Н.В. Комарова, М.С. Андрианова, М.И. Савельев, А.Е. Кузнецов

Оптимизация процесса функционализации поверхности оксида кремния при создании рецепторного слоя биосенсора для детекции взрывчатых веществ

Описан процесс разработки рецепторного слоя ферментативного биосенсора для детекции взрывчатых веществ. Обоснован выбор ковалентной модификации для иммобилизации нитроредуктазы из Escherichia coli на подзатворном диэлектрике ион-чувствительного полевого транзистора (ISFET), представляющем собой оксид кремния. Для проведения иммобилизации выбран подход самособирающихся монослоев, предполагающий использование различных силанов и молекул-линкеров для активации поверхности SiO₂. Проведено сравнение двух разных методик иммобилизации на поверхности SiO₂ с применением двух асимметричных линкеров (N-гидроксисукцинимидный эфир 3-малеимидобензойной кислоты и N-гидроксисукцинимидный эфир 4-(4-малеимидофенил)масляной кислоты) и одного симметричного (глутаровый альдегид) в сочетании с соответствующими силанами. Изучена зависимость эффективности функционализации от концентрации силанов для подхода с использованием асимметричного линкера. Достаточная плотность посадки фермента на поверхности оксида кремния достигалась при концентрации силана 0,0015%. Тип асимметричного линкера не оказал влияния на эффективность иммобилизации. Показано, что методика иммобилизации через глутаровый альдегид позволяет добиться более высокой активности иммобилизованного фермента. Для данной методики оптимизированы условия проведения иммобилизации фермента на поверхности оксида кремния. Методика адаптирована для проведения иммобилизации нитроредуктазы из E . coli в канале микрофлюидной системы на поверхности ISFET, для чего аминопропилтриэтоксисилан заменен на соответствующий силатран, а концентрация фермента увеличена до 30 мкг/мл. Разработанная методика успешно использована для создания биосенсора для детекции взрывчатых веществ.
Ключевые слова: фермент, иммобилизация, самособирающиеся монослои, биосенсор.

  Полный текст статьи в формате PDF

Вестник Московского Университета.
Химия 2015, том 56, № 6, стр. 379-386