Формирование и физико-химические свойства привитых рецепторных слоев микромеханических и пьезокварцевых сенсоров
Подавляющее большинство работ в области микромеханических сенсоров в настоящее время носит иллюстративный характер и посвящено определению отдельно взятого аналита с помощью соответствующего селективного комплексообразующего реагента, иммобилизованного на поверхности кантилевера. Влияние способа иммобилизации и структуры образующегося привитого слоя на величину аналитического сигнала и, как… Читать ещё >
Содержание
- 1. Введение
- 2. Обзор литературы
- 2. 1. Принцип работы микромеханических устройств
- 2. 2. Микромеханические сенсоры и измерительные устройства
- 2. 3. Аптамеры
- 2. 4. Сенсоры для определения тромбина с рецепторным слоем на основе тромбин-связывающего аптамера
- 2. 4. 1. Электрохимические сенсоры
- 2. 4. 2. Пьезокварцевые сенсоры
- 3. 1. Реагенты
- 3. 2. Методы исследования
- 3. 2. 1. Измерение поверхностного натяжения
- 3. 2. 2. Пьезокварцевое микровзвешивание
- 3. 2. 3. Регистрация спектров поглощения
- 3. 2. 4. Получение и обработка микрофотографий
- 3. 2. 5. Атомно-силовая микроскопия
- 3. 2. 6. Масс-спектрометрия
- 3. 3. Методики
- 3. 3. 1. Иммобилизация 3-аминопропилтриэтоксисилана на поверхности кантилевера
- 3. 3. 2. Синтез 3-аминопропилсилатрана
- 3. 3. 3. Иммобилизация белков на поверхности кантилевера
- 3. 3. 4. Очистка пьезокварцевого кристалла
- 3. 3. 5. Иммобилизация тромбин-связывающего аптамера на поверхности электродов пьезокварцевого кристалла
- 3. 3. 6. Проведение адсорбционных измерений
- 3. 3. 7. Синтез копъюгатов тромбина с наночастицами серебра, стабилизированными меркаптоянтарной кислотой
- 3. 3. 8. Синтез копъюгатов тромбина с наночастицами серебра и золота, стабилизированными хитозаном
- 3. 3. 9. Спектрофотометрическое определение концентрации тромбина по методу Брэдфорд
- 4. 1. Химическое модифицирование кантилевера
- 4. 1. 1. Модифицирование 4-аминотиофенолом
- 4. 1. 2. Модель изменения поверхностного натяжения на межфазной границе твердое тело — жидкость в процессе адсорбции
- 4. 1. 3. Модифицирование 3-аминопропилтриэтоксисиланом
- 4. 1. 4. Модифицирование 3-аминопропилсилатраном
- 4. 1. 5. Модифицирование глутаровым альдегидом
- 4. 1. 6. Иммобилизация белков на поверхности кантилевера
- 4. 1. 7. Влияние природы модификатора на изменение поверхностного натяжения в процессе сорбции
- 4. 2. Агрегация лизоцима на поверхности кантилевера
- 4. 3. Иммунохимический микромеханический сенсор для определения морфина
- 4. 4. Микромеханический сенсор для определения тромбина
- 4. 5. Пьезокварцевый сенсор для определения тромбина
- 4. 5. 1. Подготовка кристалла к проведению адсорбционных измерений
- 4. 5. 2. Иммобилизация тромбин-связывающего аптамера на поверхности пьезокварцевого резонатора
- 4. 5. 3. Оптимизация состава буферного раствора
- 4. 5. 4. Оптимизация состава регенерирующего раствора
- 4. 5. 5. Адсорбция тромбина на поверхности пьезокварцевого резонатора, покрытой тромбин-связывающим аптамером
- 4. 5. 6. Синтез наночастиц серебра и золота
- 4. 5. 7. Иммобилизация тромбина на поверхности наночастиц серебра и золота
- 4. 5. 8. Адсорбция конъюгатов тромбина е наночастицами серебра и золота на поверхности пьезокварцевого резонатора, покрытой тромбин-связывающим аптамером
Формирование и физико-химические свойства привитых рецепторных слоев микромеханических и пьезокварцевых сенсоров (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Одним из активно развивающихся приложений метода химического модифицирования поверхности является разработка химических и биосенсоров — аналитических устройств, включающих взаимодействующий с определяемым веществом рецепториый слой, тесно связанный или интегрированный с физическим преобразователем [1].
Каждый из известных сегодня типов сенсоров (электрохимические, полупроводниковые, оптические, масс-чувствительные и т. д.) обладает своими достоинствами и недостатками, поэтому представляет интерес не только совершенствование рецепторов известных типов, но и разработка новых селективных высокочувствительных сенсорных систем, раскрытие их потенциальных возможностей и преимуществ.
Селективность сенсора определяется наличием на поверхности преобразователя прочно зафиксированного слоя функциональных групп или молекул, способных специфично и, желательно, обратимо взаимодействовать с определяемым веществом — анали-том. Создание такого рецепторного слоя — необходимое, но не достаточное условие эффективности сенсора [2].
Начиная с 1950;х годов практически единственными реакциями, используемыми для специфического определения концентрации биологически активных соединений, были взаимодействие антиген-антитело и гибридизация ДНК. Затем, после открытия Элингтоном в 1990 г. «аптамеров» [3] - короткоцепочечных одпотяжевых олиго-нуклеотидов, способных к селективному, а в некоторых случаях и специфичному, связыванию с определенными биологически активными соединениями, — появилась возможность использования альтернативных комплексообразователей в составе рецепторного слоя сенсоров. Опубликованные работы, посвященные применению аптамеров в сенсорах, носят пока преимущественно иллюстративный характер, и подробных сведений о поведении аптамеров на рабочей поверхности сенсоров получено пока немного. Вместе с тем, знание строения и свойств привитых слоев аптамеров на поверхности рецептора позволит разработать более эффективные методики экспрессного определения различных биологически активных соединений в многокомпонентных объектах. Хорошо алгоритмизированный способ получения индивидуальных аптамеров (процедура SELEX, предложенная Элингтоном) в сочетании со сведениями о поведении иммобилизованных аптамеров в перспективе может создать предпосылки для разработки унифицированных методик экспресс-определения большого числа аналитов.
Наряду с открытием аптамеров в последние десятилетия произошел технологический прорыв в области изготовления кремниевых микроконсолей (кантилеверов) для атомно-силовой микроскопии, позволивший создать чувствительные тепловые, магнитные, масс-сенсоры. Успешное использование кантилеверов для детектирования самых разных физических взаимодействий открывает широкие перспективы создания на их основе принципиально нового кла! сса химических сенсоров — так называемых микромеханических сенсоров [4−7], в которых регистрируется изменение поверхностного натяжения на границе рецептор — окружающая среда. Потенциальные возможности микромеханических сенсоров и области, в которых возможно их наиболее эффективное применение, еще только предстоит выяснить.
Подавляющее большинство работ в области микромеханических сенсоров в настоящее время носит иллюстративный характер и посвящено определению отдельно взятого аналита с помощью соответствующего селективного комплексообразующего реагента, иммобилизованного на поверхности кантилевера [4−7]. Влияние способа иммобилизации и структуры образующегося привитого слоя на величину аналитического сигнала и, как следствие, па чувствительность и другие характеристики сенсора зачастую систематически не исследуется. Также редко обсуждаются механизмы процессов, приводящих к изменению поверхностного натяжения в области привитого слоя. Лишь в самое последнее время начали появляться работы [8, 9], свидетельствующие об определяющем влиянии расположения молекул реагентов в привитом слое на экспериментально определяемую величину отклика сенсораповерхностного натяжения на границе рецепторного слоя с анализируемым раствором. Это позволяет предположить, что микромеханические устройства на основе кантилеверов могут служить не только в качестве средств инструментального экспресс-анализа, но и в качестве инструментов для изучения привитых слоев и физико-химических процессов в приповерхностном слое. Поэтому выявление того, какую информацию о них можно получить с помощью микромеханических устройств на основе кантилеверов, является, несомненно, интересной и актуальной в фундаментальном аспекте задачей.
Для этого необходимо на примере использования различных модификаторов поверхности и адсорбатов выявить основные закономерности возникновения аналитического сигнала в микромеханических сенсорах и установить степень влияния различных процессов, протекающих в привитых слоях, на поверхностное натяжение.
В связи с этим, основной целью работы было изучение физико-химических процессов в привитых рецепторных слоях микромеханических и пьезокварцевых сенсоров.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
1. Изучение динамики изменения поверхностного натяжения привитого слоя в процессах модифицирования кантилевера на примере иммобилизации различных белков с помощью метода химической сборки на поверхности. Выявление вклада латеральных межмолекулярных взаимодействий в привитых слоях в поверхностное натяжение.
2. Изучение динамики изменения поверхностного натяжения в процессе структурной организации привитого слоя молекул лизоцима.
3. Разработка методов создания рецепторных слоев микромеханических сенсоров, способных к эффективному генерированию аналитического сигнала при селективной сорбции определяемого вещества.
4. Изучение аналитических характеристик модельных микромеханических сенсоров для определения тромбина (одного из ключевых ферментов системы свертывания крови), морфина и антител к морфину.
5. Изучение комплексообразующей способности тромбин-связывающего аптамера, иммобилизованного на поверхности золота. Создание модельного пьезокварцевого сенсора для определения тромбина и оптимизация методики определения тромбина в модельных растворах, имитирующих сыворотку крови. Поиск способов увеличения чувствительности разработанного сенсора.
6. Сравнительный анализ эффективности микромеханических и пьезокварцевых t сенсоров.
2. Обзор литературы.
Основной целыо настоящей работы является изучение физико-химических процессов на поверхности рецепторов микромеханических и пьезокварцевых сенсоров, происходящих с участием традиционных (ш-замегценных алкилтиолов и алкилсиланов) и новых модификаторов поверхности (аптамеров и 0)-замешенных алкилсилатранов). В связи с этим, основное внимание в обзоре литературы уделено, во-первых, принципам работы и наиболее существенным достижениям в области разработки микромеханических устройств и, во-вторых, аптамерам: их структуре, свойствам и использованию аптамеров в сенсорах различных типов.
5. Выводы.
1. Установлены закономерности изменения поверхностного натяжения на границах раздела золото/метанол, золото/вода, кремний/вода в процессах физической адсорбции и хемосорбции некоторых белков и низкомолекулярных модификаторов поверхности, определены характерные времена протекания этих процессов. Предложена модель, описывающая зависимость поверхностного натяжения от степени заполнения поверхности адсорбатом при различных способах распределения молекул в приповерхностном слое.
2. Показано, что хемосорбция 3-аминопропилсилатрана на окисленной кремниевой поверхности протекает последовательно в две стадии: быстрое взаимодействие 3-аминопропилсилатрана с поверхностными силанольными группами и последующий медленный гидролиз с выделением триэтаноламина. Основываясь на различии скоростей стадий, была предложена методика модифицирования поверхности кремния 3-аминопропилсилатраном, позволяющая избежать образования поли-силоксановых слоев.
3. Обнаружена агрегация лизоцима, иммобилизованного на поверхности золота, кремния и слюды, происходящая в условиях, при которых агрегация белка в растворе не наблюдается — рН 3,0, комнатная температура. Показано, что при высокой плотности прививки ковалентное закрепление молекул лизоцима не препятствует агрегации. Агрегация иммобилизованного лизоцима протекает в две стадии: конформационный переход в молекуле белка и собственно образование агрегатов.
4. Показана возможность создания микромеханичсских иммуносенсоров для обнаружения антител к морфину в сыворотке крови. Разработан сенсор для определения концентрации морфина в водных растворах в диапазоне концентраций 3−50 мкг/мл.
5. Показано, что в точке падения лазерного луча в процессе модифицирования возможно протекание побочных реакций, приводящих к образованию полимолекулярных слоев на поверхности кантилевера.
6. Определена константа связывания тромбина с иммобилизованным аптамером 5'-HS-T (CH2CH20)6T5CCAACGGTTGGTGTGGTTGG-3', Кь = 0,047 нМ-1.
7. Разработан сенсор для проточно-игокекционного определения тромбина в модельных растворах в диапазоне концентраций 10−500 нМ с относительной погрешностью, не превышающей 10%. Установлено, что продолжительность стабильной работы сенсора составляет 60 суток (-200 измерений). Показано, что присутствие 40-кратного избытка бычьего сывороточного альбумина не мешает определению тромбина.
8. Установлено, что тромбин может быть иммобилизован на наночастицах серебра, стабилизированных меркаптоянтарной кислотой, а также на наночастицах серебра и золота, стабилизированных хитозаном. Полученные конъюгаты обладают способностью к связыванию с аптамером и могут быть использованы для увеличения чувствительности сенсора для определения тромбина.
Список литературы
- Кагтралл Р.В. Химические сенсоры. М.: Научный мир. 2000. 144 с.
- Лисичкин Г. В., Фадеев А. Ю., Сердан А. А., Нестеренко П. Н., Мингалев П. Г., Фурман Д. Б. Химия привитых поверхностных соединений. М.: Физматлит. 2003. 592 с.
- Ellington A.D., Szostak J.W. In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands. //Nature. 1990. V. 346. P. 818−822.
- Fritz J., Bailer M.K., Lang H.P., Rothuizen H., Vettiger P., Meyer E., Guntherodt H.-J., Gerber Ch., Gimzewski J.K. Translating biomolecular recognition into nanomechanics. // Science. 2000. V. 288. P. 316−318.
- Raiteri R., Grattarola M., Bcrger R. Micromechanics senses biomolecules. // Mat. Today. 2002. V. 5. Iss. 1. P. 22−29.
- Lavrik N.V., Sepaniak M.J., Datskos P.G. Cantilever transducers as a platform for chemical and biological sensors. // Rev. Sci. Inst. 2004. V. 75. Iss. 7. P. 2229−2253.
- Ziegler C. Cantilever-based biosensors. // Anal. Bioanal. Chem. 2004. V. 379. P. 946−959.
- Braun Т., Backmann N., Vogtli M., Bietsch A., Engel A., Lang H.-P., Gerber C., Hegner M. Conformational change of bacteriorhodopsin quantitatively monitored by microcantilever sensors. // Biophys. J. 2006. V. 90. Iss. 8. P. 2970−2977.
- Backmann N., Zahnd C., Huber F., Bietsch A., Pluckthun A., Lang H.-P., Guntherodt H.-J., Hegner M., Gerber C. A label-free immunosensor array using single-chain antibody fragments. //Proc. Natl. Ac. Sci. 2005. V. 102. Iss. 41. P. 14 587−14 592.
- Binnig G., Quate C., Gerber C. Atomic force microscope. // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 56. P. 930−933.
- Devoe D.L., Pisano A.P. Modeling and optimal design of piezoelectric cantilever microactuators. // J. Microelectrochem. Sys. 1997. V. 6. Iss. 3. P. 266−270.
- Piekarski В., Devoe D.L., Dubey M., Kaul R., Conrad J. Surface micromachined piezoelectric resonant beamfilters. // Sens. Act. A: Phys. 2001. V. 91. Iss. 3. P. 313−320.
- Porter T.L., Eastman M.P., Pace D.L., Bradley M. Sensor based on piezoresistive microcantilever technology. // Sens. Act. A: Phys. 2001. V. 88. Iss. 1. P. 47−51.
- Hagleitner C., Hierlemann A., Lange D., Kummer A., Kerness N., Brand O., Baltes H. Smart single-chip gas sensor microsystem. // Nature. 2001. V. 414. Iss. 6861. P. 293−296.
- Zlatanova J., Lindsay S.M., Leuba S.H. Single molecule force spectroscopy in biology using the atomic force microscope. // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2000. V. 74. P. 37−61.
- Ratto T.V., Langry K.C., Rudd R.E., Balhorn R.L., Allen M.J., McElfresh M.W. Force spectroscopy of the double-tethered concanavalin-A mannose bond. // Biophysical Journal. 2004. V. 86. P. 2430−2437.
- Tycko R. Insights into the amyloid folding problem from solid-state NMR. // Biochemistry. 2003. V. 42. Iss. 11. P. 3151−3159.
- Strunz Т., Oroszlan K., Schafer R., Guntherodt H.-J. Dynamic force spectroscopy of single DNA molecules. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. V. 96. P. 1 127 711 282.
- Willemsen O.H., Sncl M.E., Cambi A., Greve J., De Grooth B.G., Figdor C.G. Bimolecular interactions measured by atomic force microscopy. // Biophysical Journal. 2000. V. 79. P. 3267−3281.
- Gupta A., Akin D., Bashir R. Single virus particle mass detection using microresonators with nanoscale thickness. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. Iss. 11. P. 19 761 978.
- Ilic В., Yang Y., Craighead H.G. Virus detection using nanoelectromechanical devices. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. Iss. 13. P. 2604−2606.
- Yaminsky I.V., Kiselev G.A. Scanning probe microscopy of biomacromolecules: instrumentation and experiments. // Frontiers of multifunctional integrated nanosystems. Kluwer Academic Publishers. 2004. P. 123−130.
- Ilic В., Czaplewski D., Zalalutdinov M., Craighead H.G. Single cell detection with micromechanical oscillators. // J. Vacuum Sci. Technol. B. 2001. V. 19. Iss 6. P. 2825−2828.
- Ono Т., Li X., Miyashita H., Esashi M. Mass sensing of adsorbed molecules in sub-picogram sample with ultrathin silicon resonator. // Rev. Sci. Instrum. 2003. V. 74. Iss. 3. P. 1240−1246.
- Nugaeva N., Gfeller K.Y., Backmann N., Lang H.P., Duggelin M., Hegner M. Micromechanical cantilever array sensors for selective fungal immobilization and fast growth detection. // Biosensors and Bioelectronics. 2005. V. 21. P. 849−856.
- Gfeller K.Y., Nugaeva N., Hegner M. Rapid biosensor for detection of antibiotic-selective growth of Escherichia coli. // Applied and Environmental microbiology. 2005. V. 71. Iss. 5. P. 2626−2631.
- Gfeller K.Y., Nugaeva N., Hegner M. Micromechanical oscillators as rapid biosensor for the detection of active growth of Escherichia coli. // Biosensors and Bioelectronics. 2005. V. 21. P. 528−533.
- Berger R., Fabian J.-H. Thermal analysis of nanogram quantities using a micromechanical cantilever sensor. // Proc. 30th North American Thermal Society Conference. Pittsburgh (USA), 23−25 September 2002. P. 68−73.
- Wickramasinghe H.K. Progress in scanning probe microscopy. // Acta Mater. 2000. V. 48. Iss. l.P. 347−358.
- Ilic B. Using a nanomechanical cantilever and atomic force microscopy to measure bacterial cell mass. // Microscopy and Analysis. 2003. P. 9−17.
- Tamayo J., Humphris A.D.L., Malloy A.M., Miles M.J. Chemical sensors and biosensors in liquid environment based on microcantilevers with amplifed quality factor. // Ultramicroscopy. 2001. V. 86. Iss. 1−2. P. 167−173.
- Su M., Li S., Dravid V.P. Microcantilever resonance-based DNA detection with nanoparticle probes. // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. Iss. 20. P. 3562−3564.
- Ekinci K.L., Yang Y.T., Roukes M.L. Ultimate limits to inertial mass sensing based upon nanoelectromechanical systems. // J. Appl. Phys. 2004. V. 95. Iss. 5. P. 26 822 689.
- Naik Т., Longmire E.K., Mantell S.C. Dynamic response of a cantilever in liquid a solid wall. // Sens. Act. A. Phys. 2003. V. 102. Iss. 3. P. 240−254.
- Dring A.L., Jones B.E. Integrated on-line multisensing of fluid flow using a mechanical resonator. // Sensors and Actuators. 2000. V. 85. Iss. 1. P. 275−279.
- Sugawara Y., Ishizaka Т., Morita S., Imai S., Mikoshiba N. Simultaneous observation of atomically resolved AFM/STM images of a graphite surface. // Jpn. J. Appl. Phys. 1990. V. 29. Iss. 1. P. L157-L159.
- Hochwitz Т., Henning A.K., Levery C. Imaging integrated circuit dopant profiles with force-based scanning Kelvin probe microscope. // J.Vac.Sci.Technol. B. 1996. V. 14. Iss. l.P. 440−446.
- Saens J.J., Garcia N., Grutter P., Meyer E., Heinzelmann H., Wiezendanger R., Rosenthaler L., Hidber H.R., Guntherodt H.J. Observation of magnetic forces by the atomic force microscope. // J. Appl. Phys. 1987. V. 63. P. 4293−4295.
- Martin Y., Wickramasinghe H.K. Magnetic imaging by «force microscopy» with 1000-A resolution. // Appl. Phys. Lett. 1987. V. 50. Iss. 20. P. 1455−1457.
- Majumdar A., Lai J., Chandrachood M., Nakabeppu O., Wu Y., Shi Z. Thermal imaging by atomic force microscopy using thermocouple cantilever probes. // Rev. Sci. Instrum. 1995. V. 66. Iss. 6. P. 3584−3591.
- Berger R., Gerber C., Lang H.-P., Gimzewski J.K. Micromechanics: A Toolbox for Femtoscale Science: «Towards a Laboratory on a Tip». // Microelectronic Engineering. 1997. V. 35. Iss. 1. P. 373−379.
- Subramanian A., Oden P.I., Kennel S.J., Jacobson K.B., Warmack R.J., Thundat Т., Doktycz M.J. Glucose biosensing using an enzyme-coated microcantilever. // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. Iss. 2. P. 385−387.
- Gimzewski J.K., Gerber C., Meyer E., Schlittler R.R., Observation of a chemical reaction using a micromechanical sensor. // Chem. Phys. Lett. 1994. V. 217. P. 589 594.
- Stoney G.G. The tension of metallic films deposited by electrolysis. // Proc. R. Soc. London A. 1909. V. 82. P. 172−175.
- Preissig F.J. Applicability of the classical curvature-stress relation for thin films on plate substrates. // J. Appl. Phys. 1989. V. 66. P. 4262−4268.
- Godin M., Tabard-Cossa V., Grutter P. Quantitative surface stress measurements using a microcantilever. // Appl. Phys. Lett. 2001. Vol. 79, Iss. 4. P.551−553.
- Berger R., Delamarche E., Lang H.P., Gerber C., Gimzewski J.K., Meyer E., Guntherodt H.-J. Surface stress in the self-assembly of alkanethiols on gold probed by a force microscopy technique. // Appl. Phys. A. 1998. V. 66. P. 55−59.
- Raiteri R., Butt H.-J., Grattarola M. Changes in surface stress at the liquid/solid interface measured with a microcantilever. // Electrochim. Acta. 2000. V. 46. P. 157−163.
- Godin M., Williams P.J., Tabard-Cossa V., Laroche O., Beaulieu L.Y., Lennox R.B., Grutter P. Surface stress, kinetics, and structure of alkanethiol self-assembled monolayers. // Langmuir. 2004. V. 20. Iss. 17. P. 7090−7096.
- Hansen A.G. In situ scanning tunneling microscopy and microcantilever investigations of yeast cytochrome с on gold. // Ph.D. theses. Department of Chemistry Technical University, Denmark. 2002. 141 p.
- Lavrik N.V., Tipple C.A., Sepaniak M.J., Datskos P.G. Gold nano-structured for transduction of biomolecular interactions into micrometer scale movements. // Biomedical Microdevices. 2001. V. 3. Iss. 1. P. 35−44.
- Quist F., Tabard-Cossa V., Badia A. Nanomechanical cantilever motion generated by a surface-confined redox reaction. // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. Iss. 39. P. 10 691−10 695.
- Pinnaduwage L.A., Boiadjiev V., Hawk J.E., Thundat T. Sensitive detection of plastic explosives with self-assembled monolayer-coated microcantilevers. // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 83. Iss. 7. P. 1471−1473.
- Datskos P.G., Sauers I. Detection of 2-mercaptoethanol using gold-coated micromachined cantilevers. // Sensors and Actuators B. 1999. V. 61. Iss. 1. P. 75−82.
- Ji H.-F., Hansen K.M., Hu Z., Thundat T. Detection of pH variation using modified microcantilever sensors. // Sensors and Actuators B. 2001. V. 72. Iss. 3. P. 233−238.
- Ji H.-F., Finot E., Dabestani R., Thundat Т., Brown G.M., Britt P.F. A novel selfassembled monolayer (SAM) coated microcantilever for low level cesium detection. // Chem. Commun. 2000. P. 457−458.
- Ji H.-F., Thundat Т., Dabestani R" Brown G.M., Britt P.F., Bonnesen P.V. Ultrasensitive detection of CrO/" using microcantilever sensor. // Anal. Chem. 2001. V. 73. Iss. 7. P. 1572−1576.
- Ji H.-F., Yan X., McShane M.J. Experimental and theoretical aspects of glucose measurement using a microcantilever modified by enzyme-containing polyacrylamide. // Diabetes Technol. Ther. 2005. V. 7. Iss. 6. P. 986−995.
- Wu G., Ji H., Hansen K., Thundat Т., Datar R., Cote R., Hagan M.F., Chakraborty A.K., Majumdar A. Origin of nanomechanical cantilever motion generated from biomolecular interactions. // PNAS. 2001. V. 98. Iss. 4. P. 1560−1564.
- Moy V.T., Florin E.L., Gaub H.G. Intermolecular forces and energies between ligands and receptors. // Sciencc. 1994. V. 266. P. 257−259.
- Ji H.-F., Thundat T. In situ detection of calcium ions with chemically modified microcantilevers. // Biosens. Bioelectron. 2002. V. 17. P. 337−343.
- Guanghua W., Datar 11.R., Hansen K.M., Thundat Т., Cote R.J., Majumdar A. Bioassay of prostate-specific antigen (PSA) using microcantilevers. // Nature Biotechnology. 2001. V. 19. P. 856−860.
- Raiteri R., Grattarola ML, Butt H.-J., Skladal P. Micromechanical cantilever-based biosensors. // Sensors and Actuators B. 2001. V. 79. Iss. 2. P. 115−126.
- Grogan C., Raiteri R., O’Connor G.M., Glynn T.J., Cunningham V., Kane M., Charlton M., Leech D. Characterisation of an antibody coated microcantilever as a potential immunobased biosensor. // Biosens. Bioelectron. 2002. V. 17. P. 201−207.
- Arntz Y., Seelig J.D., Lang H.P., Zhang J., Hunziker P., Ramseyer J.P., Meyer E., Hegner M., Gerber Ch. Label-free protein assay based on a nanomechanical cantilever array. //Nanotechnology. 2003. V. 14. P. 86−90.
- Dutta P., Tipple С.Л., Lavrik N.V., Datskos P.G., Hofstetter H., Hofstetter O., Sepaniak M.J. Enantioselective sensors based on antibody-mediated nanomechanics. // Analytical Chemistry. 2003. V. 75. Iss. 10. P. 2342−2348.
- Yan X., Xu X.K., Ji H.-F. Glucose oxidase multilayer modified microcantilevers for glucose measurement. // Anal. Chem. 2005. V. 77. Iss. 19. P. 6197−6204.
- Pei J., Tian F., Thundat T. Glucose biosensor based on the microcantilever. // Anal. Chem. 2004. V. 76. Iss. 2. P. 292−297.
- Marie R., Jensenius H., Thaysen J., Christensen C.B., Boisen A. Adsorption kinetics and mechanical properties of thiol-modified DNA-oligos on gold investigated by microcantilever sensors. // Ultramicroscopy. 2002. V. 91. P. 29−36.
- Yang M., Yau H.C.M., Chan H.L. Adsorption kinetics and ligand-binding poperties of thiol-modifed double stranded DNA on a gold surface. // Langmuir. 1998. V. 14. P. 6121−6129.
- Hagan M.F., Majumdar A., Chakraborty A.K. Nanomechanical forces generated by surface grafted DNA. //J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. P. 10 163−10 173.
- Liu F., Zhang Y., Ou-Yang Z.-C. Flexoelectric origin of nanomechanic deflection in DNA microcantilever system. // Biosens. Bioelectron. 2003. V. 18. P. 655−660.
- Savran C.A., Knudsen S.M., Ellington A.D., Manalis S.R. Micromechanical detection of proteins using aptamer-based receptor molecules. // Anal Chem. 2004. V. 76. Iss. 11. P. 3194−3198.
- Moulin A.M., O’Shea S.J., Badley R.A., Doyle P., Welland M.E. Measuring surface-induced conformational changes in proteins. //Langmuir. 1999. V. 15. P. 8776−8779.
- Betts T.A., Tipple C.A., Sepaniak M.J., Datskos P.G. Selectivity of chemical sensors based on micro-cantilevers coated with thin polymer films. // Anal. Chim. Act. 2000. V. 422. Iss. l.P. 89−99.
- Toda M., Itakura A.N., Beuscher K., Graf K., Berger R. Surface stress of polyelectrolyte adsorption measured by micromechanical cantilever sensors. // J. Surf. Sci. Nanotech. 2006. V. 4. P. 96−99.
- Hilt J.Z., Gupta A.K., Bashir R., Peppas N.A. Ultrasensitive biomems sensors based on patterned with environmentally responsive hydrogels. // Biomedical Microdevices. 2003. V. 5. Iss. 3. P. 177−184.
- Bietsch A., Zhang J., Hegner M., Lang H.-P., Gerber C. Rapid functionalization of cantilever array sensors by inkjet printing. // Nanotechnology. 2004. V. 15. Iss. 8. P. 873−880.
- Datskos P.G., Lavrik N.V., Sepaniak M.J. Detection of explosive compounds with the use of microcantilevers with nanoporous coatings. // Sensor Lett. 2003. V. 1. Iss. 1. P. 25−32.
- Xu X., Thundat Т., Brown G.M., Ji H.-F. Detection of Hg2+ using microcantilever sensors. // Anal. Chem. 2002. V. 74. Iss. 15. P. 3611−3615.
- Ji H.-F., Zhang Y., Purushotham V.V., Kondu S., Ramachandran В., Thundat Т., Haynie D.T. 1,6-Hexanedithiol monolayer as a receptor for specific recognition of alkylmercury. //Analyst. 2005. V. 130. P. 1577−1579.
- Liu K., Ji H.-F. Detection of Pb2+ using a hydrogel swelling microcantilever sensor.//Anal. Sci. 2004. V. 20. Iss. 1. P. 9−11.
- Zhang Y., Ji H.-F., Brown G.M., Thundat T. Detection of Cr042″ using a hydrogel swelling microcantilever sensor. // Anal Chem. 2003. V. 75. Iss. 18. P. 4773−4777.
- Lang H.P., Hegner M., Gerber C. Cantilever array sensors. // Mat. Today. 2005. V. 8. Iss. 4. P. 30−36.
- Goeders K.M., Colton J.S., Bottomley L.A. Microcantilevers: sensing chemical interactions via mechanical motion. // Chem. Rev. 2008. V. 108. P. 522−542.
- Carrascosa L.G., Moreno M., Alvarez M., Lechuga L.M. Nanomechanical biosensors: a new sensing tool. // Trends in Analytical Chemistry. 2006. V. 25. Iss. 3. P. 196 206.
- Киселев Г. А. Изучение сенсорных свойств органических и полимерных пленок на твердой подложке. // Диссертация на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук, Физический ф-т МГУ. 2007. 138 с.
- Yan X., Xu X.K., Ji H.-F. Glucose oxidase multilayer modified microcantilevers for glucose measurement. // Anal. Chem. 2005. V. 77. Iss. 19. P. 6197−6204.
- Pei J., Tian F., Thundat T. Glucose biosensor based on the microcantilever. // Anal. Chem. 2004. V. 76. Iss. 2. P. 292−297.
- Subramanian A., Odcn P.I., Kennel S.J., Jacobson K.B., Warmack R.J., Thundat Т., Doktycz M.J. Glucosc bioscnsing using an enzyme-coated microcantilever. // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. Iss. 2. P. 385−387.
- Thaysen J., Boisen A., Hansen O., Bouwstra S. Atomic force microscopy probe with piezoresistive read-out and a highly symmetrical Wheatstone bridge arrangement. // Sens. Act. A. Phys. 2000. V. 83. Iss. 1. P. 47−53.
- Song S., Wang L., Li J., Zhao J. Aptamer-based biosensors. // Trends in Analytical Chemistry. 2008. V. 27. P. 108−117.
- Спиридонова B.A., Копылов A.M. Аптамерные ДНК принципиально новые узнающие элементы для биосенсоров. // Биохимия. 2002. Т. 67. № 6. С. 850−854.
- Копылов A.M., Спиридонова В. А. Комбинаторная химия нуклеиновых кислот: SELEX. // Молекулярная биология. 2000. Т. 34. № 6. С. 1097−1113.
- Jayasena S.D. Aptamers: An emerging glass of molecules that rival antibodies in diagnostics. //Clinical Chemistry. 1999. V. 45. P. 1628−1650.
- Beinaraviciute-Kellner R., Lipps G., Krauss G. In vitro selection of DNA binding sites for ABF1 protein from Saccharomyces cerevisiae. // FEBS letters. 2005. V. 579. Iss. 20. P. 4535−4540.
- Misono T.S., Kumar P.K. Selection of RNA aptamers against human influenza virus hemagglutinin using surace plasmon resonance. // Anal. Biochem. 2005. V. 342. Iss. 2. P. 312−317.
- Surugiu-Warnmark I., Warnmark A., Toresson G., Gustafsson J.-A., Bulow L. Selection of DNA aptamers against rat liver X receptors. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005. V. 332. Iss. 2. P. 512−517.
- Lee S.K., Park M.W., Yang E.G., Yu J., Jeong S. An RNA aptamer that binds to the B-catenin interaction domain of TCF-1 protein. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005. V. 327. Iss. 1. P. 294−299.
- Williams K" Liu X. H, Lin H.Y., Ausiello D.A., Kim P. S., Bartel D.P. Bioactive and nuclease-resistant L-DNA ligand of vasopressin. // PNAS. 1997. V. 94. Iss. 21. P. 11 285−11 290.
- Mendonsa S.D., Bowser M.T. In vitro selection of aptamers with affinity for neuropeptide Y using capillary electrophoresis. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. Iss. 26. P. 9382−9383.
- Gilbert B.A., Sha M., Wathen S.T., Rando R.R. RNA Aptamers that Specifically Bind to, а К Ras-Derived Farncsylated Peptide. // Bioorg. Med. Chem. 1997. V. 5. Iss. 6. P. 1115−1122.
- Yang Q., Goldstein I.J., Mei H.-Y., Engelke D.R. DNA ligands that bind tightly and selectively to cellobiose. // PNAS. 1998. V. 95. Iss. 10. P. 5462−5467.
- Srisawat Ch., Goldstein I.J., Engelke D.R. Sephadex-binding RNA ligands: rapid affinity purification of RNA from complex RNA mixtures. // Nucleic Acids Research. 2001. V. 29. Iss. 2. E4. 5 p.
- Masud M.M., Kuwahara M., Ozaki H., Sawai H. Sialyllactose-binding modified DNA aptamer bearing additional functionality by SELEX. // Bioorg. Med. Chem. 2004. V. 12. Iss. 5. P. 1111−1120.
- Wallace S.T., Schroeder R. In vitro selection and characterization of streptomycin-binding RNAs: recognition discrimination between antibiotics. // RNA. 1998. V. 4. Iss. l.P. 112−123.
- Berens Ch., Thain A., Schroeder R. A tetracycline-binding RNA aptamer. // Bioorg. Med. Chem. 2001. V. 9. Iss. 10. P. 2549−2556.
- Cowan J.A., Ohyama Т., Wang D., Natarajan K. Recognition of a cognate RNA aptamer by neomycin B: quantitative evaluation of hydrogen bonding and electrostatic interactions. //Nucleic Acids Research. 2000. V. 28. Iss. 15. P. 2935−2942.
- Wang Y., Killian J., Hamasaki K., Rando R.R. RNA molecules that specifically and stoichiometrically bind aminoglycoside antibiotics with high affinities. // Biochemistry. 1996. V. 35. Iss. 38. P. 12 338−12 346.
- Boiziau С., Dausse E., Mishra R.K., Duconge F., Toulme J.-J. Identification of aptamers against the DNA template for In Vitro transcription of the HIV-1 Tar element. // Antisense Nucleic Acid Drug Dev. 1997. V. 7. Iss. 4. P. 369−380.
- Le R., Mishra R.K., Toulme J.-J. Selective inhibition of cell-free translation by oligonucleotides targeted to a mRNA hairpin structure. // Nucleic Acids Research. 1998. V. 26. Iss. 10. P. 2273−2278.
- Ток J.B., Cho J., Rando R.R. RNA aptamers that specifically bind to a 16S ribosomal RNA decoding region construct. // Nucleic Acids Research. 2000. V. 28. Iss. 15. P. 2902−2910.
- Mannironi C., DiNardo A. Fruscoloni P. Tocchini-Valentini G.P. In vitro selection of dopamine RNA ligands. // Biochemistry. 1997. V. 36. Iss. 32. P. 9726−9734.
- Vianini E., Gatto B. Palumbo M. In vitro selection of DNA aptamers that bind L-tyrosinamide. // Bioorg. Med. Chem. 2001. V. 9. Iss. 10. P. 2543−2548.
- Stojanovic M.N., de Prada P., Landry D.W. Aptamer-based folding fluorescent sensor for cocaine. // J. Am. Chem. Soc. 2001. V. 123. Iss. 21. P. 4928−4931.
- Hianik Т., Ostatna V., Sonlajtnerova M., Grman I. Influence of ionic strength, pH and aptamer configuration for binding affinity to thrombin. // Bioelectrochemistry. 2007. V. 70. P.127−133.
- Hianik Т., Ostatna V., Zajacova Z., Stoikova E., Evtugyn G. Detection of aptamer-protein interactions using QCM and electrochemical indicator methods. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2005. V. 15. P. 291−291.
- Bang G.S., Cho S., Kim B-G. A novel electrochemical detection method for aptamer biosensors. //Biosens. Bioelectron. 2005. V. 21. P. 863−870.
- Radi A-E., Sanchez J.L., Baldrich E., O’SuIlivan C.K. Reagentless, reusable, ultrasensitive electrochemical molecular beacon aptasensor. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. P. 117−124.
- Hianik Т., Ostatna V., Zajacova Z. The study of the binding of globular proteins to DNA using mass detection and electrochemical indicator methods. // J. Electroanal. Chem. 2004. V. 564. P. 19−24.
- Centi S., Tombelli S., Minunni M., Mascini M. Aptamer-based detection of plasma proteins by an electrochemical assay coupled to magnetic beads. // Anal. Chem. 2007. V. 79. P. 1466−1473.
- Cai H., Lee T. M-H., Hsing I-M. Label-free protein recognition using an aptamer-based impedance measurement assay. // Sens. Act. B. 2006. V. 114. P. 433−437.
- Liss M., Petersen В., Wolf H., Prohaska E. Aptamer-based Assays. // Anal. Chem. 2008. V. 79. P. 1082−1088.
- Balamurugan S., Obubuafo A., Soper S.A., McCarlery R.L., Spivak D.A. Designing highly specific biosensing surfaces using aptamer monolayers on gold. // Langmuir. 2006. V. 22. P. 6446−6453.
- Liss M., Petersen В., Wolf H., Prohaska E. An aptamer-based quartz crystal protein biosensor. //Anal. Chem. 2002. V. 74. P. 4488−4495.
- Ермолаева Т.Н., Калмыкова E.H. Пьезокварцевые иммуносенсоры. Аналитические возможности и перспективы. // Успехи химии. 2006. Т. 75. С. 445−459.
- Фадеев А.Ю., Ельцов А. А., Алешин Ю. К., Малышенко С. И., Лисичкин Г. В. Жидкостной химически модифицированный кварцевый резонатор как иммупосенсор. //Ж. физ. хим. 1994. Т. 68. № 2. С. 2071−2075.
- Калмыкова Е.Н., Ермолаева Т. Н., Еремин С. А. Разработка пьезокварцевых иммуносенсоров для проточно-инжекционного анализа высоко- и низкомолекулярных соединений. // Вестник Моск. ун-та, сер. хим. 2002. Т. 43. № 6. С. 399−403.
- Kanazawa К.К., Gordon J.G. Frequency of a quartz microbalance in contact with liquid. //Anal. Chem. 1985. V. 57. P. 1770−1771.
- Медянцева Э.П., Халдеева Б. В., Будников Г. К. Иммуносенсоры в биологии и медицине: аналитические возможности, проблемы и перспективы. // Журн. анал. химии. 2001. Т. 56. № 10. С. 1015−1031.
- Schlecht U., Malave A., Gronewold Т., Tewes М., Lohndorf М. Comparison of antibody and aptamer receptors for the specific detection of thrombin with a nanometer gap-sized impedance biosensor. //Anal. Chim. Acta. 2006. V. 573−574. P. 65−68.
- Hamaguchi N., Ellington A., Stanton M. Aptamer beacons for the direct detection of proteins. //Anal. Biochem. 2001. V. 294, Iss. 2, P. 126−131.
- С .A. Kretz, A.R. Stafford, J.C. Fredenburgh, J.I. Weitz. HD1, a thrombin-directed aptamer, binds exosite 1 on prothrombin with high affinity and inhibits its activation by prothrombinase. Hi. Biol. Chem. 2006. V. 281, Iss. 49, P. 37 477−37 485.
- Shlyakthenko L.S., Potaman V.N., Sinden R.R., Gall A.A., Lyubchenko Y.L. Structure and dynamics of three-way DNA junctions: atomic force microscopy studies. // Nucleic Acids Res. 2000. V. 28. P. 3472−3477.
- Shlyakhtenko L.S., Gall A.A., Filonov A., Cerovac Z., Lushnikov A., Lyubchenko Y.L. Silatrane-based surface chemistry for immobilization of DNA, protein-DNA complexes and other biological materials. // Ultramicroscopy. 2003. V. 97. P. 279−287.
- Riener C.K., Stroh C.M., Ebner A., Klampfl C., Gall A.A., Romanin C., Lyubchenko Y.L., Hinterdorfer P., Gruber H.J. Simple test system for single molecule recognition force microscopy. // Anal. Chim. Acta. 2003. V. 479. P. 59−75.
- Досон P., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика. М.: Мир. 1991. 543 с.
- Beaucage S.L. Strategies in the preparation of DNA oligonucleotide arrays for diagnostic applications. // Current Medicinal Chemistry. 2001. V. 8. P. 1213−1244.
- Schessler H.M., Karpovich D.S., Blanchard G.J. Quantitating the balance between enthalpic and entropic forces in alkanethiol/gold monolayer self assembly. // Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. Iss. 40. P. 9645−9651.
- Peterlinz K.A., Georgiadis R. In situ kinetics of self-assembly by surface plasmon resonance spectroscopy. // Langmuir. 1996. V. 12. Iss. 20. P. 4731−4740.
- Щукин Е.Д., Перцов А. В., Амелина E.A. Коллоидная химия. М.: Высшая школа. 2004. 446 с.
- Yang G., Liu G. New insights for self-assembled monolayers of organothiols on Au (l 11) revealed by scanning tunneling microscopy. // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. Iss. 34. P. 8746−8759.
- Stein P.E., Leslie A.G.W., Finch J.T., Turnell W.G., Mclaughlin P.J., Carrell R.W. Crystal structure of ovalbumin as a model for the reactive centre of serpins. // Nature. 1990. V. 347. P. 99−102, (PDB lova).
- Konno T. Amyloid-induced aggregation and precipitation amyloid fibril of soluble proteins: an electrostatic contribution of the Alzheimer’s 13(25−35) amyloid fibril. // Biochemistry. 2001. V. 40. P. 2148−2154.
- Stefani M. Protein misfolding and aggregation: new examples in medicine and biology of the dark side of the protein world. // Biochimica et Biophysica Acta. 2004. V. 1739. P. 5−25.
- Lyubchenko Y.L., Kransnoslobodtsev A., Shlyakhtenko L.S., Ukraintsev E., Zaikova Т.О., Keana J.F. W. Nanomedicine and protein misfolding diseases. // Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 2005. V. 1. P. 300−305.
- Uversky V.N., Protein folding revisited. A polypeptide chain at the folding misfolding — nonfolding cross-roads: which way to go? // Cell. Mol. Life Sci. 2003. V. 60. P. 1852−1871.
- Ohnishia S., Takanob K. Amyloid fibrils from the viewpoint of protein folding. // Cell. Mol. Life Sci. 2004. V. 61. P. 51 1−524.
- Prusiner S.B. Prions. // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 1 336 313 383.
- Hamada D., Dobson C.M. A kinetic study of 13-lactoglobulin amyloid fibril formation promoted by urea. // Protein Science. 2002. V. l 1. P. 2417−2426.
- Kuwajima K., Yamaya H., Sugai S. The burst-phase intermediate in the refolding of B-lactoglobulin studied by stopped-flow circular dichroism and absorption spectroscopy. //J. Mol. Biol. 1996. V. 264. P. 806−822.
- Kato A., Takagi T. Formation of intermolecular beta-sheet structure during heat denaturation of ovalbumin. // J. Agric. Food Chem. 1988. V. 36. P. 1156−1159.
- Tani F., Murata M., Higasa Т., Goto M., Kitabatake N., Doi E. Molten globule state of protein molecules in heat-induccd transparent food gels. // J. Agric. Food Chem. 1995. V. 43. P. 2325−2331.
- McAllister C., Karymov M., Kawano Y., Lushnikov A.Y., Mikheikin A., Uversky V.N., Lyubchenko Y.L. Protein interactions and misfolding analyzed by AFM force spectroscopy. // J. Mol. Biol. 2005. V. 354. Iss. 5. P. 1028−1043.
- Arnaudov L.N., de Vries R. Thermally induced fibrillar aggregation of hen egg white lysozyme. // Biophys J. 2005. V. 88. P. 515−526.
- Czeslik C., Winter R. Effect of temperature on the conformation of lysozyme adsorbed to silica particles. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. V. 3. P. 235−239.
- Shiraki K., Kudou M., Nishikori S., Kitagawa H., Imanaka Т., Takagi M. Arginine ethylester prevents thermal inactivation and aggregation of lysozyme. // Eur. J. Biochem. 2004. V. 271. P. 3242−3247.
- Lyubchenko Y.L., Shlyakhtenko L.S. Visualization of supercoiled DNA with atomic force microscopy in situ. II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 496−501.
- Варфоломеев С.Д., Гуревич К. Г. Биокинстика. Практический курс. М.: Гранд. 1999. С. 351−353.
- Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. М.: Техносфера. 2005.355 с.
- Evanoff D.D. Jr., Chumanov G. Synthesis and optical properties of silver nanoparticlcs and arrays. // ChemPhysChem. 2005. V. 6. P. 1221−1231.
- Крутиков Ю.А., Кудринский A.A., Оленин АЛО., Лисичкин Г. В. Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы. // Успехи химии. 2008. Т. 77. № 3. С. 242−269.
- Murugadoss A., Chattopadhyay A. A «green» chitosan-silver nanoparticle composite as a heterogeneous as well as micro-heterogeneous catalyst. // Nanotechnology. 2008. V. 19. P. 237−243.
- Wu L., Shi C., Tian L., Zhu J. A one-pot method to prepare gold nanoparticle chains with chitosan. // J. Phys. Chem. Lett. 2008. V. 112. P. 319−323.
- Wang В., Chen K., Jiang S., Reincke F., Tong W., Wang D., Gao C. Chitosan-mediated synthesis of gold nanoparticles on patterned poly (dimethylsiloxane) surfaces. // Biomacromolecules. 2006. V. 7. P. 1203−1209.
- Huang H., Yang X. Synthesis of chitosan-stabilized gold nanoparticles in the absence/presence oftripolyphospate. //Biomacromolecules. 2004. V. 5. P. 2340−2346.
- Guo R., Zhang L., Zhu Z., Jiang X. Direct facile approach to the fabrication of chitosan-gold hybrid nanospheres. // Langmuir. 2008. V. 24. P. 3459−3464.
- Xing R., Liu S., Yu H., Guo Z., Wang S., Li C., Li Z., Li P. Salt-assisted acid hydrolysis of chitosan to oligomers under microwave irradiation. // Carbohydrate Research. 2005. V. 340. P. 2150−2153.