводимости (кондуктометрические сенсоры), то при диаметре стержней меньше 40 нм вклад поверхностных зарядов на проводимость становится определяющим [5]. Таким образом, высокая степень зависимости проводимости наностержней ZnO от состояния их поверхности вкупе с простотой иммобилизации на них биологических рецепторов делает разработку кондуктометрических биосенсоров особенно привлекательной для исследователей. В пищевой промышленности существует опасность отравления человека остатками лекарств, использованных для лечения животных, в частности, хлорамфениколом. Хлорамфеникол – это антибиотик широкого спектра, применяемый в ветеринарии, однако при его попадании в организм человека возникают негативные побочные эффекты, причем особенно он опасен для детей. Хлорамфеникол можно обнаружить в коровьем молоке, меде, мясе птицы [6]. Поэтому необходимо создать устройства, способные его обнаружить даже в очень малых количествах Количественное определение хлорамфеникола возможно с помощью антител (иммуноглобулинов) на данное соединение. Сочетание селективных свойств иммуноглобулинов со свойствами оксида цинка (простота модификации и иммобилизации биоматрицы, зависимость проводимости от состояния поверхности и другие упомянутые особенности) открывает перспективы создания чувствительных и недорогостоящих биосенсоров. Таким образом, целью данной работы стало создание кондуктометрического биосенсора на хлорамфеникол на основе наноструктур оксида цинка. В процессе работы решались следующие задачи: • синтез ориентированного массива наностержней оксида цинка с помощью гидротермального синтеза и создание прототипа устройства на его основе и исследование его свойств методами РФА и РЭМ; • синтез порошка наностержней оксида цинка из солевых матриц для мониторинга процессов модификации наностержней и иммобилизации биоматрицы и исследование его свойств методами РФА и РЭМ; • модификация поверхности наностержней оксида цинка с помощью органических линкеров с последующей иммобилизацией антител на хлорамфеникол и изучение данных процессов методами ИК-спектроскопии и методом Брэдфорд; • изучение проводимости устройства на различных стадиях модификации путем измерения вольт-амперных характеристик.
- Добавил в систему: Ширяев Михаил Александрович