Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2019 / с. 37-40

Углеродные наноматериалы для создания биологических сенсоров социально значимых заболеваний

                                

С.Н. Щербин, И.А. Комаров, И.В. Чуднов, А.Н. Калинников, М.А. Орлов, Э.Е. Данелян


Аннотация

Рассмотрены основные направления создания биологических сенсоров для экспресс-анализов социально значимых заболеваний крови на основе углеродных наноматериалов. Показано, что углеродные нанотрубки, графен и производные от него материалы являются перспективными для применения в биосенсорах и используются для создания различных типов таких сенсоров.


Сведения об авторах

Сергей Николаевич Щербин, канд. хим. наук, ведущий инженер,
Иван Александрович Комаров, канд. тех. наук, ведущий инженер,
Илья Владимирович Чуднов, советник директора – главный конструктор,
Александр Николаевич Калинников, руководитель дивизиона,
Максим Андреевич Орлов, руководитель лаборатории, Межотраслевой инжиниринговый центр «Композиты России» МГТУ им. Н.Э. Баумана,
Эдуард Ервандович Данелян, студент, ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», г. Москва,

Список литературы

1. Карякин А.А. и др. Биосенсоры: устройство, классификация и функциональные характеристики // Сенсор. 2002. № 1 / http//:www.Sensor-magazine.ru.
2. Byrne B., Stack E., Gilmartin N. et al. Antibody-Based Sensors: Principles, Problems and Potential for Detection of Pathogens and Associated Toxins // Sensors. 2009. Vol. 9. РР. 4407-4445.
3. Sharma S., Byrne H., O’Kennedy R.J. Antibodies and antibody- derived analytical biosensors // Essays in Biochemistry. 2016. Vol. 60. PP. 9-18.
4. Hye-Mi So, Keehoon Won, Yong Hwan Kim et al. Single-Walled Carbon Nanotube Biosensors Using Aptamers as Molecular Recognition Elements // J. Am. Chem. SOC. 2005. Vol. 127. PP. 11906-11907.
5. Nigam V.K., Shukla P. Enzyme Based Biosensors for Detection of Environmental Pollutants. A Review // J. Microbiol. Biotechnol. 2015. Vol. 25. PP. 1773-1781.
6. Epstein J.R., Biran I., Walt D.R. Fluroscence-based nucleic acid detection and microarrays // Analytica Chimica Acta. 2002. Vol. 469. PP. 3-36.
7. Wenhu Zhou, Po-Jung Jimmy Huang, Jinsong Ding et al. Aptamer-based biosensors for biomedical diagnostics // Analyst. 2014. Vol. 139. PP. 2627-2640.
8. Jarczewska M., Gorski L., Malinowska E. Electrochemical aptamer-based biosensors as potential tools for clinical diagnostics // Anal. Methods. 2016. Vol. 8. PP. 3861-3877.
9. Ellington A.D., Szostak J.W. In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands // Nature. 1990. Vol. 346. PP. 818-822.
10. Tuerk C., Gold L. Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase // Science. 1990. Vol. 249. PP. 505-510.
11. Мищенко С.В., Ткачев А.Г. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение. – М.: Машиностроение, 2008. 172 с.
12. Nawaz M.A., Rauf S., Catanante G., Nawaz M.H., Nunes G., Marty J.L., Hayat A. One Step Assembly of Thin Films of Carbon Nanotubes on Screen Printed Interface for Electrochemical Aptasensing of Breast Cancer Biomarker // Sensors (Basel). 2016. Vol. 16 (10).
13. Heller D.A., Jin H., Martinez Brittany M. et al. Multimodal optical sensing and analyte specificity using single-walled carbon nanotubes // Nature Nanotechnolocy. 2009. Vol. 4. РР. 114-120.
14. Брусницын Д.В., Медянцева Э.П., Варламова Р.М., Макси- мов А.А., Фаттахова А.Н., Будников Г.К. Амперометрическое определение антидепрессантов моноаминооксидазными биосенсорами на основе углеродных нанотрубок и наночастиц серебра как модификаторов // Ученые записки Казанского университета. 2014. Т. 156. Кн. 2. С. 37-50.
15. Разработан аптасенсор – биосенсор на основе углеродных нанотрубок // Nanotechnology News Network. 2010.
16. Степанов А.В. Каналирование атомных частиц низких энергий в углеродных нанотрубках / Дис. канд. физ.-мат. наук. – Чебоксары, 2017. 118 с.
17. Mayorov A.S. et al. Micrometer-scale ballistic transport in encapsulated graphene at room temperature // Nano Lett. 2011. Vol. 11. PP. 2396-2399.
18. Lee C., Wei X.D., Kysar J.W., Hone J. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene // Science. 2008. Vol. 321. PP. 385-388.
19. Liu F., Ming P.M., Li J. Ab initio calculation of ideal strength and phonon instability of graphene under tension // Phys. Rev. B 76. 2007. P. 064120.
20. Balandin A.A. Thermal properties of graphene and nanostructured carbon materials // Nature Mater. 2011. Vol. 10. PP. 569-581.
21. Графеновый бум: итоги / http://www.nanonewsnet.ru.
22. Обзор рынка графена / http://www.infomine.ru.
23. Antony J., Grimme S. Structures and interaction energies of stacked graphene-nucleobase complexes // Phys. Chem. Chem. Phys. 2008. Vol. 10. (19). PP. 2722-2729.
24. Gowtham S., Scheicher R.H., Ahuja R. et al. Physisorption of nucleobases on graphene: Density-functional calculations // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 76 (3). P. 033401.
25. Palecek E., Fojta M. Electrochemical DNA sensors. – Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH and Co., 2005. PP. 127-192.
26. Odenthal K.J., Gooding J.J. An introduction to electrochemical DNA biosensors // Analyst. 2007. Vol. 132 (7). PP. 603-610.
27. Ghosh I., Stains C.I., Ooi A.T. et al. Direct detection of double- stranded DNA: Molecular methods and applications for DNA diagnostics // Mol. Biosyst. 2006. Vol. 2 (11). PP. 551-560.
28. Gooding J.J. Electrochemical DNA hybridization biosensors // Electroanalysis. 2002. Vol. 14 (17). PP. 1149-1156.
29. Tao Y., Lin Y., Ren J. et al. Self-assembled, functionalized graphene and DNA as a universal platform for colorimetric assays // Biomaterials. 2013. Vol. 34 (20). PP. 4810-4817.
30. Singh A., Sinsinbar G., Choudhary M. et al. Graphene oxide- chitosan nanocomposite based electrochemical DNA biosensor for detection of typhoid // Sens. Actuators B: Chem. 2013. Vol. 185. PP. 675-684.
31. Chen T.Y., Loan P.T.K., Hsu C.L. et al. Label-free detection of DNA hybridization using transistors based on CVD grown graphene // Biosens. Bioelectron. 2013. Vol. 41. PP. 103-109.
32. Velasco J. Jr, Jing L. et al. Transport spectroscopy of symmetry- broken insulating states in bilayer graphene // Nature Nanotechnolocy. 2012. Vol. 7. PP. 156-160.
33. Lin L., Liu Y., Tang L. et al. Electrochemical DNA sensor by the assembly of graphene and DNA-conjugated gold nanoparticles with silver enhancement strategy // Analyst. 2011. Vol. 136 (22). PP. 4732-4737.
34. Stebunov Y.V., Afteneva O.A., Arsenin A.V., Volkov V.S. Highly sensitive and selective sensor chips with graphene-oxide linking layer // ACS Applied Materials & Interfaces. DOI: 10.1021/ acsami.5b04427.
35. Wang Y., Shao Y., Matson D.W. et al. Nitrogen-doped graphene and its application in electrochemical biosensing // ACS Nano. 2010. Vol. 4 (4). PP. 1790-1798.
36. Xu C., Xu B., Gu Y. et al. Graphene-based electrodes for electrochemical energy storage // Energy Environ. Sci. 2013. Vol. 6 (5). PP. 1388-1414.
37. Cao S., Zhang L., Chai Y. et al. Electrochemistry of cholesterol biosensor based on a novel Pt-Pd bimetallic nanoparticle decorated graphene catalyst // Talanta. 2013. Vol. 109. PP. 167-172.
38. Jia X., Liu Z., Liu N. et al. A label-free immunosensor based on graphene nanocomposites for simultaneous multiplexed electrochemical determination of tumor markers // Biosens. Bioelectron. 2014. Vol. 53. PP. 160-166.
39. Ковалева Н.Ю., Раевская Е.Г., Рощин А.В. Проблемы безопасности наноматериалов: нанобезопасность, нанотоксиглогия, наноинформатика // Химическая безопасность. 2017. Т. 1. № 2. С. 44-87.