Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Конзолни сензори, базирани на системи с високо молекулно тегло и биополимери

<== предишна статия |

Сензорните устройства, в които рецепторният слой е биологични природни съединения, се наричат ​​биосензори. Като правило, в такива системи се използват молекулярни ключови системи за разпознаване, които осигуряват естествена селективност към определени видове вещества. По вид разпознаване на вещества биологичните сензори могат да се разделят на три групи: биокаталитични, афинни и сензори, базирани на супрамолекулни структури. В случая на биокаталитично разпознаване, молекулите на рецепторния слой взаимодействат с разпознаваема субстанция и тази реакция води до появата на нов продукт, който се използва като част от механизма за трансформиране на биологична реакция в контролиран отговор. Пример за биосензори са сензори за глюкоза, внедрени на базата на микромеханични системи: на повърхността на конзолата се прилага левкозна оксидаза, която при взаимодействие с глюкоза го окислява и образува глюконова киселина.

Интересни са и биологичните приложения, използващи микрокантилевирни сензори на базата на супрамолекулни структури. Karin G. Feller използва търговски достъпни конзоли за определяне скоростта на растеж на бактериите на повърхността им в зависимост от концентрацията на антибиотика. Конзолите са предварително покрити със слой от арагоза и са поставени за 10 минути в разтвори, съдържащи бактерии с антибиотик, който забавя растежа на бактериите и без антибиотик. След това повишаването на масата на конзолата се наблюдава чрез проследяване на неговата резонансна честота. Описан е сензор на базата на конзолни трансдюсери, който се определя от изместването на резонансната честота на процеса на поникване на плесенни и дрождени спори, имобилизирани на повърхността чрез имунохимична реакция. При определени условия (27 ° С и 97% влажност), спорите, поглъщащи влагата от водните пари на околната среда, почти напълно покълват за 4 часа, което се определя от изместването на резонансната честота на конзолата.

В момента технологиите позволяват създаването на микроелектромеханични системи (MEMS), способни да измерват чувствителността на отделните вирусни частици g / Hz (фиг. 7.10а). Експериментално е доказано, че се измерва масата на 9,5 fg ваксинен вирус, като се използва конзола с ширина 1,8 μm и дължина 4 μm (фиг. 7.10b).

Фиг. 7.10 (а) Микроконтилевери с чувствителност за измерване на масата b / конзола, способна да измерва масата на единична вирусна частица.

През последното десетилетие се наблюдава критичен напредък в разработването на микромеханични сензорни системи с рекордни нива на чувствителност по отношение на масата и количеството на свързания аналит. Тези системи използват фундаментално нов метод за превръщане на биохимичните реакции в аналитичен сигнал чрез статични деформации в резултат на термични, електростатични и енергийни ефекти в рамките на предписания слой и MEMS структури.

Микрокантилеверните системи, притежаващи широк спектър от режими на работа: статично, динамично, Q-факторно управление и амплитуда на аналитичния сигнал, са пълноценно допълнение на техните добре познати аналози: електрохимични, оптични и акустични сензори. В допълнение, комбинации от различни схеми за откриване на аналитичния сигнал на MEMS позволяват да се оптимизира тяхната работа в почти всяка среда: вакуум, газ и течни фази на веществото. Микроскопичните размери на сензорните устройства позволяват да се намали границата на тяхната чувствителност към размера на отделните бактерии и вирусни частици, както и да се следи интензивността на IR излъчването и екзотермичните (ендотермични) повърхностни реакции с висока резолюция. MEMS, комбинирани с интегрирани микросхеми в един чип, не превишават 1 мм, такива размери на сензорните блокове позволяват интегрирането им в 1D и 2D решетки на високопроизводителни селективни сензори, работещи на принципа на електронния нос, нуждата от която непрекъснато се увеличава. Така можем да заключим, че бъдещото развитие на нанотехнологичните биосензори, способни да измерват масата на отделните вирусни частици и незначителните напрежения в молекулярните филми, се основава на микрокантилевирни системи, които вече демонстрират несравнима чувствителност и простота на методите за директен анализ. На базата на метода на свързване на аналита към рецепторния слой, микрокантилевирните системи откриват нови насоки в изследването на междумолекулните взаимодействия в биополимерни филми. Може да се заключи, че през последното десетилетие има критичен пробив в разработването на микромеханични сензорни системи с рекордни показатели за чувствителността и количеството на свързания аналит. Тези системи използват фундаментално нов метод за превръщане на биохимичните реакции в аналитичен сигнал чрез статични деформации в резултат на топлинни, електростатични и енергийни ефекти вътре в предписания слой и структурите на самите MEMS. Микрокантилеверните системи, притежаващи широк спектър от режими на работа: татичен, динамичен, Q-фактор и амплитуда на аналитичния сигнал, са пълен набор от техните добре познати аналози: електрохимични, оптични и акустични сензори. В допълнение, комбинации от различни схеми за откриване на аналитичния сигнал на MEMS позволяват да се оптимизира тяхната работа в почти всяка среда: вакуум, газ и течни фази на веществото. Микроскопичните размери на масите на сензорните устройства позволяват да се понижи границата на тяхната чувствителност към масата на отделните бактерии и вирусни частици, както и да се следи интензивността на IR излъчването и екзотермичните (ендотермични) повърхностни реакции с висока резолюция. MEMS, комбинирани с интегрални схеми в един чип, не превишават 1 мм, такива размери на сензорните блокове позволяват интегрирането им в 1D и 2D решетки на високопроизводителни селективни сензори, функциониращи на принципа на електронния нос, нуждата от която непрекъснато се увеличава. Сега в Русия и в чужбина се провеждат активни изследвания в областта на създаването на "електронен нос" и "електронен език" - изкуствени измервателни системи, които действат като човешки органи - носа и езика. Неотложната задача за създаване на спешна диагноза на леглото, която е трудна за изпълнение без непрекъснато наблюдение на вещества в среди, съдържащи примеси. Примери за устройства, с помощта на които може да се организира такъв контрол, могат да бъдат кварцови микровезначки или повърхностни плазмонови резонансни системи, но проблемът с неспецифичното свързване остава нерешен, ако се използва за анализ на вещества в многокомпонентна среда. Значителна, несравнима характеристика на конзолата е възможността за директно измерване на напрежението във филми, поставени върху една от страните му. В този случай степента на влияние на неспецифичното свързване върху аналитичния сигнал, вследствие на ниските енергии на неспецифичните връзки и следователно, незначителния им принос към повърхностното напрежение на рецепторния филм, намалява значително. Поради това получената информация за състоянието на изследваните обекти е уникална и, общо взето, се различава от дадената по общите методи за анализ на маса, оптични и електрически свойства на филмите. Уникалността на информацията е, че тя директно характеризира енергията на междумолекулните взаимодействия във вътрешността на филма, която се превръща в статично огъване на конзолата (енергията на аналитичния сигнал). Повърхностните сили в молекулярните филми върху твърди субстрати могат да се дължат на електростатично взаимодействие на отделни молекули или на техните комплекси. Следователно, конзолите могат да се разграничат като нов клас директни преобразуватели на биохимични вещества, които имат специални перспективи в области, където се изисква непрекъснато наблюдение на биохимични агенти в течности. Специфичен случай на използване на микроконтиливери може да бъде контрола на нивото на лекарствата в човешките физиологични течности при спешна диагностика на леглото. Въз основа на конзоли е възможно да се създаде най-широк набор от сензори с различна архитектура, една от конструктивните части на която е рецепторът.

<== предишна статия |





Вижте също:

Методи за измерване, използващи сензори на конзолна основа

Старк ефект

Концепцията за "меки измервания"

Феноменът на стохастичния резонанс в нелинейните системи

Проектиране и работа на сканиращ тунелен микроскоп

Сканиращо микроскопско устройство

НГР метод - спектроскопия

Размита логика и теория на размити множества

Практическо приложение на атомно силовия микроскоп

Квантово-механично обяснение на явлението свръхпроводимост

Хелиев йон микроскоп

Сравнителни характеристики на аналитичните възможности на различни типове имуносензори

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 2771

11.45.9.51 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .