Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
membrane-bound antigen and free antibody. J. Membrane Sci, 2, 125-32
(1977).
38. Collins S., Janata J. A critical evaluation of the mechanism of
potential response of antigen polymer membranes to the corresponding
antiserum. Anal. Chim. Acta, 136, 93-9 (1982).
39. Gaines G.L. Insoluble monolayers at liquid-gas interfaces.
Interscience Publishers, New York, 1965.
40. Lundstrom I., Lundquist L, A hydrogen sensitive MOS field-effect
transistor. Appl. Phys. Lett, 26, 55-7 (1975).
41. Lundstrom I. Hydrogen sensitive MOS-structure. Part 1: Principles and
applications. Sensors and Actuators, 1, 403-26 (1981).
42. Lundstrom I., Soderberg D. Hydrogen sensitive MOS-structures. Part 2:
Characterization. Sensors and Actuators, 2, 105-38 (1981/1982).
43. Lundstrom I., Shivaraman M.S., Svensson C. Chemical reactions on
palladium surfaces studied with Pd-MOS structures. Surface Science, 64,
497-519 (1977).
44. Poteat T.L., Lalevic B. Transition metal-gate MOS gaesous detectors.
IEEE Trans. Electron Devices, ED-29, 123-9 (1982).
45. Krey D., Dobos K.. Zimmer G. An integrated CO-sensitive MOS
trasistor. Sensors and Actuators, 3, 169-77 (1982/1983).
46. Stenberg М., Dahlenback В. I. Surface-accessible FET for gas sensing.
Sensors and Actuators, 4, 273-81 (1983).
47. Blackburn G. F., Levy M. L, Janata J. Field-effect transistor
sensitive to dipolar molecules. Appl. Phys. Lett, 43, 700-1 (1983).
Глава 27
Биосенсоры на основе полупроводниковых газовых сенсоров
Бенгт Даниелъссон, Фредрик Винквист
27.1. Введение
Эта глава посвящена применению в биологии полупроводниковых газовых
сенсоров со структурой РсШОП, разработанных Лундстремом и другими [1]. К
числу таких сенсоров в первую очередь относятся чувствительные к водороду
полевые транзисторы со структурой металл - оксид--полупроводник
(РёМОППТ), которые могут реагировать и на водородсодержащие соединения,
например аммиак и сероводород. В нашей первой работе в этой области
Даниельссон и другие [2] показали, что чувствительный к аммиаку Pd МОП ПТ
в принципе можно использовать как преобразователь в "ферментном
транзисторе" с участием ферментов уреазы и креати-ниниминогидролазы.
После этой предварительной работы мы предприняли более детальное изучение
возможности применения водородселективных PdMOn-структур для контроля
концентрации водорода в системах с образованием водорода, включая фермент
гидрогеназу (ЕС 1.12.2.1) [3]. Открытие способов воспроизводимого
улучшения чувствительности Pd М ОП-структур к аммиаку [4] возродило
интерес к изучению сочетаний таких сенсоров с биологическими системами.
Результаты недавних работ показали, что на основе чувствительных к
аммиаку РбМОППТ можно создать высокоспецифичные и чувствительные
биосенсоры [5-7].
В настоящее время одной из наиболее перспективных и быстро развивающихся
областей является биотехнология, вызывающая огромный политический,
экономический, научный и общечеловеческий интерес во всем мире. В этой
связи получили признание и биосенсоры, поскольку они, с одной стороны,
являются продуктом биотехнологии, а с другой-инструментами, позволяющими
осуществлять измерения в биотехнологических процессах в сложных средах,
культуральных бульонах и in vivo. Для таких измерений необходимы сенсоры,
обладающие механической прочностью, стабильностью характеристик в
процессе эксплуатации, нечувствительностью к засорению и мешающим
веществам. Часто такие сенсоры должны иметь также высокую
чувствительность и небольшие размеры. В этом отношении очень хорошо
зарекомендовали себя наши биосенсоры, созданные на базе полупроводниковых
газовых сенсоров, в которых детектор отделен от изучаемого раствора
газопроницаемой мембраной, а непосредственно контактирует с пробой только
биологический компонент биосенсора. Обычно мы применяем небольшие
колонки, заполненные высокоустойчивым иммобилизованным биокатализатором.
В большинстве случаев можно применять большой избыток катализатора, что
обеспечивает постоянство рабочих параметров колонки независимо от
изменения состава пробы, буферной емкости, pH, ионной силы, цвета,
мутности, температуры, наличия денатурирующих агентов и в известной
степени даже от концентрации ингибитора.
Этим ГПТ выгодно отличаются от ИСПТ (ионоселективных полевых
транзисторов), которые функционируют непосредственно в растворе пробы и
отклик которых по этой причине зависит от pH, буферной емкости и
концентрации других ионных соединений, близких по природе определяемому
соединению.
В общем случае к положительным качествам полупроводников следует отнести
небольшие затраты на их производство с помощью обычной технологии полу-
426
Г.юва 27
проводниковых материалов, связанные с этим небольшие размеры и
возможность создания многофункциональных устройств, а также
непосредственной интеграции с электронными устройствами для обработки
сигналов. Эти качества особенно важны при использовании сенсоров in vivo;
здесь они могут послужить основой для создания миниатюрных биосенсоров с
