Введение
Глава 1. Литературный обзор 22
1.1. Классификация и общая характеристика биосенсоров 22
1.2. Ферментные биосенсоры 42
1.3. Тканевые и микробные биосенсоры 48
1.4. ДНК сенсоры 51
1.5. Биосенсоры на основе наноматериалов 55
1.6. Биосенсоры на основе биомиметиков 64
1.7. Иммуноанализ и иммуносенсоры 83
1.7.1. Емкостные и импедиметрические иммуносенсоры 83
1.7.2. Проточные иммуносенсоры и микрофлюидные системы 86
1.7.3. Иммуносенсоры на основе меток. 88
1.8. Развитие биосенсоров/сенсоров. Проблемы и перспективы 100
Глава 2. Аппаратура и техника эксперимента 105
2.1. Оборудование и средства измерений 105
2.1.1. Оборудование для проведения электрохимических исследований 105
2.1.2. Оборудование для анализа наноматериалов 107
2.1.3. Оборудование для работы с биообъектами 108
2.1.3. Другое вспомогательное оборудование 109
2.2. Реактивы и приготовление растворов 110
2.3.Методики эксперимента 119
2.3.1. Электронно-микроскопический анализ. 119
2.3.2. Синтез и электронно-микроскопический анализ наночастиц NiO 120
2.3.3. Растровая электронная микроскопия наночастиц NiO, нанесенных на рабочую поверхность ТУЭ 128
2.3.4. Синтез различных типов наночастиц золота и серебра термохимическим методом 130
2.3.5. Синтез и электронно-микроскопический анализ наночастиц Fe3O4 131
2.3.6. Синтез, спектроскопический и электронно – микроскопический анализ различных типов нанокомпозитных частиц на основе Fe3O4 136
2.3.7. Синтез, спектроскопический и электронно-микроскопический анализ полимеров с молекулярными отпечатками холестерина на поверхности наночастиц магнетита (ПМО – МНЧ) и оксида кремния (ПМО – ОКНЧ) 154
2.3.8. Синтез полимеров с молекулярными отпечатками креатинина 160
2.3.9. Конъюгаты антител с НК на основе Fe3O4 с оксидкремниевым покрытием 160
2.3.10 Культивирование бактерий (бактериальный посев) 161
2.3.11. Антиген бактерии S. thyphi. 162
2.3.12. ПЦР анализ 162
2.3.13. ИФА анализ 163
2.3.14. Определение продуктов электропревращений наночастиц магнетита в апротонной среде с использованием фотометрического метода 164
2.3.15 Введение НЧ в культуру клеток 164
2.3.16 Определение содержания секретированных цитокинов IL1, IL6 164
2.3.17 Введение НЧ аутбредным лабораторным крысам-самкам. 165
Глава 3 Варианты бесферментных электрохимических способов и иммуносенсоров на основе наночастиц, нанокомпозитов магнетита для определения содержания патогенных микроорганизмов Salmonella typhimurium SL 7207, Escherichia coli ATCC 25992, Staphylococcus aureus B 1266 и антигена вируса кори 166
3.1. Электрохимический анализ патогенных микроорганизмов на примере S. typhi. с применением Fe3O4 в качестве метки 168
3.1.1. Определение содержания НЧ Fe3O4, поглощенных клетками 168
3.1.2. Электронно-микроскопический анализ взаимодействия бактерий S. typhi. и St. aureus с НЧ Fe3O4 170
3.1.3. Определение содержания бактерий S. typhi. с применением наночастиц Fe3O4 172
3.1.4. Результаты определения правильности и специфичности разрабатываемого способа бесферментного электрохимического иммуноанализа. Анализ реальных объектов 174
3.1.5. Определение содержания E. coli в модельных суспензиях с использованием разработанного электрохимического способа иммуноанализа 177
3.2. Электрохимический иммуносенсор для определения содержания микроорганизмов на примере E. coli с применением НК Fe3O4 в качестве метки 178
3.2.1. Электрохимическое поведение синтезированных нанокомпозитных частиц 179
3.2.2. Электронно-микроскопический анализ взаимодействия бактерий E. сoli с НЧ Fe3O4 185
3.2.3. Определение содержания бактерий E. coli с применением НК Fe3O4 189
3.2.4. Результаты определения правильности и специфичности разрабатываемого бесферментного электрохимического иммуносенсора. Анализ реальных объектов 193
3.3. Бесферментный электрохимический иммуносенсор для определения содержания патогенных микроорганизмов на примере E. coli и St. aureus с применением НК Fe3O4 в качестве метки в апротонной среде 198
3.3.1. Электрохимические превращения магнитных наночастиц и синтезированных нанокомпозитных частиц в апротонной среде 199
3.3.2. Электронно – микроскопический анализ взаимодействия бактерий E. coli и St. aureus с НЧ Fe3O4 206
3.3.3. Электрохимическое определение содержания бактерий E. coli с применением НК Fe3O4 209
3.3.4. Результаты определения правильности и специфичности разрабатываемых бесферментных электрохимических иммуносенсоров. Анализ реальных объектов 213
3.4. Бесферментный электрохимический способ определения содержания антигена вируса кори с применением конъюгатов антитело – НК магнетита с оксидкремниевым покрытием в качестве метки 215
Глава 4 Варианты бесферментных электрохимических способов и сенсоров на основе катализаторов, содержащих соединения Ni(II), Co(II) органической и неорганической природы, нанооксиды никеля(II), наночастицы серебра, золота, наносплавы, наночастицы типа ядро оболочка для определения мочевины, креатинина, холестерина 219
4.1. Методики эксперимента 220
4.1.1. Методика количественного определения мочевины, креатинина 220
4.1.2. Методика количественного определения холестерина с использованием электрода модифицированного наночастицами золота и серебра 220
4.1.3. Методика количественного определения холестерина в апротонных средах 221
4.2. Бесферментный электрохимический способ количественного определения мочевины и креатинина 222
4.2.1. Электрокатализаторы НЧ NiO 222
4.2.2. Электрокатализаторы органические соединения Ni (II) 225
4.2.3. Разработка методики хроноамперометрического селективного определения содержания мочевины в модельном растворе и образцах сыворотки крови 240
4.2.4. Хроноамперометрическое определение содержания креатинина в модельном растворе 242
4.3 Бесферментный электрохимический способ количественного определения холестерина. 247
4.3.1. Применение в качестве электрокатализаторов окисления холестерина НЧ золота и серебра 247
4.3.2 Применение в качестве электрокатализаторов окисления холестерина хлоридов никеля (II) и кобальта (II), тиоцианата калия в ДМФА 251
4.3.3 Применение в качестве электрокатализатора окисления холестерина хлорида никеля (II) в ацетонитриле 256
4.3.4 Хроноамперометрическое определение содержания холестерина в модельном растворе и образцах сыворотки крови 267
Глава 5. Вольтамперометрические методы в анализе токсичности наноматериалов 273
5.1 Электронно-микроскопический анализ взаимодействия НЧ Ag, Au или Fe3O4 с клеточной культурой WI-38 273
5.2 Кинетика поглощения наночастиц клетками 276
5.2.1 Методики количественного определения содержания НЧ Ag, Au 276
5.2.2 Поглощение НЧ Au и Ag клеточными культурами 278
5.3 Оценка жизнеспособности и цитокинного статуса клеточной культуры 280
WI - 38 в условиях воздействия НЧ Ag, Au или Fe3O4 280
5.4 Оценка пульмонотоксичности и резорбтивной токсичности частиц магнетита (Fe3O4) нано- и микрометрового диапазонов 282
Заключение 285
Список условных обозначений и сокращений 289
Список литературы 293
Приложение 1 Акт испытаний электрохимического способа иммуноанализа 339
Приложение 2 Акт испытаний электрохимического иммуносенсора 341
Приложение 3 Акт использования результатов исследовательской деятельности 343
