Введение
I. Обзор литературы 19
1.1. Современные биоаналитические системы, основанные на микроорганизмах
1.2. Биоимитирующие системы на основе клеток микроорганизмов
1.3. Наномодифицированные микроорганизмы. Функционализация единичных клеток и их применение в качестве компонентов функциональных устройств
1.4. Характеристика метода послойного нанесения пленок 53
полиэлектролитов как эффективного способа функционализации поверхностей и коллоидных частиц
1.5. Применение метода послойного нанесения пленок полиэлектролитов для поверхностной модификации клеток
1.6. Искусственные многоклеточные кластеры из клеток микроорганизмов Экспериментальные исследования
II.Материалы и методы 81
II.1. Материалы и аналитические методы 82
II.1.1. Материалы и реактивы 81
II.1.2. Микроорганизмы 82
II.1.2.1. Дрожжи 82
II.1.2.2 Бактерии 84
II.1.2.3. Одноклеточные водоросли 85
II.1.3. Физико-химические методы исследования 86
II.1.3.1. Динамическое светорассеяние (ДСР) для определения размеров и поверхностного потенциала ( -потенциала) клеток и частиц
II.1.3.2. Кварцевый микрогравиметрический анализ динамики адсорбции полимеров
II.1.3.3. Ультразвуковая обработка 87
II.1.3.4. Микроскопические методы 8 8
П.1.3.5. Спектроскопические методы 92
II.1.3.6. Рентгеноструктурный анализ 94
II.1.3.7. Магнитометрические исследования 94
П.1.3.8. Методы определения жизнеспособности клеток 94
П.2. Синтез, очистка, функционализация и характеристика наночастиц, углеродных нанотрубок и микрокристаллов
П.2.1. Синтез золотых наночастиц 95
П.2.2. Синтез серебряных наночастиц 96
П.2.3. Синтез и стабилизация магнитных наночастиц 96
II.2.4. Солюбилизация многостенных углеродных нанотрубок 97
П.2.5. Синтез и характеристика микрокристаллов карбоната кальция
П.З. Функционализация клеточных стенок микроорганизмов при помощи полиэлектролитов и наноматериалов
П.З Л. Функционализация клеточных стенок микроорганизмов полиэлектролитами
П.З.2. Функционализация клеточных стенок микроорганизмов полиэлектролитами и наночастицами (нанотрубками)
П.3.3. Функционализация клеточных стенок микроорганизмов полиэлектролит-стабилизированными наночастицами оксида железа (биосовместимым магнитными наночастицами)
П.З .4. Инкапсуляция микроорганизмов с помощью мезопористых оболочек из карбоната кальция
П.4. Клеточные биосенсоры на основе клеток микроорганизмов, функционализированных при помощи магнитных наночастиц и углеродных нанотрубок
П.4.1. Микрофлюидные системы (микрочипы) — дизайн, создание микрочипов и оптимизация их операционных характеристик
П.4.2. Электрохимические биосенсоры на основе живых клеток 105
микроорганизмов, функционализированных углеродными нанотрубками или магнитными наночастицами
П.4.2.1. Электрохимический биосенсор на основе клеток пекарских дрожжей, функционализированных углеродными нанотрубками и стеклоуглеродных электродов
П.4.2.2. Электрохимический биосенсор на основе магнитно- модифицированных клеток водорослей Chlorella pyrenoidosa, и печатных электродов
П.4.3. Клеточные биосенсоры на основе магнитно- 109
модифицированных ГМ-биорепортерных клеток бактерий Acinetobacter baylyi
П.4.4. Многоклеточные трехмерные кластеры (цитозомы) - техника формирования и характеристика
П.4.4.1. Методы получения цитозом 112
П.4.4.2. Сферические (изотропные) цитозомы 112
П.4.4.3. Анизотропные цитозомы иглообразной, планарной и кубической формы
Результаты исследований и их обсуждение. характеристика синтезированных наноматериалов и микрокристаллов
III. 1. Наночастицы благородных металлов (золота и серебра) 116
III.2. Суперпарамагнитные наночастицы оксида железа 119
III.З. Характеристика многостенных углеродных нанотрубок 123
III.4. Характеристика микрокристаллов карбоната кальция 125
III.5. Формирование многослойных полиэлектролитных пленок 131
на планарных поверхностях и на неорганических микрочастицах
IV. Функционализация микроорганизмов при помощи полимерных пленок, наночастиц и нанотрубок, включенных в состав полимерных пленок; полимер-стабилизированных наночастиц и мезопористых оболочек из карбоната кальция
IV. 1. Многослойные пленки полиэлектролитов для модификации поверхностей живых микроорганизмов
IV.2. Модификация поверхностей живых микробных клеток при помощи многослойных пленок полиэлектролитов, допированных наночастицами и нанотрубками
IV.2.1. Алгоритм метода поверхностной модификации клеток 140
IV.2.2. Модификация клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae при помощи полиэлектролитных нанопленок и наноматериалов
IV.2.3. Модификация клеток бактерий Escherichia coli, Acinetobacter baylyi и Staphilococcus cohnii при помощи многослойных полиэлектролитных нанопленок и наноматериалов
IV.2.4. Функционализация клеток дрожжей, одноклеточных водорослей Chlorellapyrenoidosa и бактерий Acinetobacter baylyi и Staphilococcus cohnii при помощи РАН-стабилизированных магнитных наночастиц
IV.3. Оценка жизнеспособности клеток микроорганизмов, функционализированных при помощи многослойных полиэлектролитных нанопленок и наноматериалов
IV.4. Микроинкапсуляция клеток микроорганизмов в 190
мезопористые микрооболочки из карбоната кальция
V. Функционализированные микроорганизмы 200 как компоненты биоаналитических устройств
V.I. Характеристика микроорганизмов с использованием 200
поверхностно-усиленной Рамановской спектроскопии
V.2. Электрохимический биосенсор на основе клеток дрожжей, 212
функционализированных полиэлектролитными пленками и многостенными углеродными нанотрубками
V.3. Магнитно-модифицированные клетки как компоненты 221
биосенсоров для определения токсических веществ
V.4. Магнитно-модифицированные бактериальные 239
биорепортерные клетки (клетки-биосенсоры)
VI. Искусственные многоклеточные системы (цитозомы) на основе функционализированных микроорганизмов
VI. 1 Создание сферических цитозом на основе микропузырьков 250
воздуха
VI.2. Создание анизотропных цитозом на основе микрокристаллов карбоната кальция
VI.3. Создание анизотропных цитозом на основе магнитно- модифицированных микрокристаллов карбоната кальция
VL3.1. Магнитная модификация микрокристаллов карбоната кальция
VT.3.2. Формирование цитозом с использованием в качестве темплатов магнитно-модифицированных микрокристаллов карбоната кальция
VI.4. Создание анизотропных цитозом на основе полых 274
микрокапсул, полученных с использованием магнитно модифицированных микрокристаллов арагонита и кальцита
VL4.1. Получение полых анизотропных магнитно- модифицированных микрокапсул
VI.4.2. Формирование цитозом с использованием полых анизотропных магнитно-модифицированных микрокапсул
Выводы 290
Список литературы
