Главная » 2014 » Сентябрь » 1 » Скачать Биосенсорные системы для целей химической и биологической безопасности. Курочкин, Илья Николаевич бесплатно
9:43 PM
Скачать Биосенсорные системы для целей химической и биологической безопасности. Курочкин, Илья Николаевич бесплатно
Биосенсорные системы для целей химической и биологической безопасности
Диссертация
Автор: Курочкин, Илья Николаевич
Название: Биосенсорные системы для целей химической и биологической безопасности
Справка: Курочкин, Илья Николаевич. Биосенсорные системы для целей химической и биологической безопасности : диссертация доктора химических наук : 02.00.15, 03.00.23 - Москва, 2003 - Количество страниц: 385 с. ил Москва, 2003 385 c. :
Объем: 385 стр.
Информация: Москва, 2003
Содержание:
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ЛИТЕРА ТУРНЫЙ ОБЗОР
1 Б И О С Е Н С О Р Ы
11 Физико-химические принципы функционирования биосенсоров
12 Типы детектирующих систем
13 Конкретные примеры электрохимических биосенсоров
14 Ферроцены как медиаторы и усилители амперометрического сигнала
15 Определение фенолов с использованием амперометрических биосенсоров
16 Анализ ингибиторов холинэстераз
17 Нейротоксичная эстераза как биомаркер токсического действия нейропатичных фосфорорганических соединений
2 Л Е Н Г М Ю Р О В С К А Я Т Е Х Н О Л О Г И Я
21 Основы технологии формирования ленгмюровских пленок
22 Ленгмюровские пленки белков
3 Б И О Х И М И Ч Е С К О Е И М И К Р О Б И О Л О Г И Ч Е С К О Е П Р И М Е Н Е Н И Е С К А Н И Р У Ю Щ Е Й З О Н Д О В О Й М И К Р О С К О П И И
31 Принципы функционирования и управления СЗМ
32 Режимы работы атомно-силового микроскопа
33 АСМ-исследованиемикробиологических объектов
34 Техника подготовки образцов для АСМ
35 АСМ-исследование различных свойств микробиологических объектов и биомолекул (механических, иммунных, биохимических, меж- и внутримолекулярных сил)
36 Манипулирование микрообъектами с помощью зонда
4 Б И О С Е Н С О Р Н Ы Й А Н А Л И З М И К Р О Б И О Л О Г И Ч Е С К И Х О Б Ъ Е К Т О В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1 Ф Е Р М Е Н Т Н Ы Е Б И О Э Л Е К Т Р О К А Т А Л И Т И Ч Е С К И Е Э Л Е К Т Р О Д Ы И М Е М Б Р А Н Ы
2 С И С Т Е М Ы Н А О С Н О В Е Т В Е Р Д О Т Е Л Ь Н О Г О К И Л О Р О Д Н О Г О Д А Т Ч И К А
3 А Н А Л И З И Н Г И Б И Т О Р О В Б Х Э
4 Б И О С Е Н С О Р Н Ы Е Э Л Е К Т Р О Д Ы Д Л Я О П Р Е Д Е Л Е Н И Я А К Т И В Н О С Т И Н Т Э
5 П О Л У Ч Е Н И Е И И С С Л Е Д О В А Н И Е Л Е Н Г М Ю Р О В С К И Х П Л Е Н О К Ф Е Р М Е Н Т О В И М Е Д И А Т О Р О В
6 П О Л У Ч Е Н И Е И И С С Л Е Д О В А Н И Е И И С С Л Е Д О В А Н И Е С В О Й С Т В Л Е Н Г М Ю Р О В С К И Х П Л Е Н О К А Н Т И Т Е Л И А П Э А Н А Л И З М И К Р О Б И О Л О Г И Ч Е С К И Х О Б Ъ Е К Т О В
7 П О Л У Ч Е Н И Е П Р Е П А Р А Т А М Е М Б Р А Н Г О Л О В Н О Г О М О З Г А
8 Э Л Е К Т Р О Д Ы Н А О С Н О В Е П Р Е П А Р А Т О В М Е М Б Р А Н Г О Л О В Н О Г О М О З Г А
9 П О Д Г О Т О В К А И П Р О В Е Д Е Н И Е А Ф Ф И Н Н О Г О Ф Е Р М Е Н Т О М Е Т Р И Ч Е С К О Г О А Н А Л И З А РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
1 Ф Е Р М Е Н Т Н Ы Е Б И О С Е Н С О Р Н Ы Е С И С Т Е М Ы Д Л Я Ц Е Л Е Й Х И М И Ч Е С К О Й Б Е З О П А С Н О С Т И
11 Системы регистрации пероксида водорода -Потенциометрические сенсоры -Амперометрические сенсоры
12 Системы регистрации кислорода
13 Системы регистрации фенола
14 Ферментные биосенсорные системы для определения ингибиторов холинэтераз - Выбор условий проведения ингибиторного анализа на основе ферментов: теоретическое рассмотрение - Потенциометрические биосенсоры - Амперометрическая проточно-инжекционная система - Оптоволоконная система анализа ингибиторов холинэстераз - Анализ смесей ингибиторов
15 Биосенсорная система для определения активности нейротоксичной эстеразы
16 Анализ опиоидных пептидов с использованием тирозиназных сенсоров
2 П О Л У Ч Е Н И Е С Т А Б И Л Ь Н Ы Х Б И О К А Т А Л И Т И Ч Е С К И Х И А Ф Ф И Н Н Ы Х П О К Р Ы Т И Й С И С П О Л Ь З О В А Н И Е М Л Е Н Г М Ю Р О В С К О Й Т Е Х Н О Л О Г И И
21 Синтез и исследование поверхностно-активных и структурных свойств новых амфифильных полиэлектролитов
22 Формирование белковых пленок на основе АПЭ
23 Исследование пространственного распределения и физико-химических свойств белковых молекул в пленках на основе АПЭ
24 Ленгмюровские пленки ферментов и фермент-медиаторных комплексов - Ленгмюровские пленки глюкозооксидазы - Ленгмюровские пленки моноаминоксидазы - Бифункциональные ленгмюровские пленки ПФ и ГО
25 Ленгмюровские пленки антител
3 НОВЫЕ «УЗНАЮЩИЕ» ЭЛЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ ЛЕНГМЮРОВСКИХ ПЛЕНОК И РЕЦЕПТОРОВ
31 Аффинный ферментометрический формат анализа,
32 Анализ нейролептиков фенотиазинового рядя с использованием тирозингидроксилазы
33 Рецепторные сенсоры для анализа наркотических анальгетиков
34 Микрогравиметрические сенсоры
Введение:
Интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства, бурный рост народонаселения Земли на рубеже 1^ -а 1\ веков, изменение геополитической обстановки привели к заметному изменению экологической обстановки на планете, распространению новых и возвращению старых особо опасных инфекционных заболеваний человека, животных и растений. Это привело к формированию фактически новых концепций безопасного развития современного общества. Важнейшим компонентом этих концепций является мощное информационное обеспечение.Информационное обеспечение включает в себя точное знание динамики изменения химических, биохимических и микробиологических составляющих окружающей среды. Таким образом, существует задача создания новых эффективных технологий быстрого и высоко специфического контроля за основными химическими, биохимическими и микробиологическими параметрами окружающей среды, оценки качества пищевых продуктов и кормов для животных, а также развития методов быстрого и высоко специфического контроля за основными физиологическими и биохимическими параметрами человеческого организма. М о ж н о сказать, что эффективная диагностика будет важнейшим фактором, определяющим безопасное развитие общества в 21 веке.Одним из перспективных путей развития диагностических систем для указанных выше целей является создание биосенсоров и биоаналитических систем. Биосенсорные системы, содержащие в качестве "узнающих" элементов биомакромолекулы, клетки и клеточные органеллы, способны обеспечить высокочувствительный и быстрый анализ химических соединений и микробиологических объектов с аналитическими и эксплуатационными характеристиками, недостижимыми при использовании обычных химических сенсоров и физических систем регистрации.Разработка новых биосенсорных систем - это комплексная научно-техническая задача, включающая в себя: 1) . Создание технологий изготовления материалов и покрытий, обеспечивающих специфическое «узнавание» требуемого аналита и преобразование сигнала от биологического "узнающего" элемента в изменение характеристик соответствующего детектора; 2) . Получение стабильных и стандартных препаратов собственно биологических "узнающих" элементов (ферментов, антител, рецепторов, молекул нуклеиновых кислот, клеток и клеточных органелл); 3). Создание технологий изготовления детектирующих элементов биосенсоров, обеспечивающих быструю, чувствительную и воспроизводимую регистрацию соответствующих физических свойств системы.Успешное развитие биотехнологии и микроэлектроники, электрохимии и физики твердого тела позволило сформировать научно-техническую и технологическую базу для решения второй и, во многом, третьей составляющих решения задачи создания новых биосенсорных систем. В тоже время, проблема изготовления биоспецифических материалов и покрытий для биосенсоров, далека от окончательного решения. Поэтому, усилия многих отечественных и зарубежных лабораторий, научно-производственных центров и фирм направлены на поиск новых методов и технологий формирования стабильных и высокоактивных покрытий и материалов, способных к высоко специфическому узнаванию требуемых аналитов и эффективному преобразованию сигнала в изменении свойств детектора и, соответственно, детальному изучению их структурно-функциональных особенностей.Кроме того, для создания диагностических систем, отвечающих современным требованиям, необходимо подняться на более высокий уровень чувствительности, специфичности, быстродействия и технологичности. А это, в свою очередь, требует исследования возможностей новых «узнающих» или рецепторных систем, систем усиления специфического сигнала, методов формирования и структурной организации аффинных и каталитических покрытий и поверхностей, систем регистрации специфического аналитического отклика, методов проведения анализа и обработки его результатов (другими словами, форматов анализа), созданию новых принципов получения и обработки аналитической информации.Именно в этих рамках и осуществлялась постановка данной работы, формулировались ее цели и задачи. Следует отметить, что к моменту постановки настоящей работы практически отсутствовали исследования возможностей современной нанотехнологии для создания новых биосенсоров, особенно таких ее составляющих, как ленгмюровская технология и сканирующая зондовая микроскопия.Кроме того, в открытой печати не было информации о более или менее эффективных биосенсорных системах для определения и идентификации патогенных микроорганизмов и токсинов, сильных экотоксикантов, основных метаболитов (за исключением глюкозы) и физиологически активных веществ.Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является создание новых биосенсорных систем для целей химической и биологической безопасности с использованием современных достижений нанотехнологии и инженерной энзимологии.В плане химической безопасности основное внимание было уделено созданию методов своевременного определения: а) нейротоксинов и последствий их воздействия, б) нейротропных соединений, включая наркотические анальгетики, нейролептики, эндогенные тирозин содержащие пептиды.В плане биологической безопасности были рассмотрены различные подходы для определения патогенных микроорганизмов различных таксономических групп и токсинов.Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи.1. Разработка и исследование возможностей новых ферментных биосенсорных систем для целей химической безопасности, включая: - проточно-инжекционные амперометрические биосенсорные анализаторы для определения ингибиторов холинэстераз, холина и собственно холинэстераз ; - тирозиназные электроды для определения фенола, тирозина и тирозин содержащих опиоидных пептидов; - биосенсоры для определения активности нейротоксичной эстеразы в крови и тканях человека и животных, а также для оценки нейротоксичного потенциала химических соединений; - лакказный электрод для определения полифенольных соединений в органической фазе; - семейство биоэлектрокаталигических сенсоров для определения холина, активности холинэстераз и различных нейротоксинов; - оптоволоконные сенсорные системы на основе твердотельного кислородного датчика для определения ингибиторов холинэстераз и других экотоксикантов; - различные форматы анализа многокомпонентных смесей ингибиторов холинэстераз.2. Получение и исследование структурных и физико-химических свойств биокаталитических и аффинных покрытий на основе ленгмюровских пленок с использованием амфифильных полиэлектролитов.3. Разработка аффинных биосенсорных систем на основе ленгмюровских пленок фермент-полиэлектролитных комплексов для целей химической безопасности, включая новый аффинный ферментометрический формат анализа нейротоксинов и других ингибиторов ферментов, а также анализ нейролептиков фенотиазинового ряда с использованием тирозингидроксилазы.4. Разработка аффинных биосенсорных систем с использованием препаратов рецепторов нейромедиаторов.5. Разработка аффинных биосенсорных систем на основе использования ленгмюровских пленок антител и амфифильных полиэлектролитов, методов сканирующей зондовой микроскопии и микрогравиметрических подходов для целей биологической безопасности.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Можно выделить три основных области, знание которых потребовалось в настоящей работе для решения комплексной задачи создания биосенсорных систем для целей химической и биологической безопасности: 1. принципы работы и основные достжения в создании биосенсорных систем; 2. методы нанотехнологии: ленгмюровская технология и сканирующая зондовая микроскопия; 3. проблемы анализа экотоксикантов и патогенных микроорганизмов.
