|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Новые высокочувствительные сенсорные материалы на основе проводящих поли(аминофенилборных кислот) для создания экспрессных тест-систем детекции микроорганизмовНИР
Novel high-sensitive sensor materials based on conducting poly(aminophenylboronic acids) for developing express test-systems for detection of microorgamisms
- Руководитель НИР: Андреев Е.А.
- Участники НИР: Божьев И.В., Гавирова Л.А., Зарянов Н.В., Комкова М.А., Никитина В.Н., Чухнина А.Б.
- Подразделение: Кафедра химической энзимологии
- Срок исполнения: 1 марта 2016 г. - 31 декабря 2016 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 013-05/16
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116052010078-5
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Функциональные материалы, наноматериалы и технологии
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.19.29 Анализ органических веществ
- 31.15.33 Электрохимия
- 31.23.15 Углеводы и родственные соединения
- 31.25.15 Структура и свойства природных и синтетических высокомолекулярных соединений
- 34.27.05 Методы и аппаратура в микробиологии
-
Ключевые слова:
детекция микроорганизмов, проводящие полимеры, борные кислоты, спектроскопия электрохимического импеданса, полианилин, синтетические рецепторы, молекулярные отпечатки, электрохимическая полимеризация, сенсорные материалы
synthetic receptors, molecular imprinting, polyaniline, microorganism detection, electropolymerization, conducting polymers, electrochemical impedance spectroscopy, sensing materials, boronic acids -
Описание:
Настоящий проект направлен на разработку новых сенсорных материалов – поли(аминофенилборных кислот), в том числе с молекулярными отпечатками, «синтетических рецепторов» для связывания с компонентами клеточных стенок, и сенсоров на их основе. На базе разрабатываемых новых функциональных сенсорных материалов и нового принципа детекции, опубликованного участниками проекта, будет создан лабораторный образец безреагентной электроаналитической тест-системы для экспрессной и надежной детекции микроорганизмов. Разрабатываемая тест-система направлена на устранение недостатков имеющихся систем (пробоподготовка, реагенты и пр.).
-
Abstract:
Current research is aimed at development of novel sensing materials - poly(aminophenylboronic acids) or PABA with and without molecular imprints, "synthetic receptors" posessing affinity to cell wall components; and also aimed at development of PABA-based sensor system. On the base of novel sensing materials and detection principle reagentless test-system prototype for express and reliable microorganism detection will be constructed. Developed test-system is intended to eliminate drawbacks of existing ones (pretreatment procedures, reagents etc.).
-
Планируемые результаты:
2 заявки на патент, подготовка научной статьи
-
Научный задел:
Новые сенсорные материалы представляют собой электрополимеризованные в присутствии неорганических анионов или органических молекул-темплатов поли(аминофенилборные кислоты). Отличительной особенностью сенсорных материалов является возможность применения нового принципа детекции, который заключается в увеличении проводимости сенсорного материала при связывании с сахаридами или оксикислотами, в то время как фоновые взаимодействия приводят к уменьшению проводимости. Это позволяет дифференцировать аналитический сигнал на фоне неспецифических взаимодействий, делая разрабатываемый полимер высокоэффективным материалом для электрохимической сенсорики. Принцип не требует дополнительных реагентов или пробоподготовки, используемый принцип является простым и экспрессным и позволяет проводить определение в жидкости и аэрозоле. Сахариды и оксикислоты являются основными компонентами клеточной стенки микроорганизмов, поэтому разработанный принцип в полной мере применим к целым микроорганизмам в качестве объектов анализа. Кроме того, введение в среду для синтеза сенсорного материала компонентов клеточных стенок повышает сродство полимера к определяемым группам на поверхности клеток, обеспечивая связывание по принципу взаимодействия антиген-антитело. Таким образом, создаваемые сенсорные материалы также способны обеспечить высокую эффективность, простоту и экспрессность детекции микроорганизмов, а создание молекулярных отпечатков компонентов клеточных стенок способствует дополнительному повышению чувствительности сенсора на основе нового полимерного материала. На основе новых сенсорных материалов- «синтетических рецепторов» будет разработан и испытан лабораторный образец электроаналитической тест-системы для определения микроорганизмов на примере плесневых грибов Penicillium chrysogenum. Конструкция ячейки и использование микросенсоров позволят проводить экспрессную детекцию микроорганизмов в жидкости и биоаэрозоле.
-
Основные результаты:
Подано 2 заявки на изобретение, принято 3 статьи для публикации в научных журналах из списка ВАК РФ, результаты проекта представлены на 66ой Ежегодной конференции Международного электрохимического общества (Гаага, Нидерланды), на 5 Съезде биохимиков России (Дагомыс, Сочи, Россия).
- Добавил в систему: Андреев Егор Андреевич
Источник финансирования НИР
| другие гранты РФ, Конкурс "Новые материалы с уникальными свойствами" |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 марта 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Новые высокочувствительные сенсорные материалы на основе проводящих поли(аминофенилборных кислот) для создания экспрессных тест-систем детекции микроорганизмов |
| Результаты этапа: 1.1 Подобраны оптимальные условия для осаждения проводящего полимера: 0.04 М мономера 3-АФБК, 0.10 М H2SO4, 0.20 М NaF, диапазон развертки потенциалов от 0 до 0.9 В. Полученный полимер обладает электроактивностью и проводящими свойствами даже при нейтральном значении рН 7.0, что необходимо для применения его в качестве сенсорного материала. Наблюдаемые константы комплексообразования, определенные из данных СЭХИ, составили: для глюкозы (рН=7.0) – 20 М-1, маннозы (рН=7.0) – 90 М-1, галактозы (рН=7.0) – 100 М-1, фруктозы (рН=7.0) – 220 М-1, лактата (рН=6.0) – 35 М-1. Диапазоны определяемых концентраций составили: для глюкозы (рН=7.0) – 2 ÷ 250 мМ, маннозы (рН=7.0) – 4÷145 мМ, галактозы (рН=7.0) – 2 ÷ 40 мМ, фруктозы (рН=7.0) – 3÷90 мМ, лактата (рН=6.0) – 2 ÷ 100 мМ. 1.2 Взаимопроникающие электроды были изготовлены на Физическом факультете МГУ в лаборатории «Криоэлектроника» в рамках совместных работ по данному проекту. Оптимальные условия для структур с межэлектродным расстоянием 10 мкм: 0.04 М мономера 3-АФБК, 0.10 М H2SO4, 0.20 М NaF. Модификация микроэлектродов поли(аминофенилборной кислотой) для создания микросенсоров. На примере использования взаимопроникающих электродов, модифицированных полимером, для определения Penicillium chrysogenum, в работе продемонстрировано увеличение проводимости чувствительного слоя в результате взаимодействия с детектируемыми микроорганизмами. 1.3 Культивация плесневых грибов Penicillium chrysogenum. Оценка микробного заражения модельных растворов методом культивации на плотных средах. 1.4 Для детектирования микробов в жидкости была изготовлена стеклянная электрохимическая ячейка, внутренний объем которой вмещает в себя микросенсор и выходное сопло для подачи биоаэрозоля. Разработанная система демонстрирует высокую чувствительность: сопротивление переноса заряда чувствительного слоя уменьшается почти в три раза в результате создания концентрации микроорганизмов в растворе ~700 КОЕ/мл. Диапазон определяемых концентраций Penicillium chrysogenum составляет 700÷2000 КОЕ/мл. 1.5 В результате патентного поиска была выявлена патентная чистота способа изготовления сенсора на сахара и оксикислоты, а также микросенсора для детектирования плесневых грибов, которые основываются на получении проводящей поли(3-АФБК) в оптимальных условиях. 2.1 В рамках настоящей работы разработаны методики синтеза полимеров 3-АФБК с молекулярными отпечатками перечисленных оксикислот в режиме циклической вольтамперометрии. Продемонстрирована возможность получения проводящих полимеров с молекулярными отпечатками. 2.2 Показано, что в случае полимеров с молекулярными отпечатками наблюдается повышение констант связывания с аналитами в 1.5-3.0 раза по сравнению с поли(3-АФБК). Подобный эффект приводит к сдвигу диапазонов определяемых концентраций в сторону более низких содержаний, а также к повышению чувствительности и селективности определения одних полиолов в присутствии других. 2.3 По результатам проекта подано 2 заявки на изобретения. Принято в печать 3 научные статьи. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".