Сенсоры на основе молекулярно-импринтированных полимеров тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ
|
Погорелова, Светлана Петровна
АВТОР
|
||||
|
кандидата химических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Москва
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
02.00.02
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
ПОГОРЕЛОВА СВЕТЛАНА ПЕТРОВНА
СЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ИМПРИНТИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОВ
02 00 02 - Аналитическая химия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
МОСКВА-2007
003069681
Работа выполнена в лаборатории органической химии Института химии Еврейского университета (Израиль, Иерусалим) и на кафедре аналитической химии Российского химико - технологического университета им Д И Менделеева
Научный руководитель доктор химических наук, профессор
Петрухин Олег Митрофанович Научный консультант профессор Итамар Виллнер
Официальные оппоненты доктор химических наук, профессор
Басаргин Николай Николаевич доктор химических наук, профессор Петров Сергей Иосифович
Ведущая организация — Московский Государственный
Университет им М В Ломоносова (химический факультет)
Защита диссертации состоится « 24 » мая 2007 г в 11 час на заседании диссертационного совета Д 212 204 07 в Российском химико - технологическом университете им Д И Менделеева по адресу 125047, г Москва, Миусская пл, 9, в малом актовом зале им А П Бородина
С диссертацией можно ознакомиться в Информационно библиотечном центре РХТУ им Д И Менделеева
Автореферат диссертации разослан »¿?<#?3££-2007 г
Ученый секретарь диссертационного совета Д 212 204 07, к х н Л Н Белова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Разработка сенсоров на основе молекулярно импринтированных полимеров, (МИП), до сих пор представляет значительную проблему В мировой литературе известно ограниченное число работ, посвященных разработке и исследованию сенсоров и сенсорных систем на основе МИП Создание сенсоров на основе полевых транзисторов (ПТ), микрокристаллических резонаторов и чипов для поверхностного плазменного резонанса (ППР), где в качестве распознавательного элемента в чувствительных системах выступают различные молекулярно импринтированные полимерные матрицы составляет актуальность темы диссертации Цель работы
• Исследование методов синтеза, особенностей ковалентного и нековалентного импринтинга, разработка сенсоров на основе молекулярно импринтированных полимерных мембран для определения ряда химических и биологических веществ, представляющих бочьшой практический интерес
• Синтез импринтированных полимеров, способных взаимодействовать с темплатом в требуемых условиях с высокой аффиностью и специфичностью, исследование влияния мембранных компонентов и их оптимизация
• Выбор чувствительного преобразователя, способного откликаться к процессу связывания аналита и матрицы и трансформировать его в обрабатываемый сигнал
• Интеграция МИП с преобразователем
• Исследование аналитических и операционных характеристик разработанных сенсоров
Научная новизна работы. Все разработанные молекулярно -импринтированные неорганические и органические полимеры и сополимеры для анализа исследуемых аналитов ранее не применялись Исследована возможность использования МИП на основе бутоксида титана (IV), сополимеров акриламид/метакриловая кислота и акриламид/акриламидфенилборная кислота в качестве чувствительных элементов химических и биохимических сенсоров Впервые в качестве сенсоров использованы миниатюрные преобразователи на основе ионоселективных полевых транзисторов с использованием в качестве чувствительных и селективных мембран молекулярно импринтированные полимеры Разработаны оригинальные методики модификации преобразователей на основе ПТ, микрокристаллических сенсоров различными типами аналитов, а именно, полизарядными и нейтральными молекулами на примере
кофакторов КАВ(Р)7ЫАОРН, а также структурными и оптическими изомерами Предложено использование ПТ для мониторинга энзиматических процессов в режиме реального времени Практическая значимость работы. Разработаны новые химические и биохимические сенсоры на основе ПТ, кварцево -кристаллического микровзвешивания и ППР для определения практических объектов, таких как НАО(Р)"/ТЧАБРН кофакторов, тиолов, фосфониевых кислот, различных хлорсодержащих и атразиновых гербицидов, а также структурных и оптических изомеров на основе молекулярно - импринтированных полимерных матриц Предложена оригинальная методика мониторинга энзиматических процессов в режиме реального времени с помощью ПТ на основе МИП Предложенные сенсоры и методики определения отличаются высокой чувствительнстью и хорошей воспроизводимостью результатов анализа Рассмотрены аналитические характеристики разработанных сенсоров На защиту выносятся следующие положения:
• Методики синтеза импринтированных полимеров на основе бутоксида титана (IV) и сополимеров аркиламид/метакриловая кислота и акриламид/акриламидфенилборная кислота и результаты исследования эффективности молекулярного импринтинга
• Основные положения подхода к выбору преобразователей для создания химических и биохимических сенсоров для определения различных веществ и их производных
• Аналитические и операционные характеристики разработанных сенсоров на основе ионоселективных полевых транзисторов и кварцево - кристаллического микровзвешивания и молекулярно -импринтированных полимеров для определения различных веществ
• Методика и результаты мониторинга различных энзиматических процессов с помощью миниатюрных ионоселективных полевых транзисторов
• Выводы о механизмах работы предложенных сенсоров на основе молекулярно - импринтированных полимеров и критериях, лежащих в основе их селективности на примере исследуемых систем
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на 2— международной конференции по молекулярному импринтингу (Ла Гранде Мотте, Франция), ЭМА - 2004 - VI Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа (г Уфа) и на конференции "Аналитика России 2004" (г Москва)
Публикации. Основное содержание работы изложено в 9 работах в виде статей и тезисов докладов
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения трех глав экспериментальной части, выводов и списка литературы (184 наименования) Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 67 рисунков
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В течение ряда лет молекулярно импринтированные полимеры (МИП) применяются в качестве твердофазовых сорбентов в ВЭЖХ В последнее время значительно расширился список веществ, для которых были созданы МИП Появились новые области применения МИП, в том числе, аналитические методы и сенсоры, мембраны для очистки отходов и питьевой воды, капиллярный электрофорез
В отечественной литературе тема МИП представлена работами Эфендиева А А и Оруджева Д Д , посвященными поиску и оптимизации комплексообразующего полимерного сорбента с "настроенным" на сорбируемый ион расположением макромолекул
В данной работе рассмотрены различные виды молекулярного импринтинга, методы получения молекулярно - импринтированных полимеров, принцип выбора матрицы для конкретного аналита и сенсоры, в которых полимерная матрица выступает в качестве распознавательного элемента в чувствительных системах
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Для импринтинга в полимерных матрицах на основе бутоксида титана (IV) были использованы следующие соединения (5) - 2 и (Я) - 2 - метилферроценкарбоксильные кислоты, ((5) — 1 и (Я) - 1), (5) - 2 и (Я) - 2 - фенилбутановые кислоты, ((5) - 2 и (Я) -2), (5) - 2 и (Я) - 2 — фенилпропановые кислоты ((5) — 3 и (Я) — 3), 4 - хлорфенокси - и 2, 4 - дихлорфеноксиуксусные кислоты, производные бензилфосфоновой кислоты р - СР3, - Вг и — N02, синтезированые по методике, разработанной Бар - Иланским университетом (Рамат - Ган, Израиль)
Для импринтинга в органических полимерных матрицах были использованы производные триазина, окисленные и восстановленные формы /?-никотинамидадениндинуклеотида КАЭ+ и 1ЧАОН, соответсвенно, и его фосфата ЫАОР^ и ИАОРН
Для создания полимерной матрицы были использованы мономеры акриламид, натриевая соль метакриловой кислоты, 3-
акриламидфенилборная кислота, сшивающий агент N,N'-метиленбисакриламид, инициаторы полимеризации N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамин и персульфат аммония Структурные формулы темплатов приведены на рис 1
Для потенциометрических исследований были использованы полевые транзисторы (ПТ) с затвором из АЬОз (20><700 мкм", IMT, Нюшатель, Швейцария) В качестве электрода сравнения использовался Ag/AgCl электрод Выходной сигнал между истоком транзистора и электродом сравнения определяли с помощью анализатора параметров полупроводников (HP 4155В) Для построения калибровочных кривых использовали разности потенциалов, полученные для сенсоров с мембранами, сополимеризованными в присутствии темплата и без него (импринтированными и неимпринтированными мембранами, АЕ = Е„ — Ен) Воспроизводимость измерений была ± 2 % (п = 5) Нижний предел обнаружения (ПрО) определяли как 3 показателя шума (За фактор)
Измерения методом кварцево — кристаллического микровзвешивания проведены на анализаторе (EG&G, модель QCA 917) с использованием кварцево-кристаллических резонаторов (9 МГц, АТ-срез, Seiko) с нанесенным слоем золота (0 2 ± 0 05 см", показатель шероховатости ~ 3 5) Отмывку резонаторов, с нанесенными мембранами, проводили до тех пор, пока изменение частоты электрода не достигало постоянного значения ± 2 Гц, что свидетельствовало о полном удалении молекул темплата Нижние пределы обнаружения сенсоров рассчитывали как трехкратную величину шума анализатора (Зо фактор)
ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ПОЛИМЕРНЫМИ МЕМБРАНАМИ НА ОСНОВЕ БУТОКСИДА ТИТАНА (IV).
Данные системы включают импринтированные полимерные пленки на основе бутоксида титана (IV), нанесенные на поверхность затвора ПТ Золь — гель полимеризация комплекса бутоксида Ti (IV) - темплат ведет к формированию полимерной матрицы, с введенным остатком темплата, связанным с матрицей ковалентными связями между функциональной группой остатка и оксидной группой полимера, стабилизированным водородными связями Последующее удаление остатка ведет к образованию молекулярного контура соответствующего субстрата в полимере на основе бутоксида титана (IV), и формированию Ti(IV)-OH связей с выделением протона, который контролирует потенциал затвора Вторичное связывание
„ II/,
нос-ьГ ЩпГ '(.
- ф ^ и"-с ¿н,
I СИ,
и,
:7(-ОЧ них.';
ак(
СП,
СП,
(Ю-1 Р»-2 Щ-2 Хиральныс шомсры карооксгпьныч кислот
н2
ЛМ ГЮ-1
С1
Н2
1
С1 ^^ "С! 2
-4 - х юрфеномл1>нс\сная и 2,4 - шхлорфеномлл мясная кис Ю1Ы
= Н2С-^Х
<1)Х = Н (5)
(2)\ = СР, 1«)
(3) X = В|
(4) \ = \02
[иофено 1ы и пропзволныс бснзп 1фосфоновых кис юг
Ск Л^ИНСН3СН3 С1^М^МНСН(СН3)2 С1Ч^М^МИС(СН3)3 с^м^мнсн^н,
ЫНСН(СНз12 41|)аши (I)
МНСН(СН,)2 Проншсы, (2)
НзСЭ м ЫНСН2СН3 Н3СЗ N МНСН(СНА Н3С5 N МНС(СН3Ь
ИТ 111 Т 'Т
ЫНСН1СН3ь ЫНСН^Н^г МНСН(СН3)2
Ьччуекс (5) Пр<>\ч г|икс. (6) 1ЧрЛ\кнс, (7)
Стр\кт\ры триашновых гербицидов
МНСН(СН312 Тн г1 иккс (3)
мнсн2сн3 (|шпеи (4)
< А *
\ < 4
1 V I.
чН » <4 4
■ <Х<>
)
«У
' "' * и
п I
Стр\кт>ры кофакторов Рис 1 Структуры темплатов
Й1
41
!М40(Р)*
<- 5
От
\АО(Р)Н
который контролирует потенциал затвора Вторичное связывание молекулы темплата и матрицы ведет к изменению потенциала затвора ПТ, что дает возможность использовать данный электронный преобразователь для определения карбоксильных кислот и их производных
В качестве примера рассмотрим сенсор для определения 2,4 -дихлорфеноксиуксусной кислоты (2) Кривая а, рисунок 2, показывает изменение потенциала затвор - исток ПТ, Езп, содержащего мембрану на основе бутоксида титана (IV), импринтированную (2), при взаимодействии импринтированной мембраны хемсенсора с различными концентрациями (2) в растворе Данный сенсор линейно откликается к (2) в растворе в диапазоне концентраций 1 Ох 10~4 — 9 0 х 10"3 М, с чувствительностью 28 0 ± 1 мВ/дек и нижним ПрО = (1± 0 2) х 10"5 М Время отклика устройства (Т95%) при определении (2) составило 5 минут (вставка к рисунку 2) Отклик сенсора с неимпринтированной мембраной, нанесенной на АЬОз затвор ПТ, по отношению к (2), не превышал фонового сигнала (кривая Ь, рисунок 2) Незначительное изменение сигнала (2 мВ/дек в диапазоне концентраций 1 0 х 10"3 - 1 0 х Ю-2 М) наблюдается в присутствии 4 - хлорофеноксиуксусной кислоты (1), что объясняется ее функциональной близостью к (2) (кривая с, рисунок 2) Отклик сенсора 4,0 ± 1 мВ/дек (кривая с1, рисунок 2) наблюдался по отношению к коричной кислоте Следует отметить влияние бензойной кислоты на сигнал сенсора, содержащего
Рис 2 Изменение потенциала ПТ, модифицированного полимером на основе бутоксида титана(IV) нмпринтнро-ванного 2,4- ;ш\ юр- фенокспуксух-ной кислотой, в зависимости от
(a) -изменения концентраций 2 4 -ди-члорфеноксиацетата Иа+ -2, (с)- изменения концентраций 4 -хлорфе-ноксиацетата N<1+ -1, (с! -е) - изменения концентраций коричной и бензойной кис тот соответственно,
(b) - Изменение потенциала ПТ, модифицированного неичпринтирован-ным полимером на основе бутоксида титана (IV) в зависимости от концентраций 2,4 дичлорфеноксиацетата Ыа+-2
полимерную матрицу, импринтированную (2) Хотя предел обнаружения сенсора для бензойной кислоты значительно ниже, угол наклона калибровочной кривой в диапазоне концентраций бензойной кислоты 10"3 - 10"4 М составил 18 0 ± 1 мВ/дек Отклик
- 2, -1- дииорофгпонси \кс>спон кислоты], М
сенсора, модифицированного полимерной пленкой на основе бутоксида титана (IV), импринтированной (2), на присутствие этой кислоты в растворе, объясняется изменением заряда полимерной пленки (уравнение 1) у поверхности затвора
Высокая селективность чувствительной поверхности связана с формированием полости, комплиментарной соответствующей кислоте при полимеризации бутоксида титана на поверхности затвора Сформированный молекулярный отпечаток стабилизирован водородными связями между полимеризуемыми группами Т1(1 V)-ОН и карбоксилатными группами кислоты ЯС02"
Чо I о ) Ч0 I Чо I
0 0 Я 1% (об/об) О ОН О О \ \ \
О
"О я
\ I 9
О О и \
(Уравнение 1)
Для понимания природы матрицы для определения карбоксильных кислот, на поверхность затвора ПТ была нанесена мембрана на основе бутоксида титана (IV), где в качестве темплата была использована уксусная кислота, помеченная радиактивным изотопом |4С Количество мономера, нанесенного на затвор, соответствовало 2 6 х 10"" мкмоль (9 мкг) В последствии кислота, помеченная радиактивным изотопом |4С, вымывалась раствором аммония Число импринтированных молекул, связанных с пленкой полимера, было равным 1 2 х 1019 молекул/г Для того, чтобы оценить количество кислоты, связанной с полимером, полученная матрица обрабатывалась различными концентрациями уксусной кислоты, помеченной радиактивным изотопом |4С, затем раствором аммония Полученная из данного эксперимента константа ассоциации уксусной кислоты с импринтированной матрицей, Ка составила 1500± 5 М"1
На основе описанного выше подхода был проведен также импринтинг ряда хиральных изомеров карбоновых кислот, тиофенолов и производных бензилфосфоновых кислот, недоступных для определения стандартными методами потенциометрии
Импедансометрический метод измерения на ПТ был использован для оценки толщин тонких пленок, нанесенных на
поверхность затвора Используя рассчитанную величину Смсм и еМ(Л1 = 10, получена толщина полимерного слоя, равная 85 ± 10 мкм
Импринтированные мембраны обнаруживают
удовлетворительную устойчивость, воспроизводимость сигнала ИТ остается на уровне ± 5% в течение 14 дней при ежедневном использовании сенсоров по 3 часа в день
СЕНСОРЫ С ОРГАНИЧЕСКИМИ ПОЛИМЕРНЫМИ МЕМБРАНАМИ
Благодаря широкому спектру функциональных групп в органических полимерах, они нашли широкое применение в молекулярном импринтинге, однако, для того, чтобы такая матрица нашла свое применение в сенсорной технологии, необходимо найти метод, который позволил бы сделать ее совместимой с материалом преобразователя
СЕНСОРЫ С ПОЛИМЕРНЫМИ МЕМБРАНАМИ НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРА АКРИЛ АМИД/АКРИЛАМИДФЕНИЛБОРНАЯ КИСЛОТА
В этом случае молекулы аналита образуют комплекс с полимером посредством ковалентных связей В качестве модельной полимерной матрицы был выбран сополимер полиакриламид/ полиакриламидфенилборая кислота, а объекта исследования, НАО(Р)+ЛЧАВ(Р)Н кофакторы Ассоциация кофакторов с функциональными группами сополимера акриламид /акриламидфенилборная кислота сопровождается изменением величины рН в непосредственной близости от поверхности затвора, что позволяет использовать ПТ для определения данных кофакторов В то же время, взаимодействие матрицы с нуклеотидами, сопровождается приростом массы
импринтированного полимера за счет ассоциации и поглощения мембраной воды из раствора Этот эффект позволил использовать в качестве датчика кварцево-кристаллические резонаторы
Поглощение мембраной воды сопровождается также изменением ее оптических свойств, в частности, снижением индекса преломления, что позволило создать сенсоры на основе метода поверхностно - плазменного резонанса для определения ЫАБ(Р)7 ЫАБ(Р)Н кофакторов
Контроль за содержанием кофакторов дает возможность существенно расширить круг ферментов, которые могут быть использованы для разработки биосенсоров Известно, что борные
кислоты сильно и обратимо связывают цис - диолы с выделением протона (иона гидроксония), что схематично представлено уравнением 2 (Сплошной линией обозначена полимерная матрица, Я - адениновая группа) Логарифм констант связывания, 1о§Ка, равен 2 04, 2 44, 3 04, 3 64 для ИАБН, ИАОР", ЫАБРН,
соответственно
СЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
Проведен ряд экспериментов с использованием NAD+, NADP+, NADH и NADPH в качестве темплатов и аналитов Рис 3 (кривая а) показывает изменение потенциала ПТ, содержащего мембрану на основе сополимера акриламид/акриламидфенилборная кислота, импринтированного NAD+, при изменении концентрации NAD+ в растворе Данный сенсор линейно откликается к NAD+ в диапазоне концентраций 5 х 10"7 - 8 х 10"5 М, с чувствительностью 15,0 мВ/дек и нижним ПрО = 4 х 10~7 М Кривые b - d показывают отклик этого сенсора к концентрациям NADH, NADP^ и NADPH, соответственно, которые не являлись темплатами при синтезе сополимерной матрицы, нанесенной на затвор ПТ Сенсор откликается к своему темплату избирательно, все остальные нуклеотиды, функционально близкие к определяемому нуклеотиду и отличающиеся от него только наличием метальной, фосфатной или фосфатной и метальной группой при восстановленном азоте, соответственно, показывают значительно меньший отклик Особый интерес представляет отклик к NADH, рис 3, поскольку полость, сформированная при импринтинге NAD", теоретически могла бы адаптировать эту молекулу Однако, из рис 3 (кривая Ь) видно, что сенсор откликается к этой молекуле значительно слабее, 8,0 мВ/дек Предположительно, с одной стороны, восстановившись, атом азота теряет способность к образованию электростатических связей с функциональными группами сополимера, образуя, таким образом, менее устойчивый комплекс, что приводит к пониженной
чувствительности ПТ с мембраной, импринтированной NAD", по отношению к NADH С другой стороны, сказываются стерические различия В случае с NADP+, стерический фактор играет, по-видимому, решающую роль А в случае NADPH, оба фактора
Рис 3 Изменение потенциала ПТ, модифицированного сопо шмерохг акритачид/акритамидофешпборная нисчота импринтированного NAD+, зависимости от концентраций (a)-NAD+, (b)-(d)-NADH NADP+ н NADPH соответственно Изменение потенциала ПТ модифицированного неимпринтированным сопотимером
акритамид/акритамидфешпборная кистота, в зависимости от концентраций NAD+ (е)
-log [N\D ], М
значительны, наибольшую избирательность сенсор проявляет именно к NAD+ по отношению к NADP* и NADPH Роль импринтинга в формировании селективных свойств мембраны подчеркивается кривой е, показывающей отклик ПТ с аналогичной мембраной, синтезированной без NAD* в полимерной смеси, при определении NAD* Полученный отклик не превышает сигнала на уровне фона и обусловлен, вероятно, образованием комплекса между NAD+ и боронатными остатками в поверхностном слое мембраны В этом случае, поскольку Н+ (Н30~) ионы образуются далеко от поверхности затвора ПТ, их влияние на распределение заряда на поверхности затвора и, соответственно, отклик сенсора, значительно меньше
Результаты, полученные для ПТ с мембранами на основе сополимера акриламид/акриламидфенилборная кислота,
импринтированного NAD(P)+ и NAD(P)H, приведены в таблице 1
Мы предположили, что ПТ, с мембранами импринтированными NAD(P)H нуклеотидами, можно использовать для исследования биокаталитических реакций с участием данных веществ Для подтверждения этого предположения был исследован процесс окисления лактата в пируват в присутствии лактатдегидрогеназы (LDH) и NAD" Уравнение 3 описывает энзиматическую реакцию окисления лактата в пируват в присутствии LDH
он о 0 0
\ # + LDH \\ // СН,—СН—С + NAD > СИ,-С—С + NADH
\ \ q_ q_ (Уравнение 3)
Таблица 1 Характеристики ПТ, содержащих мембраны на основе сополимера акриламид/акриламидофенилборная кислота, импринтированного NAD(P)+/NADPH кофакторами
Темплат Определяе- Аналитические характеристики
мое вещество
'мембрана опита не - Наклон ПрО, Линейный Время Время
посредственно на затворе линейных М нтервал, отклика, с жизни,
ПТ участков, мВ/дек М сут
NAD"* NAD" 15 0 2 х 10"7 Зх10"'-7х103 100 7
NAD^ NAD" 140 4x10' 5х10"'-8х105 30
NADP" <2 х 10"'
NADH 6 0 Зх10"'-1х10"6
NADPH <2 х 10"7
NADP NADPr 18 0 2 х 10"' Зх10"7-5х10° 30
NAD" 3 0 1 х 10"7 1x10"7— 1x1 О*6
NADH <1 х 10"7
NADPH 40 1 х 10"' 6x10 6-1х10"3
NADH NADH 24 2 1 х 10"7 1 х 10"7—5х 10 5 30
NADr <1 x 10 '
NADP' <1 x 10"'
NADPH <1 x 10 '
NADPH NADPH 21 8 2 х 10"7 2х10"'-1х10"4 30
NAD* 18 0 2 х 10"7 2x10 7-1х106
NADP* 100 1 х 107 1х10"7-8х10 7
NADH 170 2x10' 3x107— 1 х 10 6
Как видно из рис 4, добавление в раствор только лактатдегидрогеназы, не привело к изменению сигнала Однако, введение в систему лактата, субстрата LDH (1 х 10"" М) привело к резкому изменению сигнала транзистора Полученный отклик свидетельствует о биокаталитическом восстановлении NAD" в
ИАОН Ассоциация восстановленного кофактора с полостями полимера, импринтированного NADH, ведет к изменению потенциала на поверхности затвора ПТ Контрольный эксперимент без лактатдегидрогеназы не привел к изменению сигнала
СЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ КВАРЦЕВО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ И ПОВЕРХНОСТНО - ПЛАЗМОННОГО РЕЗОНАНСА (ППР)
Изменение массы, наблюдаемое только за счет связывания темплатов небольших молекул в импринтированных полимерах, обычно составляет 20 - 50 Гц и зависит от числа импринтированных полостей в полимере и молекулярного веса аналита Отклик, сенсора с мембраной, импринтированной НАБ"(кривая а, рис 5), при концентрации темплата в растворе 20 мкМ составил ~ 700 Гц, что обусловлено поглощением воды Разработанный сенсор откликается к темплату линейно в диапазоне концентраций 0,5 - 20 мкМ Отклик сенсора с мембраной, импринтированной ИАО+, на изменение
71) Г
Рис 4 Изменение потенциал затвор - исток ПТ, модифици -рованного сопотимером на основе акритачид/акрилачид -фенитборная кистота импринтированного NADH при окистении тактата в пир\ваг
(a) -в присутствии LDH и NAD [NADf] =0 Ol М, [тактат]
=0 01М, [LDH] =1 0*10" г*чт
(b) - без добавтения LDH
о 2« 40 6(1 ЧП ИМ! 120 Время, мни
Рис 5 Изменение частоты сенсора на основе KKM Д f, чоднфи -цированного сопотимером акритачид/акритамидфенитборная кистота, импринтированного NAD* в зависимости от концентрации,
(a) - NAD*,
(b) - (d) - NADP*,NADH и NADPH
О 2ft 6« ВО 1<И1
соответственно
(е) - Изменение частоты сенсора на основе KKM Д f, модифицирован -ного неимиринтированным сопотимером акритамид/акрит -амидфенитборная кистота в за -висичости от концентрации NAD*
|N\D+|.HM
12
концентрации NADP* в растворе, значительно ниже и равен -300 Гц с более узким линейным диапазоном 0,5 - 7,0 мкМ Показатель селективности а =2,35 Это является результатом более
низкой аффинности связывания (и, соответственно, более низкого поглощения воды) этого вещества мембранной, импринтированной NAD* Отклики сенсора на NADH и NADPH составили, соответственно, 40 и 15 Гц при концентрации 20 мкМ Полученные результаты показывают, что мембрана, импринтированная окисленным кофактором, слабо откликается на присутствие в растворе восстановленных форм, и наоборот Это вызвано различиями в пространственной конфигурации окисленных и восстановленных форм Сенсоры с неимпринтированными мембранами показывали отклики ко всем веществам на уровне фонового сигнала
Методом ППР получена сенсорограмма (зависимость угла минимального отражения спектра ППР от времени контакта датчика с раствором аналита) для сенсора, покрытого полимером, импринтированным NAD+ кофактором Для проведения сравнительных исследований этот сенсор был использован для определения кофакторов NADH, NADPH и NADP*
Зависимость интенсивности отраженного света от резонансного угла определяли в интервале концентраций аналитов от 1 х 10~7 до 1 х 10"3 М В случае полимера, импринтированного NAD", наблюдали интенсивный отклик на связывание этого кофактора, увеличивающийся с ростом концентрации NAD" в растворе Отклик сенсора по отношению к неимпринтированным кофакторам не превышал фонового сигнала в растворе ППР сенсор линейно откликался на субстрат импринтированного вещества в широком диапазоне концентраций 7 х10"7 — 1 хЮ"3 М с нижним пределом обнаружения 4 х 10~7 М и наклоном линейного участка 1,8 угл мин/дек К остальным веществам сенсор показал отклики на уровне фона
Для получения количественной информации о нанесенных мембранах было проведено моделирование полученных спектров для сенсоров, не содержащих мембраны, с мембранами до и после отмывки импринтированного субстрата на примере NADH, используя уравнение 4
Г= d{{\yf!i[j (Уравнение 4)
где Г - поверхностное заполнение, d - толщина полимера, П] и п2 -коэффициенты преломления среды в непосредственной близости от поверхности электрода до и после взаимодействия полимера с водным раствором NADH, соответственно, dn/dc отражает влияние
концентрации аналита (с) на коэффициент преломления окружающей среды Полученные величины соответствуют 19 и 22 нм, соответственно Используя полученные в работе значения п, и п2 (1,45 и 1,40), а также величину производной dn/dc = 0,188 см3/г, было определено содержание полостей в импринтированном NADH
13 2
полимере, равное 2x10 мм"
ВЫВОДЫ
1 Разработаны сенсоры на основе ПТ, методов кварцево-кристалллического микровзвешивания и поверхностно -плазмонного резонанса В качестве аналитов рассмотрены химические и биологические соединения, имеющие важное значение для исследования биокаталитических превращений в природе, на примере производных NAD+, а также, различных гербицидов триазинового ряда Рассмотрены механизмы работы сенсоров Показано, что сенсоры обеспечивают различные аналитические характеристики при определении одних и тех же аналитов, что объясняется отличиями в природе аналитического сигнала в этих сенсорах
2 Рассмотрены различные методы молекулярного импринтинга Показано, что молекулярный импринтинг на основе бутоксида титана (IV) обладает тем преимуществом, что синтез проводится в одну стадию, непосредственным формированием чувствительного полимерного слоя на поверхности затвора ПТ Хорошая совместимость оксидных материалов затворов ПТ с полимером на основе бутоксида титана (IV) объясняется участием поверхностных гидроксидных групп материала затвора в полимеризации Это обусловило высокие времена жизни таких сенсоров Показано также, что данный тип сенсоров способен различать такие сложные для селективного определения системы, как хиральные изомеры карбоновых кислот и тиофенолов Исследованы методы импринтинга органических полимерных матриц Как свидетельствуют материалы работы, ковалентный импринтинг приводит к более высокой селективности за счет более высоких констант связывания аналитов и полимеров, чем при нековалентном импринтинге, и меньшим временам отклика В то же время процедура приготовления импринтированных полимеров методом нековалентного импринтинга проще и позволяет определять более широкий спектр соединений Показано, что исследуемые полимерные покрытия на основе сополимеризованного акриламида совместимы с кварцево-
кристаллическими резонаторами Для модификации других трансдьюсеров необходима промежуточная стадия, способная обеспечить надежный контакт этих мембран с трансдьюсерами (ПТ и ППР)
3 Оптимизирован метод нанесения мембран на основе органических полимеров на поверхность затвора ПТ и золотое покрытие ППР сенсоров, определены оптимальные условия работы сенсоров
4 Оптимизирован состав мембран на основе сополимера акриламид/акриламидфенилборная кислота Показано, в частности, что увеличение концентрации сшивающего агента при определении методом ККМ приводит к росту селективных свойств сенсоров В то же время, это приводит к увеличению жесткости мембран и, как следствие, росту фонового сигнала Концентрация 2 вес % оказалась оптимальной с точки зрения аналитических характеристик, качества и продолжительности работы сенсоров
5 Разработан метод импедансометрического определения толщин полимерных мембран на ПТ Расчетные значения хорошо коррелируют со значениями, полученными независимыми методами (ККМ и эллипсометрия)
6 Используемые в данной работе полимеры благодаря их температурам стеклования позволили использовать их без введения пластифицирующих агентов, что потенциально должно приводить к значительному увеличению времени жизни сенсоров по сравнению с сенсорами с пластифицированными мембранами
Материалы диссертации изложены в работах
1 Pogorelova S Р , Bourenko Т , Zayats M , Kharitonov А В , Willner I Selective sensing of tnazine herbizides in imprinted membranes using ion-sensitive field-effect transistors and microgravimetric quartz crystal microbalance measurements // Analyst 2002 V 127 №11 p 184-191
2 Pogorelova S P , Zayats M , Bourenko T , Khantonov А В , Katz E , Lioubashevski О , Willner I Analysis of NAD(P)+/NAD(P)H cofactors by imprinted polymer membranes associated with юп-sensitive field-effect transistor devices and Au-quartz crystals // Anal Chem 2003 V 75 № 3 p 509-517
3 Pogorelova S P , Khantonov А В , Willner I, Sukenik С N , Pizem H , Bayer T Development of ion-sensitive field-effect transistor-based sensors for benzylphosphonic acids and thiophenols using
molecularly imprinted Ti02 films // Anal Chim Acta 2004 V 504 p 113- 122
4 Райтман О A , Арсланов В В , Погорелова С П , Харитонов А Б , Полимеры с молекулярными отпечатками для определения кофактора NADH метод поверхностного плазменного резонанса // ДАН Серия физико - химическая, 2003 Т 392 №4 С 497-499
5 Khantonov А В , Pogorelova S Р , Bourenko Т , Ratman О А , Zayats М, Willner I, Use of molecularly imprinted acrilamide/acrilamidophenylboromc acid co-polymer in development of sensors for diols // 2nd International workshop on molecular imprinting, La Grande Motte, France, September 14-16, 2002, p 42
6 Pogorelova S P, Lahav M, Kharitonov А В, Willner I , Imprinting of stereoselective and chiroselective recognition sites in Ti02 thin films associated with ISFETs for sensing application // 2nd International workshop on molecular imprinting, La Grande Motte, France, September 14-16, 2002, p 75
7 Погорелова С П , Харитонов А Б , Шипуло Е В , Петрухин О М , Виллнер И Электрохимические сенсоры для определения никотинамидадениндинуклеотида (NAD*) на основе молекулярно импринтированных мембран // "ЭМА-2004 VI Всероссийская конференция по электрохимическим методам анализа с международным участием", Тезисы докладов Уфа, 2327 мая, 2004, с 57-58
8 Погорелова С П , Харитонов А Б , Петрухин О М Новые направления в использовании ионоселективных полевых транзисторов // "Аналитика России 2004" Москва, 28-30 сентября, 2004, с
9 Петрухин О М , Погорелова С П , Харитонов А Б , Шипуло Е В Молекулярно - селективные полевые транзисторы для определения окисленных и восстановленных форм никатинамидадениндинуклеотида (NAD+ и NADH) и его фосфата (NADP* и NADPH) // Жури ансаит хам , 2007 , Т 62 , №9
Заказ № 1022_Тираж 100 экз
ФГУП Издательство «Известия» УД П РФ — Спецпроизводство
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО - ИМПРИНТИРОВАННЫХ
ПОЛИМЕРОВ, МЕТОДЫ СИНТЕЗА. ОСОБЕННОСТИ
КОВАЛЕНТНОГО И НЕКОВАЛЕНТНОГО ИМПРИНТИНГА.
1.1 Определение молекулярного импринтинга.
1.1.1 Аналиты в методе молекулярного импринтинга.
1.1.2 Матрицы в молекулярном импринтинге.
1.1.3 Физические формы МИП и методы их получения. 18 1.2. Примеры методов молекулярного импринтинга.
1.2.1 Нековалентный импринтинг.
1.2.2 Ковалентный импринтинг. 29 1.3 Сенсоры с молекулярно импринтированными мембранами.
1.3.1 Синтез, нанесение МИП на поверхность преобразователя.
1.3.2 Оптические сенсоры на основе МИП. 40 1.3.3. Сенсоры на основе ККР.
1.3.4 Электрохимические сенсоры. 42 1.3.4.1 Полевой конденсатор и емкостные сенсоры на основе
1.3.4.1.2 Кондуктометрические сенсоры на основе МИП.
1.3.4.1.3 Волыпамперометрические сенсоры на основе МИП
Глава 11. ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА, АППАРАТУРА, МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1 Исходные реактивы и растворы, используемые для формирования импринтированных неорганических полимерных матриц.
2.1.1 Синтез бензилфосфоновых кислот и их идентификация.
2.1.2 Характеристики бензилфосфоновых кислот.
2.1.3 Синтез чувствительной матрицы на основе бутоксида 54 титана (IV).
2.1.4 Измерения с помощью ПТ с импринтированными мем- 55 бранами на основе бутоксида титана (IV).
2.1.5 ИК Фурье спектроскопия на затворах ПТ с импринтированной мембраной на основе бутоксида титана (IV).
2.1.6 Определение толщины полимерного покрытия на основе бутоксида титана (IV) затвора ПТ.
2.1.7 Радиоизотопный анализ полимерной пленки на основе бутоксида титана (IV).
2.2 Исходные реактивы и растворы, используемые для формирования импринтнрованных органических полимерных матриц.
2.2.1 Синтез чувствительной мембраны на основе сополимера акриламид/ метакриловая кислота на поверхности ПТ.
2.2.2 Формирование чувствительного полимерного слоя на основе сополимера акриламид/метакриловая кислота на поверхности ККМ сенсора.
2.2.3 Создание чувствительной поверхности на основе акриламид/акриламидфенилборная кислота на поверхности ККМ сенсора.
2.2.4 Создание чувствительной поверхности на основе акриламид/акриламидфенилборная кислота на поверхности ПТ.
2.2.5 Измерения на ККМ электродах с мембраной на основе акриламид/метакриловая кислота и акриламид/акриламидфенилборная кислота.
2.2.6 Измерения на ПТ с мембраной на основе акриламид/метакриловая кислота и акриламид/акриламидфенилборная кислота.
2.2.7 Эллипсометрическое определение толщины сополимера акриламид/метакриловая кислота.
2.2.8 Мониторинг энзиматических реакций с помощью ПТ с импринтированными мембранами.
Глава III. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ИМПРИНТИНГА
ДЛЯ СОЗДАНИЯ СЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ ИСПТ.
3.1 Теоретические аспекты работы ПТ с ионоселективными 63 мембранами.
3.2 Сенсоры на основе ПТ с неорганическими полимерными 67 мембранами.
3.2.1 ПТ с неорганическими полимерными мембранами, 67 импринтированными 4- хлорфенокси- и 2,4 - дихлор-феноксиуксусными кислотами.
3.2.2 ПТ с неорганическими полимерными мембранами, 75 импринтированными зеркальными изомерами карбоксильных кислот.
3.2.3 ПТ с неорганическими полимерными мембранами, 84 импринтированными производными фосфоновой кислоты и тиолами.
3.3 Сенсоры с органическими полимерными мембранами.
3.3.1 Сенсоры на основе ПТ с органическими полимерными 101 мембранами на основе сополимера акриламид/метакриловая кислота для определения триазинов.
3.3.1.1 Сенсоры на основе ПТ.
3.3.1.2 Сенсоры на основе кварцево - кристаллических 1 резонаторов.
3.3.2 Сенсоры с полимерными мембранами на основе сополимера акриламид/акриламидфенилборная кислота.
3.3.2.1 Сенсоры на основе ПТ.
3.3.2.2 Сенсоры на основе кварцево - кристаллических резонаторов
3.3.2.3 Сенсоры на основе на основе поверхностно - плазменного резонанса.
Актуальность темы. Современное состояние развития и технологии в различных отраслях научной и промышленной деятельности характеризуется резким повышением требований к аналитическому контролю за содержанием различных веществ в природных и промышленных объектах. Для повышения конкурентноспособности выпускаемых товаров и услуг первоочередными критериями считаются качество товаров и услуг при минимальных затратах. Использование в современных сенсорах природных и синтетических рецепторов как правило обеспечивает удовлетворительные аналитические характеристики и селективность сенсоров, однако проблемой является их дороговизна, особенно биосенсоров. При использовании биологических объектов в качестве рецепторов актуальной является также проблема повышения времени функционирование сенсоров на их основе. Использование ионоселективных сенсоров с пластифицированными мембранами в ряде случаев показало высокую эффективность с точки зрения их аналитических характеристик, однако, проблема утечки электроноактивных компонентов из мембран сенсоров и, соответсвенно, относительно быстрая деградация их свойств, требует своего решения. С помощью сенсоров с пластифицированными мембранами определяется только ограниченный круг аналитов. В тоже время, использование технологии, известной как молекулярный ипринтинг, способен решить или снизить остроту озвученных выше проблем. Примеры молекулярного распознавания в природе натолкнули ученых на мысль о создании искусственных макромолекулярных рецептров, подобных биологическим системам, способных распознавать вещество (молекулу или ион) с высокой степенью селективности по отношению к структурным аналогам. На сегодняшний день наработан значительный материал по теории функционирования молекулярно импринтированных полимеров и методики их синтеза для широкого круга аналитов. В этот список входят сахара, аминокислоты, пептиды и протеины, лекарственные препараты, стероиды, ионы металлов, ароматические гидрокарбоновые соединения, красители, эфиры фосфонатов и пестициды.
В течение ряда лет молекулярно - импринтированные полимеры (МИП) применяются в качестве твердофазовых сорбентов в ВЭЖХ. Появились новые области применения МИП, в том числе аналитические методы и сенсоры, мембраны для очистки отходов и питьевой воды, капиллярный электрофорез. В тоже время разработка сенсоров на основе МИП до сих пор представляет значительную проблему. В мировой литературе известно ограниченное количество работ, посвященных разработке и исследованию сенсоров и сенсорных систем на основе МИП. Разработка новых сенсоров на основе МИП с улучшенными характеристиками представляется актуальной.
В данной работе при создании сенсоров были использованы преобразователи на основе полевых транзисторов (ПТ), микрокристаллических резонаторов и чипы для поверхностного плазменного резонанса (ППР). В качестве распознавательного элемента в чувствительных системах выступают различные молекулярно импринтированные полимерные матрицы. Цель работы заключалась в исследовании методов синтеза, особенностей ковалентного и нековалентного импринтинга, разработке сенсоров на основе молекулярно импринтированных полимерных мембран для определения ряда химических и биологических веществ, представляющих большой практический интерес.
В связи с этим небходимо было решить следующие задачи:
• Синтез импринтированных полимеров, способных взаимодействовать с темплатом в требуемых условиях с высокой аффиностью и специфичностью, исследование влияния мембранных компонентов и их оптимизация.
• Выбор чувствительного преобразователя, способного откликаться к процессу связывания аналита и матрицы и трансформировать его в обрабатываемый сигнал.
• Интеграция МИП с преобразователем.
• Исследования аналитических и операционных характеристик разработанных сенсоров.
Научная новизна работы. Все разработанные молекулярно импринтированные неорганические и органические полимеры и сополимеры для анализа исследуемых аналитов ранее не применялись. Исследована возможность использования МИП на основе бутоксида титана (IV), сополимеров акриламид/метакриловая кислота и акриламид/акриламидфенилборная кислота в качестве чувствительных элементов химических и биохимических сенсоров. Впервые в качестве сенсоров использованы миниатюрные преобразователи на основе ионоселективных полевых транзисторов с использованием в качестве чувствительных и селективных мембран молекулярно - импринтированные полимеры. Исследовано влияние сшивающего агента на аналитические характеристикик и время жизни сенсоров. Разработаны оригинальные методики модификации преобразователей на основе ПТ, кварцево - кристаллического микровзвешивания (ККМ), поверхностно - плазмонного резонанса (ППР), полимерами, импринтированными различными типами аналитов, а именно, полизарядными и нейтральными молекулами на примере кофакторов NAD(P)+/ NADPH, а также структурными и оптическими изомерами. Предложено использование ПТ, с нанесенной на затвор молекулярно - импринтированной полимерной мембраной, для мониторинга энзиматических процессов в режиме реального времени.
Практическая значимость работы. Полученные результаты позволили разработать новые химические и биохимические сенсоры на основе ПТ, кварцевокристаллического микровзвешивания и ППР для определения практически объектов, таких как NAD(P)+/ NADPH кофакторов, тиофенолов, фосфониевых кислот, различных хлорсодержащих и атразиновых гербицидов, структурных оптических изомеров на основе молекулярно - импринтированных полимерных матриц. Предложена оригинальная методика мониторинга энзиматических процессов в режиме реального времени с помощью ПТ на основе МИП.
Предложенные сенсоры и методики определения отличаются высокой чувствительнстью и хорошей воспроизводимостью результатов анализа. Аналитические характеристики разработанных сенсоров не уступают, а в ряде случаев превышают характеристики определения этих же аналитов с использованием известных сенсоров и методов. На защиту выносятся следующие положения:
1. Методики синтеза импринтированных полимеров на основе бутоксида титана (IV) и сополимеров аркиламид/метакриловая кислота и акриламид/акриламидфенилборная кислота и результаты исследования эффективности молекулярного импринтинга.
2. Основные положения подхода к выбору преобразователей для создания химических и биохимических сенсоров для определения различных веществ и их модификаций.
3. Аналитические и операционные характеристики разработанных сенсоров на основе полевых транзисторов и кварцевокристаллического микровзвешивания с мембранами на основе молекулярно - импринтированных полимеров для определения различных веществ.
4. Предложена методика мониторинга энзиматических процессов с помощью миниатюрных полевых транзисторов с мембранами на основе МИП.
5. Выводы о механизмах работы предложенных сенсоров на основе молекулярно - импринтированных полимеров и критериях, лежащих в основе их селективности на примере исследуемых систем.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы доложены на 2~ международной конференции по молекулярному импринтингу (Jla Гранде Мотте, Франция), ЭМА - 2004 - VI Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа (г. Уфа) и на конференции "Аналитика России 20004" (г. Москва).
Основное содержание работы изложено в публикациях в виде статей и тезисов докладов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав экспериментальной части, выводов и списка литературы (184 наименования). Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 67 рисунков.
Основные результаты, полученные в рамках настоящей диссертации, сводятся к следующему:
1. Проведен широкий анализ литературы по молекулярно импринтированным полимерам и сенсорам на их основе. Несмотря на то, что МИП известны уже более тридцати лет, известно лишь ограниченное количество работ по сенсорам и сенсорным системам на их основе. Таким образом результаты настоящей диссертационной работы являются важным вкладом в этом направлении.
2. Разработаны сенсоры на основе ПТ, а также на основе методов кварцево-кристаллического микровзвешивания и поверхностно-плазмонного резонанса. В качестве аналитов рассмотрены различные химические и биологические молекулы, в том числе, имеющие важное значение для исследования биокаталитических превращений в природе на примере производных а также различных гербицидов триазинового ряда. Рассмотрены механизмы работы таких сенсоров. Показано, что сенсоры обеспечивают различные аналитические характеристики при определении одних и тех же аналитов, что объясняется различной природой аналитического сигнала в сенсорах данного типа.
3. Рассмотрены различные методы молекулярного импринтинга. Показано, что молекулярный импринтинг на основе неорганического полимера на основе бутоксида титана (IV) обладает тем преимуществом, что синтез импринтированной полимерной матрицы проводится в одну стадию, непосредственным формированием чувствительного полимерного слоя на поверхности затвора ПТ. Хорошая совместимость оксидных материалов затворов ПТ с полимером на основе бутоксида титана (IV) объясняется участием поверхностных гидроксидных групп материала затвора в полимеризации. Это обусловило высокие времена жизни данного типа сенсоров. Показано также, что сенсоры на основе молекулярно -импринтированных полимеров способны селективно различать такие сложные для селективного определения системы как оптические изомеры и тиофенолы. Исследованы различные методы импринтинга органических полимерных матриц. Из материалов работы следует, что ковалентный импринтинг приводит к более высокой селективности за счет высоких констант связывания аналитов и импринтированных полимерных матриц, чем при использовании нековалентного импринтинга, и меньшим временам отклика. В то же время, процедура приготовления импринтированных полимеров методом нековалентного импринтинга проще и позволяет определять более широкий спектр соединений. Показано, что исследуемые полимерные покрытия на основе сополимеризованного акриламида хорошо совместимы с кварцево-кристаллическими резонаторами. Для модификации других трансдьюсеров необходима промежуточная стадия, способная обеспечить надежный контакт этих мембран с трансдьюсерами (ПТ и ППР).
4. Оптимизирован метод нанесения мембран на основе органических полимеров на поверхность затвора ПТ и золотое покрытие ППР сенсора, определены оптимальные условия работы сенсоров.
5. Синтезирован и импринтирован сополимер полиакриаламид/полиакриламидфенилборная кислота для эффективного определения диолов различными типами сенсоров. На основе различных физико-химических сигналов, обусловленных данным сополимером, предложены различные методы определения ЫАО(Р)+/ЫАО(Р)Н кофакторов.
6. Оптимизирован состав мембран на основе сополимера акриламид/акриламидфенилборная кислота. Показано, в частности, что увеличение концентрации сшивающего агента при определении методом ККМ приводит к росту селективных свойств сенсоров. В то же время, это приводит к увеличению жесткости мембран и, как следствие, росту фонового сигнала. Концентрация 2 вес. % оказалась оптимальной с точки зрения аналитических характеристик, качества и продолжительности работы сенсоров.
7. Разработан метод импедансометрического определения толщин полимерных мембран, нанесенных на затвор ПТ. Расчетные значения хорошо коррелируют со значениями, полученными независимыми методами (ККМ и эллипсометрия).
8. Используемые в данной работе полимеры благодаря их температурам стеклования позволили использовать данный тип полимеров без введения пластифицирующих агентов, что потенциально должно приводить к значительному увеличению времени жизни сенсоров по сравнению с сенсорами с пластифицированными мембранами.
Мы понимаем, что ряд позиций, изложенных в диссертации, требует дальнейшего углубленного исследования, в частности, оптимизация состава мембран и поиск более эффективных (со)полимеров для молекулярного импринтинга. Предполагается, что дальнейшая работа соискателя будет посвящена дальнейшему исследованию данных вопросов.
Заключение
Результаты выполненного исследования по разработке сенсоров для определения ряда аналитов различной природы на основе молекулярно -импринтированных полимерных матриц, в том числе оптимизации состава мембран, исследования природы полимера матрицы и ее компонентов на аналитические характеристики сенсоров, оптимизации методов нанесения мембраны на подложки, убедительно свидетельствуют о том, что метод молекулярного импринтинга является эффективным с точки зрения производства сенсоров на его основе, аналитические характеристики которых не уступают, а в ряде случаев превышают характеристики имеющихся на сегодняшний день сенсоров. Понимание природы химических взаимодействий между импринтированными полимерами и ионами и молекулами аналитов позволило с одной стороны, выбрать наиболее эффективную полимерную матрицу, а с другой стороны, предложить наиболее эффективный метод сенсинга для конкретного аналита.
Некоторые из полученных результатов можно считать новаторскими. Так, например, во -первых, использование метода молекулярного импринтинга позволило значительно расширить спектр аналитов, играющих важнейшую роль в жизненных процессах, которые можно определить с помощью полевых транзисторов. Во -вторых, предложен метод определения NAD(P)+/NAD(P)H кофакторов с помощью датчиков на основе метода кварцеокристаллического микровзвешивания, поверхностно-плазмонного резонанса и молекулярно -импринтированных полимерных матриц. Следует отметить, что на сегодняшний день известно всего несколько работ по разработке таких сенсоров (179, 182184). В - третьих, нами предложен метод in vivo мониторинга биокаталитических превращений с использованием ПТ и ППР сенсоров с молекулярно - импринтированными полимерами.
1. В. Sellegren (lid.), Moiecularly imprinted polymers. Manmade mimics of antibodies and tlieir applications in analytical chcmitry, Hlscvicr, Amsterdam, The Netherlands, 2001.
2. А.А. Эффеидиев, Д.Д. Оруджев, В.А. Кабанов, Получение комплексообразующего полимерного сорбента с "настроенным" на сорбируемый ион расположением макромолекул. Высокомол. Соед., т. Х1ХБ, № 2, 1977.
3. А.А. Эффеидиев, В.А. Кабанов, Д.Д. Оруджев, Комплексообразующие полимерные сорбенты, настроенные на сорбируемый ион. Высокомол. Соед., т. XIXA, № 3, 1979.
4. К. Mosbach, О. Ramstrom, The emerging technique of molecular imprinting and its future impact on biotechnology, Bio/Technology, 1996, 14, 163.
5. G. WulIT, Molecular Imprinting in Cross-Linked Materials with the Aid of Molecular Templates-A Way towards Artificial Antibodies, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1995, 34, 1812.
6. J.U. Klein, M.J. Whitcombe, F. Mulholland, E.N. Vulfson, Template-Mediated Synthesis of a Polymeric Receptor Specific to Amino Acid Sequences, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1999,38,2057.
7. M. Kato, И. Nishide, E. Tsuchida, T. Sasaki, Complexation of metal ion with poly(l-vinylimida/ole) resin prepared by radiation-induced polymerization with template metal ion./. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed, 1981, 19, 1803.
8. H. Kido, T. Miyama, K. Tsukagoshi, M. Maeda, M. Takagi, Metal-Ion Complexation Behavior of Resins Prepared by a Novel Template Polymerization Technique, Anal. Sci., 1992, 8, 749.
9. S. Dai, Y. Shin, C.E. Barnes, L.M. Toth, Enhancement of Uranyl Adsorption Capacity and Selectivity on Silica Sol-Gel Glasses via Molecular Imprinting, Chem. Mater., 1997, 9, 2521.
10. G.D. Saunders, S.P. Foxon, P.M. Walton, M.J. Joyce, S.N. Port, A selective uranium extraction agent prepared by polymer imprinting, Chem. Commim., 2000, 273-275.
11. M. Kempe, M. Glad, K. Mosbach, An Approach, Towards Surfacc Imprinting Using the Enzyme Ribonucleasc,./. Mol. Recogn., 1995, 8, 35.
12. A. Aherne, C. Alexander, M.J. Payne, N. Perez, E.N. Vulfson, Bacteria-Mediated Lithography of Polymer Surfaces, J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 8771.
13. S.M. D'Souza, C. Alexander, S.W. Carr, A.M. Waller, M.J. Whitcombe, E.N. Vulfson, Template-imprinted nanostructured surfaces for protein recognition, Nature (London), 1999,398,593-596.
14. H.Q. Shi, W.B. Tsai, M.D. Garrison, S. Ferrari, B.D. Ratner, Template-imprinted nanostructured surfaces for protein recognition, Nature (London), 1999, 398, 593-597.
15. J.II.G. Steinke, l.R. Dunkin, D.C. Sherrington, A simple polymerisable carboxylic acid receptor: 2-acrylamido pyridine, Trends Anal. Chem., 1999, 18, 159-164.
16. D. Spivak, K.J. Shea, Molecular Imprinting of Carboxylic Acids Employing Novel Functional Macroporous Polymers, J. Org. Chem., 1999, 64, 4627-4634.
17. G. Wulff, T. Gross, R. Schönfeld, Enzyme Models Based on Molecularly Imprinted Polymers with Strong Esterase Activity, Angew. Chem., Int. Ed. Engl, 1997, 36, 1962.
18. K. Yano, K. Tanabe, T. Takeuchi, J. Matsui, K. Ikebukuro, I. Karube, Molecularly imprinted polymers which mimic multiple hydrogen bonds between nucleotide bases, Anal. Chim. Ada, 1998,363, 111-117.
19. C. Lübke, M. Liibke, M.J. Whitcombe, E.N. Vulfson, Imprinted Polymers Prepared with Stoichiometric Template-Monomer Complexes: Efficient Binding of Ampicillin from Aqueous Solutions, Macromolecules, 2000,33, 5098-5105.
20. S. Malik, R.D. Johnson, F.H. Arnold, Synthetic Bis-Metal Ion Receptors for Bis-Imidazolc "Protein Analogs", J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 8902.
21. B.R. I lart, K.J. Shea, Synthetic Peptide Receptors: Molecularly Imprinted Polymers for the Recognition of Peptides Using I'eptide-Metal Interactions,./. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 2072.
22. G.I I. Chen, Z.B. Guan, C.T. Chen, L.T. Fu, V. Sundaresan, F.H. Arnold, A glucose-sensing polymer, Nature Biotechnol., 1997, 15, 354-357.
23. T. Takeuchi, D. Fukuma, J. Matsui, Combinatorial Molecular Imprinting: An Approach to Synthetic Polymer Receptors, Anal. Chem., 1999, 71, 285.
24. F. Lanza, B. Sellegrcn, Method for Synthesis and Screening of Large Groups of Molecularly Imprinted Polymers, Anal. Chem., 1999, 71, 2092.
25. E. Yilmaz, K. Mosbach, K. Haupt, Influence of functional and cross-linking monomers and the amount of template on the performance of molecularlv imprinted polymers in binding assays. Anal. Commun., 1999,36, 167-170.
26. T.L Panasyuk, V.M. Mirsky, S.A. Piletsky, O.S. Wolfbeis, Electropolymerized Molecularly Imprinted Polymers as Receptor Layers in Capacitive Chemical Sensors, Anal. Chem., 1999, 71, 4609.
27. C. Malitesta, L. Losito, P.G. Zambonin, Molecularly Imprinted Hlectrosynthesized Polymers: New Materials for Biomimetic Sensors, Anal. Chem., 1999, 71, 1366.
28. F.L. Dickcrt, M. Tortschanoff, W.E. Bulst, G. Fischerauer, Molecularly Imprinted Sensor Layers for the Detection of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Water, Anal Chem., 1999, 71, 4559.
29. B. Deore, Z. Chen, T. Nagaoka, Potential-Induced Enantioselective Uptake of Amino Acid into Molecularly Imprinted Overoxidized Polypyrrole, Anal. Chem., 2000, 72, 3989.
30. M. Glad, O. Norrlow, B. Sellegren, N. Siegbahn, K. Mosbach, Use of silane monomers for molecular imprinting and enzyme entrapment in polysiloxane -coated porous silica, ./. Chromatogr., 1985,347, 11.
31. R. Makote, M.M. Collinson, Dopamine recognition in templated silicate films, Chem. Commun., 1998, 3, 425-427.
32. R. Makote, M.M. Collinson, Template Recognition in Inorganic-Organic Hybrid Films Prepared by the Sol-Gel Process, Chem. Mater., 1998, 10, 2440.
33. D.Y. Sasaki, D.J. Rush, C.E. Daitch, T.M. Alam, R.A. Assink, C.S. Ashley, C.J. Brinker, K.J. Shea, ACSSymp. Ser., 1998, 703, 314.
34. M.A. Markowitz, P.R. Kust, G. Deng, P.E. Schoen, J.S. Dordick, D.S. Clark, B.P. Cmber, Catalitic Silica Particles via template Directed Molecular Imprinting, langmuir, 2000, 16, 1759.
35. A. Katz, M.E. Davis, Molecular imprinting of bulk, microporous silica. Nature (London), 2000, 403, 286-289.
36. D.Y. Sasaki, T.M. Alam, Solid-State 31P NMR Study of Phosphonate Binding Sites in Guanidinc -Functionalized, Molccular Imprinted Silica Xcrogels, Chem. Mater., 2000, 12, 1400.
37. M.F. Lulka, J.P. Chambers, E.R. Valdcs, R.G. Thompson, J.J. Valdes, Molecular Imprinting of Small Molecules with Organic Silanes: Fluorescence Detection, Anal. Lett., 1997, 30,2301-2313.
38. M.F. Lulka, S.S. Iqbal, J.I'. Chambers, E.R. Valdes, R.G. Thompson, M.T. Goode, J.J. Valdes, Mater. Sei. Eng., C, 2000,11, 101.
39. S.S. Iqbal, M.F. Lulka, J.P. Chambers, R.G. Thompson, J.J. Valdes, Mater. Sei. Eng., C, 2000, 7, 77.
40. L. Ye, R. Weiss, K. Mosbach, Synthesis and Characterization of Molccularly Imprinted Microspheres, Macromokcules, 2000, 33, 8239-8245.
41. L. Yc, A.G. Cormack, K. Mosbach, Molccularly imprinted monodisperse microspheres for competitive radioassay. Anal. Commun., 1999,36,35-38.
42. I. Surugiu, L. Ye, E. Yilmaz, A. Dzgocv, B. Daniclsson, K. Mosbach, K. Haupt, An enzyme-linked molccularly imprinted sorbent assay. Analyst, 2000,125, 13-16.
43. N. Perez, M.J. Whitcombc, E.N. Vulfson, Surfacc Imprinting of Cholesterol on Submicromctcr Core-Shell Emulsion Particles, Maeromohcuhs, 2001, 34, 830-836.
44. E. Yilmaz, K. Haupt, K. Mosbach, The Use of Immobilized Templates A New Approach in Molecular Imprinting, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 2000, 39, 2115.
45. Y. Xia, G.M. Whitesidcs, Soft Lithography, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1998, 37, 550.
46. M. Yan, A. Kapua, Polym. Prepr., 2000, 41, 264.
47. S. Carlino, M.J. Hudson, S.W. Ilusain, J.A. Knowlcs, Preparation and Characterization of layered Double Hydroxide PMMA Nanocomposites by solution polymerization, Solid Slate Ionics, 1996,84, 117.
48. C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol Gel Science, Academic Press, San Diego, 1990.
49. L. Andersson, C.F. Mandcnius, K. Mosbach, Studies on guest selective molccular recognition on an octadecyl silylated silicon surface using ellipsomctry, Tetrahedron Lett., 1988,29, 5437-5440.
50. L.l. Andersson, A. Miyabayashi, D.J. O'Shannessy, K. Mosbach, Enantiomctric resolution of amino acid derivatives on molecularly imprinted polymers as monitored by potentiometric measurements, J. Chromatogr., 1990, 516, 323.
51. K. Haupt, K. Mosbach, Molccularly Imprinted Polymers and Their Use in Biomimctic Sensors, Chem. Rev., 2000,100,2495-2504.
52. D. Kritz, K. Mosbach, Competitive amperometric morphine sensor based on an agarose immobilized molecularly imprinted polymer, Anal. Chini. Acta, 1995,300, 71.
53. S. Kroger, A.P.F. Turner, K. Mosbach, K. Haupt, Imprinted Polymer-Based Sensor System for Herbicides Using Differential-Pulse Voltammetry on Screen-Printed Electrodes, Anal. Chem., 1999, 71, 3698.
54. C. Liang, H.Peng, X. Bao, L Nie, S. Yao, Bulk acoustic wave sensor for herbicide assay based on molecularly imprinted polymer, Fresenius' J. Anal. Chem., 2000, 367, 551-555.
55. D. Kritz, O. Ramstrom, A. Svensson, K. Mosbach, A Biomimetic Sensor Based on a Molecularly Imprinted Polymer as a Recognition Element Combined with Fiber-Optic Detection, Anal. Chem., 1995, 67, 2142.
56. J.L. Suarez Rodriquez, M.E. Diaz - Garcia, Flavonol fluorescent flow-through sensing based on a molecular imprinted polymer, Anal. Chim. Acta, 2000, 405, 67-76.
57. J. Matsui, M. Higashi, T. Takeuchi, Molecularly Imprinted Polymer as 9-EthyIadenine Receptor Having a Porphyrin-Based Recognition Center, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 5218.
58. A.L. Jenkins, O.M. Uy, G.M. Murray, Polymer-Based Lanthanide Luminescent Sensor for Detection of the Hydrolysis Product of the Nerve Agent Soman in Water, Anal. Chew., 1999, 71, 373.
59. P. Turkewitsch, B. Wandelt, G.D. Darling, W.S.Powell, Fluorescent Functional Recognition Sites through Molecular Imprinting. A Polymer-Based Fluorescent Chemosensor for Aqueous cAMP, Anal. Chew., 1998, 70, 2025.
60. Y. Liao, W. Wang, B. Wang, Building Fluorescent Sensors by Template Polymerization: The Preparation of a Fluorescent Sensor for Tryptophan, Bioorg. Chem., 1999,27,463-476.
61. M. Jakusch, M. Janotta, B. Mizaikoff, K. Mosbach, K. Ilaupt, Molecularly Imprinted Polymers and Infrared Evanescent Wave Spectroscopy. A Chemical Sensors Approach, Anal. Chem., 1999,71,4786.
62. F.L. Dickert, P. Forth, P. Lieberzeit, M. Tortschanoff, Molecular imprinting in chemical sensing Detection of aromatic and halogenated hydrocarbons as well as polar solvent vapors, Fresenius' J. Anal. Chem., 1998,360, 759-762.
63. F.L. Dickert, S. Thierer, Molecularly imprinted polymers for optochcmical sensors, Adv. Mater., 1996, 8,987-990.
64. H. S. Ji, S. McNiven, K. - H. Lee, T. Satio, K. lkebukuro, I. Karube, Increasing the sensitivity of piezoelectric odour sensors based on molecularly imprinted polymers, Biosens. Bioelectron., 2000,15, 403-409.
65. C. Liang, H.Peng, X. Bao, L. Nie, S. Yao, Study of a molecular imprinting polymer eoatcd BAW bio-mimic sensor and its application to the determination of caffeine in human serum and urine. Analyst, 1999, 124, 1781-1785.
66. T.L. Panasyuk, V.C. DalOrto, G. Marrazza, A. El'skaya, S. Pilctsky, I. Rezzano, M. Mascini, Molecular Imprinted Polymers Prepared by Electropolymerization of Ni-(Protoporphyrin \X),AnaI. Lett., 1998,31, 1809-1824.
67. S.A. Piletsky, E.V. Piletskaya, T.A. Sergeyeva, T.L. Panasyuk, A.V. El'skaya, Molecularly imprinted self-assembled films with specificity to cholesterol, Sens. Actuators B, 1999,60,216-220.
68. Y.N. Zeng, N. Zheng, P.G. Osborne, Y.Z. Li, W.B. Chang, M.J. Wen, Cyclic voltammetry characterization of metal complex imprinted polymer, J. Mol. Recognit., 2002, 15, 204-208.
69. G.M. Murray, A.L. Jenkins, A. Bzhelyansky, O.M. Uy, Molecularly imprinted polymers for the selective sequestering and sensing of ions, John Hopkins Apl. Tech. Digest, 1997, 18, 464.
70. R.S. Ilulchins, G. Bachas, Nitrate-Selective Electrode Developed by Eleclrochemically Mediated Imprinting/Doping of Polypyrrole, Anal. Chem., 1995, 67, 1654.
71. G. Chen, Z. Guan, C.-T. Chen, L. Fu, V. Sundaresan, l\H. Arnold, A glucose-sensing polymer, Nat. Biotechnol., 1997,15,354-357.
72. S.A. Piletsky, E.V. I'iletskaya, T.L. Panasyuk, A.V. El'skaya, R. Levi, I. Karube, G. Wulff, Imprinted Membranes for Sensor Technology: Opposite Behavior of Covalently and Noncovalently Imprinted Membranes, Macromolecules, 1998,31, 2137.
73. S.A. Piletsky, E.V. Piletskaya, A.V. Elgcrsma, K. Yano, 1. Karube, Atrazine sensing by molecularly imprinted membranes, Biosens. Bioclectron., 1995, 10, 959.
74. T. Panasyuk-Delaney, V.M. Mirsky, M. Ulbricht, O.S. Wolfbcis, lmpedometric herbicide chemosensors based on molecularly imprinted polymers, Anal. Chim. Acta, 2001,435, 157-162.
75. Z. Cheng, E. Wang, X. Yang, Capacitive detection of glucose using molecularly imprinted polymers. Biosens. Bioclectron., 2001,16, 179-185.
76. F, llcdborg, F.Winquist, I. Lundstrom, I.I. Anderson, K. Mosbach, Some studies of molecularly-imprinted polymer membranes in combination with field-effect devices, Sens. Actuators A, 1993,37, 796-799.
77. T.A. Sergeyeva, S.A. Piletsky, A.A. Brovko, E.A. Slinchenko, L.M. Sergeeva, Conductimetric sensor for atrazine detection based on molecularly imprinted polymer membranes, Analyst, 1999, 124, 331-334.
78. B. Schollhorn, C. Maurice, G. Flohic, B. Limoges, Competitive assay of 2.4-dichloroplienoxyaeetic acid using a polymer imprinted with an clectrochemically active tracer closely related to the analyte. Analyst, 2000,125, 665-667.
79. Y. Yoshimini, R. Ohdaira, C. liyama, K. Sakai, "Gate cffect" of thin layer of molecularly-imprinted poly(methacrylic acid-co-ethyleneglycol dimethacrylatc), Sens. Actuators B, 2001,73, 49-53.
80. P.R. Teasdale, G.G. Wallace, Molecular recognition using conducting polymers: basis of an electrochemical sensing technology—Plenary lecture, Analyst, 1993, 118, 329334.
81. LP, Lin, P.J Riley, G.G. Wallace, Controlled Release of the Dithiocarbamate Ligand From A Polypyrrole Polymer. A Basis For On-Line Electrochemicalycontrolled Derivatisation.Anal. Lett., 1989, 22, 669-681.
82. S.A. Piletsky, S. Alcock, A.P.P. Turner, Molecular imprinting: at the edge of the third millennium, Trends BiotechnoL, 2001, 19, 9-12.
83. A. Fricbe, F. Lisdat, W. Moritz, Sens. Mater. 1993, 5, 65 82;
84. M.M.G. Antonisse, B.H.M. Sncllink Ruel, R.J.W. Lugtenberg, J.F.J. Hngbersen, A. van den Berg, D.N. Reinhoudt, Membrane Characterization of Anion-Selectivc CHHMFETs by Impedance Spectroscopy, Anal. Chem. 2000, 72, 343 - 348.
85. Краткий химический справочник, (под ред. Куриленко О.Д.), Наукова Думка, Киев, 1974, С. 729
86. J. Janata, Principles of Chemical Sensors, Chap. 4. Plenum Press, New York 1989.
87. A.K. Covington, A. Sibbald, Ion-Selective Field-Effect Transistors (ISFETs), Philos. Trans. R. Soc. London 1987, B 316, 31 -46.
88. J. Janata, R.J. Huber, Ion-Sel. Electr. Rev., 1979, 1,31.
89. P. Bergveld, The operation of an 1SFBT as an electronic devicc, Sens. Actuators, 1981, 1,17.
90. P. Bcrgveld, N.F. DeRooij, The History of Chemically Scnsetivc semiconductor dcvices, Sens. Actuators, 1983, 4, 413.
91. P.R. Hernandez, L. Lcija, F. Valdes, M. Accves, J. Remolina, R. Osorio, A new ISFET technology with back contacts using deep diffusions, Sens. Actuators B, 1997, 40, 155 159.
92. J. Bausells, J. Carrabina, A. Errachid, A. Merlos, Ion-sensitive field-effect transistors fabricated in a commercial CMOS technology, Sens. Actuators B, 1999, 57, 56 62.
93. J.C. Chou, J.L. Chiang, Study on the amorphous tungsten trioxide ion-sensitive field effect transistor, Sens. Actuators B, 2000, 66, 106 108.
94. S. Casans, A.E. Navarro, D. Ramirez, J. Pelcgri, A. Baldi, N. Abramova, Novel constant currcnt driver for ISFET/MEMFETs characterization, Sens. Actuators B, 2001, 76, 629 633.-us
95. Z. Elbhiri, J.M. Chovclon, N. Jaffrezic-Renault, Y. Chevalier, Chemically grafted Held effect transistors for the detection of potassium ions, Sens. Actuators B, 1999, 58, 491 -496.
96. Bratov, N. Abramova, C. Dominguez, A. Baldi, Ion-selcctive field effect transistor (ISFET)-based calcium ion sensor with photocured polyurcthane membrane suitable for ionised calcium determination in milk,AnaI. Chim. Ada, 2000, 408, 57-64.
97. L.Y. Heng, E.A.H. Hall, Producing "Self-PIasticizing" Ion-Selective Membranes, Anal. Chem., 2000, 72, 42.
98. LY. Ileng, E.A.H. Hall, Assessing a photocured self-plasticised acrylic membrane recipe forNa+ and K+ ion selective electrodes, Anal. Chim. Acta, 2001, 443, 25 40.
99. S. -W. Lee, I. Ichinosc, T. Kunitake, Molecular Imprinting of Azobenzene Carboxylic Acid on a 'IIO2 Ultrathin Film by the Surface Sol-Gel Process, Langmuir, 1998, 14, 2857.
100. T. Kunitake, Specific recognition and two-dimensional organization of molecules at the air-water interface, PureAppl. Chem., 1997,69, 1999-2007.
101. X. Cha, K. Ariga, T. Kunitake, Molecular Recognition of Aqueous Dipcptides at Multiple Hydrogen-Bonding Sites of Mixed Peptide Monolayers, J. Am. Chem. Sac., 1996,118, 9545.
102. S. -W. Lee, I. Ichinose, T.Kunitake, Molecular Imprinting of Protected Amino Acids in Ultrathin Multilayers ofTi02 Gel, Chem. Let., 1998, 27, 1193-1194.
103. R.B.M. Schasfoort, R.P.H. Kooyman, P. Bergveld, J. Greve, A new approach to immunoFET operation, Biosens. Bioeleciron., 1990. 5, 103-124.
104. A. Izquierdo, M.D.L. dc Castro, Ion-sensitive field-effect transistors and ion-selective electrodes as sensors in dynamic systems, Eledroanalysis, 1995, 7, 505-519.
105. A.B. Kharitonov, A.N. Shipway, I. Willner, An Au nanoparticle/bis -bipyridinium cyclophane -functionalized ion - sensitive field - effect transistor for the sesnsing of adrenaline, Anal. Chem., 1999, 71, 5441.
106. V.Volotovsky, A.V. EPskaya, N. Jaffrezic Renault, C. Martclet, Improvement of urease based biosensor characteristics using additional layers of charged polymers, Anal. Chim. Acta, 2000, 403, 25-29.
107. J. Liu, L. Liang, G. Li, R. Han, K. Chen, Il'-ISFET-based biosensor for determination of penicillin G, Biosens. Bioelectron., 1998,13, 1023-1028.
108. C. Wittmann, B. Hock, Development of an ELISA for the analysis of atrazine metabolites deethylatrazine and deisopropylatrazine, J. Agric. Food Chem., 1991, 39, 1194.
109. S.M. Khomutov, A.V. Zherdev, B.B. Dzantiev, A.N. Reshetilov, Immunodetection of Hcrbicide 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid by Field-Effect Transistor-Based Biosensors, Anal. Lett., 1994, 27, 2983-2995.
110. F.F. Bier, E. Ehrentreich Förster, C.G. Bauer, F.W Scheller, High sensitive competitive immunodetection of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid using enzymatic amplification with electrochemical detection, Fresenius J. Anal. Chem., 1996, 354, 861-865.
111. J. Ilorücek, P. Sklädal, Improved direct piezoelectric biosensors operating in liquid solution for the competitive label-free immunoassay of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, Anal. Chim. Ada, 1997,347, 43-50.
112. K. Sakata, T. Kunitake, Siloxane Polymer Films with Varied Microstructures, Chem. Lett., 1989, 18,2159-2162.
113. A.H. Beckett, P. Anderson, A Method for the Determination of the Configuration of Organic Molecules using 'Stereo-selective Adsorbents', Nature, 1957, 179, 1074 -1075.
114. B.Scllegren, Imprinted dispersion polymers: A new class of easily accessiblc affinity stationary phases, J. Chromatogr. A 1994, 673, 133 -141.
115. L. Schwcitz, L.I. Andcrsson,S.NiIsson, Capillary Electrochromatography with Predetermined Selectivity Obtained through Molecular Imprinting, Anal. Chem., 1997, 69, 1179-1183.
116. J. Matsui, Y. Miyoshi, R. Matsui, T. Takeuchi, Rod-type affinity media for liquid chromatography prepared by in situ molecular imprinting, Anal. Sei., 1995, 11, 1017 - 1019.-MP"
117. K.J. Shea, E.A. Thompson, Template Synthesis of Macromolecules. Selective Functionalization of an Organic Polymer,./. Org. Chem., 1978, 43, 4253 4255.
118. J. Damen, D.C. Neckers, On the Memory of Synthesized Vinyl Polymers for Their Origins, Tetrahedron Lett., 1980,21, 1913-1916.
119. G. Wulff, J. Vietmeier, Enzyme-analogue built polymers, 26. Enantioselective synthesis of amino acids using polymers possessing chiral cavities obtained by an imprinting procedure with template molecules, Makromol. Chem., 1989, 190, 1727 -1735.
120. N.M. Brunkan, M.R. Gagne, Effect of Chiral Cavities Associated with Molecularly Imprinted Platinum Centers on the Selectivity of Ligand-Exchange Reactions at Platinum, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 6217-6225.
121. D. Kritz, M. Kempe, K. Mosbach, Introduction of molecularly imprinted polymers as recognition elements in conductometric chemical sensors, Sens. Actuators B, 1996, 33, 178- 181.
122. A. Demoz, E.M.J. Verpoorte, D.J. Harrison, An equivalent circuit model of ion-selective membraneinsulatorsemiconductor interfaces used for chemical sensors, ./. Electroanal. Chem., 1995, 389, 71 78.
123. R.D. Armstrong, G. Ilorvai, Properties of PVC based membranes used in ion-selective electrodes, Electrochim. Acta, 1990, 35, I -7.
124. J.P. Souteyrand, J.P.CIorec, J.R. Martin, C. Wilson, I. Lawrence, M.E. Mikkelscn, M.F. Lawrence, Direct Detection of the Hybridization of Synthetic Homo-Oligomer DNA Sequences by Field Effect,./. Phys. Chem. B, 1997, 101, 2980-2985.
125. M. Zayats, M. Lahav, A.B. Kliaritonov, I. Willncr, Imprinting of specific molecular recognition sites in inorganic and organic thin layer membranes associated with ion -scnsetive field effect transistors, Tetrahedron, 2002, 58, 85.
126. S.W. Lee, I. Ichinose, T. Kunitake, Enantioselective Binding of Amino Acid Derivatives onto Imprinted TiOi Ultrathin Films, CV/c/h. Lett., 2002, 31, 678-679.
127. B. Dunbar, B. Riggle and G. Niswender, Development of enzyme immunoassay for the detection of triazine herbicides, J. Agric Food Chem., 1990, 38, 433.
128. T. Giersch, A new monoclonal antibody for the sensitive detection of atrazine with immunoassay in mierotitcr plate and dipstick format, J. Agric Food Chem., 1993, 41, 1006.
129. L. Weil, R.J. Schneider, O. Schafer, P. Ulrich, M. Weller, T. Ruppert and R.A. Niessner, A heterogeneous immunoassay for the determination of triazine herbicides in water, Presenilis J. Anal. Chem., 1991, 339, 468-469.
130. J.D. Brewster and A.R. Lieghtileld, Rapid biorecognition assay for herbicides in biological matrixes, Anal. Chem., 1993, 65, 2415-2419.
131. N.M.J. Vermeulen, Z. Apostolides, D.J.J. Potgieter, P.C. Nell and N.S.I I. Smit, J. Chromotogr., 1982,240,247.161.1I.-B. Ixe and A.S.Y. Chau,J. Assoc. Off. Anal. Chem., 1993, 66, 651.
132. M. Siemann, L. Andersson, K. Mosbach, Selective Recognition of the Herbicide Atrazine by Noncovalent Moleeularly Imprinted Polymers, J. Agric Food Chem., 1996, 44, 141.
133. B. Bjarnanson, L. Chimuka and O. Ramstrom, On-Line Solid-Phase Extraction of Triazine Herbicides Using a Moleeularly Imprinted Polymer for Selective Sample Enrichment, Anal. Chem., 1999, 71, 2152.
134. J. Matsui, K. Fujiwara, S. Ugata, T. Takeuchi, Solid-phase extraction with a dibutylmelamine-imprinted polymer as triazine herbicide-selective sorbent. ,/. Chromatogr. A, 2000, 889, 25-31.
135. B. Sellegren, C. Dauwe and T. Schneider, Pressure-Induced Binding Sites in Moleeularly Imprinted Network Polymers, Macromolecules, 1997, 30, 2454.
136. M.F. Kropman, H.-K.Nienhuys, S. Woutcrscn and ll.J. Bakker, Vibrational Relaxation and Hydrogen-Bond Dynamics of HD0:H20, J. Phys. Chem. A, 2001, 105, 4622 -4626.
137. C. Whiddon and O. Soderman, Unusually Large Deuterium Isotope Effects in the Phase Diagram of a Mixed Alkylglucoside Surfactant/Water System, Langmuir, 2001, 17, 1803-1806.
138. P. Scharlin and R. Battino, Solubility of CC12F2, CCIF3, CF4 and c-C4Fx in 1120 and D20 at 288 to 318 K and 101.325 kPa. Thermodynamics of transfer of gases from H20 to D20, Fluid Phase Equilib., 1994, 95, 137- 147.
139. P.N. Bartlett, P. Tcbbutt, R.G. Whitaker, Prog. Reaction Kinetics, 1991, 16, 55.
140. Y.T. Long, II.Y. Chen, Electrochemical regeneration of coenzyme NADU on a histidine modified silver elcctrode,./. Electroanal. Chem., 1997, 440, 239-242.
141. D.D. Schlereth, E. Katz, J.L. Schmidt, Surface-modified gold electrodes for electrocatalytic oxidation of NADH based on the immobilization of phenoxazine and phenothiazine derivatives on self-assembled monolayers, Electroanalysis, 1995, 7, 4654.
142. S.P. Pogorelova, M. Zayats, A.B. Kharitonov, E. Katz, I. Willncr, Analysis of NAD(P)+-cofactors by redox-functionalized 1SFET devices, Sens. Actuators B, 2003, 89, 40.
143. H. Raether, in: Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings, Berlin, Springer- Verlag, 1988.
144. W. Knoll, Basic Aspects of Surface-Plasmon Resonance, Annu. Rev. Phys. Chem., 1998, 49,569-638.
145. Y. lwasaki, T. Horiuchi, O.Niwa, Detection of Electrochemical Enzymatic Reactions by Surface Plasmon Resonance Measurement, Anal. Chem., 2001, 73, 1595.
146. G.V. Beketov, Y.M. Shirshov, O.M. Shynkarenko, V.l. Chegel, Surfacc plasmon resonance spectroscopy: prospects of superstrate refractive index variation for separate extraction of molecular layer parameters Sens. Actuators D, 1998, 48, 432-438.
147. S. Nishimura, T. Yoshidome, M. iligo, Proceedings of IUPAC International Congress on Analytical Sciences 2001 (1СAS 2001), Anal. Sei. Sitppl., 2001, 17, i 1697-i 1699.
148. N. Kirsch, J.I'. Hart, D.J. Bird, R.W. Luxton, D.V. McCalley, Towards the development of molecularly imprinted polymer based screcn printed sensors for metabolites of PAHs, Analyst, 2001, 126, 1936-1941.
149. D.Y. Sasaki, T.M. Alam, Solid-State 31P NMR Study of Phosphonate Binding Sites in Guanidine-Functionalized, Molecular Imprinted Silica Xerogels, Chem. Mater., 2000, 12, 1400-1407.
150. R.P. Buck, E. Lindner, W. Kurtner, G. Inselt, Piezoelectric chemical sensors, Pure Appl. Chem., 2004, 76, 1139-1161.
151. B.B. Малов, Пьезорезоиаториые датчики, M.: Эпергоатомиздат, 1989, 272с.
152. Я.И. Кореиман, Т. А. Кучменко, Разработка масс чувствительных сесоров, Сенсор, 2002, 1, 24.-/М
