border=0

Cantilever senoaren basearre op hege molekulêre gewicht en biopolymersysteem

<== foarige artikel |

Senseare apparaten wêrby't de opsetterschal biologysk is

Natuerlike kombinaasjes wurde biosensors neamd. As regel, yn fergelykbere systemen

Molekulêre erkenningmeganismen "kaai - slûs" wurde brûkt om te garandearjen

natuerlike seleksiviteit foar bepaalde soarten substanzen. Troch it type erkennen

Stoffen biologyske sensoren kinne ferdield wurde yn trije groepen [81]: biokatalytysk,

affiniteit en sensoren basearre op supramolekulêre struktueren.

Biokatalytyske gegevens binne ûnder oare systemen mei in ferbûne regeling.

lykas

B + A = BA + P (15)

wêr't B it biomolekule fan 'e sensoryske lagen is, A is it molekule fan' e analyze, P is

reageareprodukt. Yn it gefal fan biokatalytyske erkenning fan it receptor molekul

Schicht interakt mei in werkenbere substansje, wylst as gefolch dêrfan

reaksje, ûntstiet in nij produkt, dat brûkt wurdt as ûnderdiel fan it transformaasjemeganisme

biologyske antwurd yn in kontrolearre antwurd. In foarbyld fan biosensors binne

glucose-sensoren basearre op mikromechanyske systemen [82-85]: on

it oerflak fan 'e kealmakker wurdt tapast, dy't, ynteraksearje mei

it oxidearret glukose en formulet gluconic acid:

Ofhinklik fan 'e morphology fan' e kanillêre receptorflier, it resultaat fan dizze reaksje

kin in analytyske sensor-sinjal op ferskate wizen generearje. De earste

De metoade wie om in opfettingsleaze te meitsjen dy't bestiet út in matrix fan polyacryl

hydrogel, dy't glukose-oxidase molekulare befette [82]. Mei

De ynteraksje fan it enzyme mei glukose is de formaasje fan ionyske produkten

(gluken en proton) binnen it polymergels, wêrtroch't it feroarsake wurdt,

it bewurkjen fan 'e beam. Yn it twadde gefal waard glukose-oxidase oanbrocht

it oerflak fan 'e kantileilân troch meardere sewing [83,84]. Wetter - Agrarwetter

de enzyme reaksje op it oerflak fan 'e kanarm, hat it enzyme feroare

Konformatie, dy't liede ta it binnen fan 'e beam. De tredde manier om de enzymatyske kontrôle te behearen

De reaksje wie om syn thermikaal te mjitten mei in bimetallik

cantilever [85], lykwols, de sensibiliteit fan sa'n systeem wie earder lege.

It moat fêststeld wurde dat yn alle gefallen yn 'e opfangschap fan' e sensor net oanjûn is

Unreplikbere wizigingen dêr't de molekulen fan 'e analyte ophâlde

soe reageare mei biosensor-molekulen. Nei it foarkommen fan konsintraasje

Analyt kantileer ûntspanne sûnder syn oarspronklike steat

ekstra regeneraasjeprosedueres. De measte gefoelige detekteur

Glukose wie in feehâlder mei in polymekuier [82], wêrtroch it te bestimmen

Glukose yn in 2 mM oplossing fan folle konsintraasje. De beskreaune analysers hienen

hege seleksiviteit foar glukose monomers as tsjinstelling fan oaren

Zuckers: mannose, galactose en fructose.

In mear mienskiplike klasse fan biosensors mei meganyske transducers

binne sensoren mei affiniteit type binding, wêrby't de reaksje plakfynt

Binnen de receptor-lagen is net liede ta it opkommen fan nije produkten, mar foarmen

stabile kompleks fan receptormolulen mei analyte molekulen,

it formaasjeproses dêr't fan 'e reaksje beskreaun wurdt:

B + A = BA (17)

B is it biomolekule fan 'e sensoryske lagen, A is it molekule fan' e analyte. Mechanisme

It antwurd fan 'e opsetterschak hinget direkt ôf fan' e eigenskippen fan it definitive produkt BA. To

Sensoren mei bioafine-type ferbining binne ûnderdiel fan immunochemyske sensor,

basearre op 't ynteraksje fan antyldagen mei antigen.

Antigen-antykodyske sensoren basearre op mikromechanisyske systemen hearre ta

heterogeneus (fêste-faze) immunoassays [23], dy't kinne yndield wurde

twa klassen. De earste klasse giet oer systemen dy't ekstra etiketten brûke,

sadat it analyszialsignaal fan 'e bining makke wurdt, en de systemen fan' e twadde

Klasse (kaartsje-fergees) kin in analytysk sinjaal direkt oanwinne

de formaasje fan in immune kompleks. Yn resonante mikromechanisyske systemen foar

De generaasje fan in grut grut analysearrings wurdt normaal brûkt troch hege molekulêre gewicht

massive antigenen, dramatysk fergrutsje de massa fan de opfettersleaze [87], en yn guon

Spesjale magnetyske tags wurde brûkt foar amplifikaasjesystemen [27]. Benefits

Kantilever immunochemyske sensoren dy't direkte ynfloed produsearje

op it ferbân fan proses binne fanselssprekkend, omdat it oantal analysesetallen troch ien wurdt,

en it uterlik fan it sinjaal komt direkt. Yn [88] is in metoade fan direkte

Analyse fan prostatyske spesifike antygens mei helpmiddelen fan mikrokantilevaren.

De gefoelens fan dit systeem wie 0,2 ng / ml mei in taryf fan

Analyse oer in oere. Yn [89] is in immunochemyske sensor foar 2,4-

2,4-dichlorophenoxyessêsäure (defoliant) is opmakke op it oerflak

Kantilever as konjugat mei bovine serumalbumin. Nei it oanbieden oan

5 mg / ml systeem fan monoklonale antylders oan dizze herbizid kantile foar 3

Minuten bûge nei de reptorschap mei in krêft fan 24 mN / m, wêrtroch't dat oanbe>

Antyklussen begjinne kontrasy tusken de konjugaasde molekulen. Wer letter

publisearre artikel [90], dy't de ynteraksje fan myoglobine beskreau,

myokardiale infarktynologyske marker mei antylden fergiftige mei goud

oerflakkerich. It waard oantoand dat as ynkubearre waard yn in oplossing fan it hormoan

It binnenjen fan 'e beam komt, dy't ferbân is mei sorption fan myoglobin op it oerflak en

de formaasje fan ymmunen kompleksen. De gefoeligens fan 'e presinte ymmunensensor

groeide op likernôch 85ng / ml (fysiologyske konsintraasje), en de antwurde tiid wie 0,5 h, d.

Dizze analyzer bestelde klinyske tapaslikens. In oare groep [91], liedend

ferbûne ûntwikkeling fan heul sensitive metoaden foar it bepalen fan biologysk

markers fan myokardiale infarrakten - myoglobine en keratinkenase - yn minskbloed,

Fûn dat, om net-spesifike ferbining te foarkommen, de flint-oerflak

Kanaal frij fan antyldagen moat blokkearre wurde troch proteine ​​molekulen,

bygelyks BSA. Letter is de selektiviteit fan monoklonaal

Antibody's D- en L-α-amino acids nei de enantiomers fan α-amino-soarten [92]. Troch ûndersikers

It waard ek oanjûn dat de sensor op grûn fan twa kantilen feroare

Antyklussen nei de D- en L-isomers fan amino-acids, kinne as diskriminaasje tsjinje

optyske isomers fan amino acid en as in detector fan enantiomere ûnreplikingen.

Hybridisearring fan komplementêre oligonucleotide-pearen is ek affiniteit

ynteraksje dy't aktyf brûkt wurdt yn sensory biomedikaat

Technologyen foar de diagnoaze fan hereditêre sykte, nuodlike ynfeksjes

fan it lichem, as ek om de kwaliteit fan it produkten te behearskjen

technology fan genetyske yngenieur [81]. Hybridisaasjeprosessen komplementêre pearen fan DNA

Oligomers binne koartlyn ûndersocht mei mikromechanisyske systemen [93-

100]. Krekt lykas yn 'e metoade fan ymmunalyse, foar DNA-analyze

Resonante kantigers brûke massa labels fan grutte massa - goud

nanotechnology [93]. Yn wurk [93] foar it fekken fan in DNA oligomer fan in bepaalde

De sefol fan it komplekse oligonukleotide waard yn twa dielen ferdield. Dan

In part waard ûntwikkele op 'e gouden oerflak fan' e kant, en de oare op 'e gouden

Nanopartikelen yn oplossing yn 'e foarm fan in kolloidale ophinging. Nei hybridisearjen

komplementêre nukleotides fan 'e winske DNA mei nukleotides oanbean oan

Kantilever oan 'e non-hybridisearre diel fan' e winske molekule op deselde manier

Oligonukleotide mei in massa-label opnaam. De sensor wie oanwakke

de konsintraasjes yn 'e oplossing fan' e winske DNA fan 0,05 nm mei de reaksje

oer in pear minuten. Mear wiidferspraat krêft

Cantilever-sensors dy't as gefolch hawwe fan feroaring yn krêft yn 'e opfettingsleane

DNA hybridisearring op 'e sensorfeart [94]. Ien fan 'e earste wurken op dit ûnderwerp

In artikel [34] ferskynde yn hokker eksperiminten oer de hybridisearring fan oligomers beskreaun waarden.

DNA mei 12 pear pearen, en it waard bereld dat se druk yn 'e laach lizze

Op 5 mN / m - twa oarders fan grutterheid lytser yn 'e hichte fan de ynkommende druk

Chemisoripe fan leechmolkuliere gewichtdielen op it oerflak fan goud. Yn it wurk

Maria Rudolph [95] om te ûndersykjen fan de sortearjende isothermen fan SH wizige 25-

Dimensjonele oligonukleotide op 'e gouden oerflak waard brûkt piezoresistyf

cantilever. It waard oantoan dat in monolooch fan DNA oligomers in oerflak is

druk feroarsake troch yntermolekulêre repetitive krêften. Feroaring feroarje

de frije enerzjy fan 'e oerflak dy't ferbûn is mei de formaasje fan in monolooch wie -32.4

kJ / M, dy't oan eardere ûnôfhinklike gegevens foar Soropting korrespondearre

Nukleotides fan DNA dûbel helix oan it oerflak, mei in feroaring yn fergees te sjen

enerzjy lykweardich -34,6 kJ / M [96]. Detektearre analyze fan 'e oarsaak fan' e kant fan 'e kant fan' e kant

de prosessen fan ymmobylaasje en hybridisaasje fan nukleotides fan DNA waarden útfierd

ûndersikers oan 'e Universiteit fan Kalifornje [97] dy't eksperiminteel hawwe

It is bewiisd dat yn it proses fan hybridisaasje fan DNA-keamers op it oerflak ferwurde mei proef

Ketten út 'e oplossing binne twa konkurrearjende effekten. Oan 'e iene kant, mei

Hybridisearjen fan DNA en har oergong yn in spiraalfoarm fan it Kuhn segman fan 'e molekule

ferheget fan 0,75 nm (twa nukleotiden) oant 50-80 nm [97], d. gean skerp

ferminderje yn konfiguraasje entropy, as gefolch dêrfan republyk krêften

tusken molekulen wurde fermindere. Oan 'e oare hân, by it meitsjen fan in dûbel helix

DNA troch in groei fan it oantal PO4-phosphategruppen

3 - syn negative lading rint,

it feroarjen fan republike krêften. Entropy of elektrostatyske dominânsje

Faktor waard bepaald troch de lingte fan oligomers, har tichtens fan pfropjen nei it oerflak op

ymposysje, en de ionyske krêft fan 'e oplossing, d.h. de mjitte fan Debye

beskermjende molekulen yn it proses fan hybridisaasje. Ynteressant fertsjinje de auteurs

syn hypoteze en oer oare soarten yntermoleekulêre ynteraksjes

Oberflächen: DNA - RNA, DNA - protein, ligand - protein, wêrûnder antigen - antykodym.

Algemiene soarten fan affiniteit ynteraksjes binne ynteraksjes troch

ligand - receptor type [49,89,97,102,105]. [97] beskriuwt it eksperimint

ynteraksjes fan biotin, dy't op it oerflak fan 'e kantileilannen ynmobilisearre binne

neutravidin yn oplossing. It waard experimentele toand dat

de ynteraksje fan biotine mei neutravidin feroarsake in steigering fan druk yn

oerflakke laach fan 'e receptor. Op grûn fan de resultaten presintearre yn artikel [102],

de gefolch dêrfan is de ûnôfhinklikens fan 'e bindende krêft fan twa biotinmolulen en

Avidin út konformative feroarings yn entropy, de auteurs [97] útdrukt

de oerlevering dat de oerflak sorption fan neutravidin allinich begeliede kin

In ferheging fan druk yn 'e opfettingsleaze, dy't befestige wurdt troch eksperimint. Yn

[89], waard ek eksperimint befêstige dat de ynteraksje

Streptavidin-konsintraasje (6 mg / ml) mei biotine ynmobilisearre op ien fan

de kanten fan 'e kantile, begjint de oerflak druk te bewurkjen oan' e kant fan 'e kant

oant likernôch 10 nm oant 50 nm. Moulin [80] ûndersocht de natuer fan 'e laterale krêften yn

Proteïen-lagen dy't ûntsteane út de sorption fan eauwen op hydrophilysk goud

cantilever oerflak. Om gjin spesifike ferbining fan Silicium te foarkommen

it oerflak fan 'e kanal waard troch koarte ketten hydrophobyske alkyl ferhurde

molekulen. It waard fûn dat yn 'e sorption fan immunoglobulin op de gouden kant

de kâldige earmfilm bûgde de sensor yn 'e rjochting fan' e blokkearre oerflak,

en by de sorption fan BSA-protein, yn 'e tsjinoerstelde rjochting, dy't ferbûn is mei hydrophobysk

en hydrophysyske lykwicht yn 'e proteïnflier - solventsysteem.

Moderne en be>

binne aptamers - nucliotides dy't troch sokke artifisearre wurde kinne synthesearre wurde

op in manier dat se in spesifike gegevensstof binden [105]. [105] wie

Presents in analyzer basearre op aptamers, dy't de DNA-polymerase enzyme bepaalt.

It testen fan it nivo fan seldsigens fan 'e sensor waard foltôge op' e produkten fan lysis

baktearje Escherichia coli. By it pleatsen fan 'e kanaleil yn' e lysatylieding yn it systeem net

gjin wizigingen waarden beoardiele, en nei 50 meter oanpast (4.7 ng / ml) fan DNA-polymerase

In skerpe analyszjale sinjaasje fan mikrokonsole power abstraksje waard doe fêststeld

in pear minuten.

Ynteressant binne ek biologyske tapassingen dy't gebrûk meitsje

microcantilever-sensors basearre op supramolekulêre struktueren [86, 103, 104]. Karin

G. Feller [103,104] brûkt keaplju te keapjen om te bepalen

de groei's fan baktearjen op har oerflak ôfhinklik fan de konsintraasje fan it antibiotika.

De cantilevers waarden foarkommen mei in laach fan aragose en yn 10 minuten pleatst

oplossings mei baktearjes Escherichia coli XL1-Blau mei antibiotika kanamycin,

Inhibearje it groei fan baktearjen, en sûnder antibiotika. Dêrnei waard de kontrôle útfierd

Fergrutsjen de massa fan 'e kanaleil troch it kontrolearjen fan syn resonantfrekwinsje. It kaam út

dat op it oerflak fan in beam dy't troch baktearzellen feroare is fan in medium sûnder

Antibiotika, it oantal baktearjen yn in oere waard om 8000 ferhege, en op 'e kant fan' e kant

Bakteria, ûndergedrukt antibiotika, gewichtgewicht waard net oanjûn. Bakteriëel groei

Op it oerflak fan aragosius is op 97% frije tiid op 37

° s Yn it proses fan selde divyzje nommen baktearjen wetter en nutraten fan

oerflak ljocht fan aragose, wylst it laach konstant kompensearre is foar it ûntbrekken fan wetter foar

troch wetterdamp fan it medium, wêrtroch't de massa fan it systeem as gehiel folslein ferhege waard.

De wurken [86] beskreaun in sensor dy't basearre is op cantilever transducers,

bepaald troch it ferdwinen fan 'e resonantefrekjende jimmingsproses mold spores

(Aspergillus niger) en heast (Saccharomyces cerevisiae) fungi ynmobilisearre op

oerflak troch in immunochemyske reaksje. Under beskate betingsten (27

° C en 97% feiligens) spoaren, absorbeare feiligens fan 'e omlizzende wetterdamp, hast

Yn 4 oeren waard folslein keatst, wat bepaald waard troch de skeakel fan 'e resonante frekwinsje

Kantilever Δf2 (1.20.).

Fig. 1.20. Amplitudenfrekwinsje

Eigenskippen fan 'e kantile: (A) nei

ynmobilisearring fan 'e diskusje, (b) nei

enmobylisearring en (B) nei

sproeide ketting op it oerflak

cantilever.

Op it stuit kinne technologyen de oprjochting fan MEMS kinne mjitte

yndividuele virale dieltsjes mei in gefoeligens fan 10-19 g / hz [111] (figuer 1.21a). Yn it wurk

[112] eksperiminteel bewearde massenmessings fan faksinvirus

Pylk 9,5 fg mei in kantine 1.8 m breed en 4 m >

Fig. 1.21. (a)

Microcantilevers mei

sensibiliteit

Mjitmessingen 10-19

g / Hz [112], (b)

kantileferm kinne

Meitsje de massa fan ien

virale dieltsjes

[111].

Yn 'e ôfrûne tsien jier is der in krityske trochbraak west yn' e ûntwikkeling fan

mikromechanyske sensorsystemen mei rekordindikatoren fan sensibiliteit

massa [111] en it bedrach fan 'e gebrûklike analyze [55]. Systeemgegevens

In fûnemintele nije metoade brûke om konklúzje fan biogemyske reaksjes yn

analyszjale sinjaal troch statyske deformaasjes dy't ûntsteane út

thermyske, elektroostatike en enerzjy-effekten binnen de prescriptionschap en

MEMS-struktueren. Microcantilever-systemen, mei in breed oanbod fan operaasje

modes: statysk, dynamysk, Q-faktor en amplitudenbehear

analytysk sinjaal binne in folsleine oanfolling oan har bekend

Analoge: elektrochemyske, optyske en akustyske sensor. Dêrnjonken,

Kombinaasjes fan ferskate regels fan registraasje fan it analysearringssysteem MEMS meitsje

optimearje har wurk yn praktysk elk miljeu [6]: fakuüm, gas en flüssigens

fazen fan mate. De mikroskopyske ôfmjittingen fan de sensor-apparaten jouwe it ferminderjen

de limyt fan har gefoelens oan de grutte fan yndividuele baktearjen [10] en virale dieltsjes

[111, 121], en ek de yntinsiteit fan IR-strieling [51] en

exothermyske (endothermyske) oerflakreaksjes [4,85] mei hege

mei tastimming. MEMS kombinearre mei yntegreare sirkels yn ien chip troch

har grutte makket gjin 1 mm [45,68], sadat sokke dimensje fan sensory units fergje

yntegrearje har yn 1D [13,31,54,63,66] en 2D [56] arrays fan heechbehear

Selektear sensors operearje op it begjinsel fan 'e elektroanyske noas, de needsaak

dy't stil steuret.

Sa kin it konkludearje dat de takomstige ûntwikkeling fan nanotechnology is

Biosensors kinne de massa's fan 'e yndividuele frije partikel mjitmeitsje en net folle

Spanning yn molekulêre films is basearre op mikrokantilersystemen, al op

tsjintwurdich momint dat unbefredige sensibiliteit en ienfâld is

direkte analyzemethoden. Op grûn fan de metoade om de analyte te ferbinen

Receptorschap, mikrokantilersystemen iepenje nije rjochtingen yn

ûndersyk fan intermoleekulêre ynteraktes yn biopolymer films.

Seleksje en rjochtfeardiging fan 'e optimale opsje

ûndersyksrjochtings