P'ezokeramicheskie biosensory dlya obnaruzheniya virusov, bakteriy, belkov

Abstract

Full Text

Принцип работы пьезокерамического биосенсора основан на измерении резонансной частоты колебаний биочипа. В качестве биочипа выступает пьезодиск с нанесенным на него сенсорным слоем. При подаче на биочип переменного электрического напряжения происходят механические колебания и, если частота переменного тока совпадает с частотой механических колебаний, то появляется резонанс - резкое увеличение амплитуды колебаний биочипа. Для детектирования бактерий, вирусов или белков биочип помещается в проточную жидкостную ячейку. Создание потока в проточной жидкостной ячейки увеличивает вероятность попадания мишени на поверхность биочипа, что в конечном итоге увеличивает чувствительность метода и уменьшает время проведения анализа. Сигналом для обнаружения патогена является сдвиг резонансной частоты биочипа при попадании патогена или белка на поверхность. Сигнал регистрируется в виде кривой связывания, которая отображается в ПО, и указывает концентрацию обнаруженных частиц. В качестве сенсорного слоя биосенсора выступают рецепторные молекулы, например, антитела, отвечающие за биоспецифическое связывание, и вспомогательные молекулы, обеспечивающие надёжную фиксацию и правильное расположение рецепторов. Для создания сенсорного слоя часто используются монослои на основе тиолов, которые наносят после напыления золота на пьезокерамический диск. Для достижения полной симметрии электрической схемы биочипа нами предложено оригинальное решение с использованием составного пьезокерамического биочипа. В биочипе указанной конструкции электрическое напряжение можно подавать только на внутренние электроды, а наружные электроды необходимо заземлять или держать под не изменяющимся во времени потенциалом. В этом случае достигается симметрия в геометрии биочипа, симметрия в подаче электрических напряжений, и, как следствие, полная симметрия двойных электрических слоев в приповерхностном слое. Использование симметричной конструкции биочипа существенно снижает влияние медленных процессов на границе раздела поверхность биочипа/ жидкость на регистрируемый сигнал. Для дальнейшего увеличения чувствительности биосенсора до уровня единичных патогенов необходимо использовать биочипы существенно меньших размеров с толщиной и диаметром микронных размеров.