Biopolym. Cell. 1998; 14(4):268-276.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0004D8
Біосенсори на основі кондуктометрії
1Солдаткін О. П., 1Дзядевич С. В., 1Корпан Я. І., 1Архипова В. М., 1Жиляк Г. А., 1Пілецький С. А., 1Сергеева Т. А., 1Панасюк Т. Л., 1Єльська Г. В.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

Abstract

Огляд присвячено аналізу власних робіт з розробки близько 20 кондуктометричних біосенсорів на основі планарних електродів та різноманітного біологічного матеріалу (ферменти, клітини, антитіла), синтетичних мембран як чутливих елементів. Висока селективність, чутливість, низька ціна, простота та експресність визначення різноманітних речовин роблять біосенсори необхідними для потреб медицини, біотехнологїі, екологи, сільського господарства та харчової промисловості. При аналізі реальних зразків неспецифічний вплив фонових електролітів можна суттєво зменшити завдяки використанню диференційного режиму вимірювань, більш концентрованих буферних розчинів, а також додаткових негативно чи позитивно заряджених мембран, які запобігають впливові буферної ємності та іонної сили розчинів і розширюють динамічний діапазон роботи сенсорів. Для створення мініатюрних імуносенсорів було запропоновано такі підходи: а) використання поліаніліну як електропровідної мітки при виз наче пні антитіл у конкурентному імуноаналізі: б) створення багатошарових структур з плівками фталоціаніну; в) використання акрилових сополімерних мембран. Обговорено переваги та недоліки розроблених кондуктометричних біосенсорів. Подальша комерціалізація таких приладів пов'язана з пошуком шляхів стабілізації чутливих мембран та суміщення тонкоплівкових технологій з нанесенням мембран у єдиному технологічному циклі.
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Gopel W, Hesse J, Zemel JN. Sensors. A comprehensive survey. Weinheim: VCH VerlagsgeseUschaft, 1991; Vol. 2, pt 1.
[2] Hall EA. Biosensors. London: Open Univ. press Milton Keynes, 1990.
[3] Schmid RD, Karube J. Biosensor and "Bioelectronics". Biotechnology. Eds H. J. Rehm, G. Reed. Weinheim: VCH VerlagsgeseUschaft, 1988. Vol. 6b: 317-365.
[4] Turner APF. Current trends in biosensor research and development. Sens Actuators. 1989;17(3-4):433–50.
[5] Wulff G. Molecular imprinting in cross-linked materials with the aid of molecular templates— a way towards artificial antibodies. Angew Chem Int Ed Engl. 1995;34(17):1812–32.
[6] Hanss M, Rey A. [Use of conductometry in the study of enzymic reactions. Urea-urease system]. Biochim Biophys Acta. 1971;227(3):630-8.
[7] Lawrence AJ. Conductimetric enzyme assays. Eur J Biochem. 1971;18(2):221-5.
[8] Lawrence AJ, Moores GR. Conductimetry in enzyme studies. Eur J Biochem. 1972;24(3):538-46.
[9] Chin W, Kroontje W. Conductivity method for determination of urea. Anal Chem. 1961;33(12):1757–60.
[10] Dumontier M, Hanss M. Mesure conductim?trique d'une activit? gluconolactonasique. Biochimie. 1974. 56(9): 1291-2.
[11] Hill CR, Tomalin G. A conductometric method for the assay of amidase and peptidase activities. Anal Biochem. 1982;120(1):165-75.
[12] Watson LD, Maynard P, Cullen DC, Sethi RS, Brettle J, Lowe CR. A microelectronic conductimetric biosensor. Biosensors. 1987-1988;3(2):101-15.
[13] Lowe CR. PCX International Patent WO 84. 03945, 1984. Chem. Abstr. 1985. 103: 19418.
[14] Arkhipova VN, Dzyadevich SV, Soldatkin AP, El'skaya AV. Enzyme biosensors for penicilline determination based on conductometric planar electrodes and pH-sensitive field effect transistor. Ukr Biokhim Zh. 1996; 68(1):26-31.
[15] Dziadevich SV, Korpan IaI, Soldatkin AP, Shul'ga AA, Strikha VI, El'skaia AV. [Use of conductometric microsensors for studying kinetic parameters of enzymes]. Ukr Biokhim Zh. 1993;65(5):47-53.
[16] Shul'ga AA, Soldatkin AP, El'skaya AV, Dzyadevich SV, Patskovsky SV, Strikha VI. Thin-film conductometric biosensors for glucose and urea determination. Biosens Bioelectron. 1994;9(3):217-23.
[17] Dzydevich SV, Shu?ga AA, Soldatkin AP, Hendji AMN, Jaffrezic-Renault N, Martelet C. Conductometric biosensors based on cholinesterases for sensitive detection of pesticides. Electroanalysis. 1994;6(9):752–8.
[18] Zhylyak GA, Dzyadevich SV, Korpan YI, Soldatkin AP, El’skaya AV. Application of urease conductometric biosensor for heavy-metal ion determination. Sens Actuators B Chem. 1995;24(1-3):145–8.
[19] Soldatkin AP, El’skaya AV, Shul’ga AA, Jdanova AS, Dzyadevich SV, Jaffrezic-Renault N, et al. Glucose sensitive conductometric biosensor with additional Nafion membrane: reduction of influence of buffer capacity on the sensor response and extension of its dynamic range. Anal Chim Acta. 1994;288(3):197–203.
[20] Shul’ga AA, Strikha VI, Soldatkin AP, El’skaya AV, Maupas H, Martelet C, et al. Removing the influence of buffer concentration on the response of enzyme field effect transistors by using additional membranes. Anal Chim Acta. 1993;278(2):233–6.
[21] oldatkin AP, El’skaya AV, Shul’ga AA, Netchiporouk LI, Nyamsi Hendji AM, Jaffrezic-Renault N, et al. Glucose-sensitive field-effect transistor with additional Nafion membrane: Reduction of influence of buffer capacity on the sensor response and extension of its dynamic range. Anal Chim Acta. 1993; 283(2): 695-701.
[22] Dziadevych SV, Soldatkin OP, Arkhypova VM, Shulha OA, Iel?ka HV. [A conductometric enzymatic glucose sensor. A search for ways to improve analytical characteristics]. Ukr Biokhim Zh. 1995;67(6):53-9.
[23] Arkhipova VN. Influence of additional positively charged polymer membranes on the analytical characteristics of conductometric glucose biosensors. Biopolym Cell. 1998; 14(3):242-5.
[24] Korpan YI, Dzyadevich SV, Zharova VP, El'skaya AV. Conductometric biosensor for ethanol detection based on whole yeast cells. Ukr Biokhim Zh. 1994;66(1):78-82.
[25] Sergeeva T, Lavrik N, Rachkov A. et al. A novel conductometric immunosensor based on tetra-terburyl-copper phtha-Iocyanine thin-films. The Fourth World Congress on Biosensors (Bangkok, Thailand, 29-31 May 1996). Bangkok, 1996: 143.
[26] Bryk MT, Burban AF, Nigmatullin RR, Melnik AP. Chemical modification of polymer membranes. Ukr Zh Polimerov. 1992;1:63-77.
[27] Panasyuk TL, Nigmaiullin RR, Piletsky SA, Bryk MT. Membranes in sensor technology. Functional materials. 1995; 1: 12-17.
[28] Piletsky SA, Piletskaya EV, Elgersma AV, Yano K, Karube I, Parhometz YP, et al. Atrazine sensing by molecularly imprinted membranes. Biosens Bioelectron. 1995;10(9-10):959–64.