ВПЛИВ ДОДАТКОВОГО БУФЕРНОГО ШАРУ НА ЧУТЛИВІСТЬ СЕНСОРА СРБ НА ОСНОВІ ІСПТ

  • О. Ю. Кутова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • М. Г. Душейко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • М. О. Семененко Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України,Київ
  • Л. А. Столяр ТОВ «Укргентех», Київ
  • В. І. Тимофєєв Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
Ключові слова: біосенсор, С-реактивний білок, меланін, чутливість

Анотація

Запропоновано й досліджено сенсор на основі іон-селективного польового транзистора (ІСПТ) для електронного детектування С-реактивного білка (СРБ). CРБ є маркером виявлення запальних процесів в організмі, а також дозволяє прогнозувати ймовірність виникнення серцево-судинних захворювань. Описано фізико-технологічні та топологічні особливості запропонованого сенсора на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2. Двоокис церію є перспективним матеріалом для використання в якості підзатворного діелектрика для МДН-транзисторів і має низку переваг у порівнянні з плівками двоокису кремнію, який широко використовується для виготовлення ІСПТ. Зокрема, більшу щільність поверхневих чутливих центрів, забезпечує кращу діелектричну ізоляцію структури, менший струм втрат через діелектрик, високу термічну та хімічну стабільність, біосумісність, а також ефективну іммобілізацію біохімічних елементів із застосуванням мембран при створенні біосенсорів. Це пояснюється тим, що сталі гратки кремнію та оксиду церію близькі за значенням, що забезпечує низьку густину поверхневих станів на межі розділу діелектрик-напівпровідник. Проведено порівняльний аналіз експериментальних характеристик сенсора без та з використанням додаткового буферного шару (меланіну). Зображення обох поверхонь отримані за допомогою оптичного мікроскопа майже не відрізняються, за винятком того, що поверхня з меланіном має розвиненішу структуру. На основі цього було зроблено припущення про можливість осідання більшої кількості стрептавідину на поверхню і як результат — більшої кількості утворення пар антиген-антитіло, як однієї з основних реакцій, на яких базується робота біосенсорів. За результатами вимірювань визначено чутливість обох структур сенсорів і встановлено, що чутливість сенсора без додаткового шару становить 92 мВ/(мг/л), а з меланіном 204,4 мВ/(мг/л). Таким чином, шар меланіну підвищує чутливість сенсора більше ніж у 2 рази, а розроблений сенсор може ефективно застосовуватися для виявлення запалення в організмі людини на ранніх стадіях та аналізу ризику виникнення серцево-судинних захворювань, зменшуючи кількість смертельних випадків.

Біографії авторів

О. Ю. Кутова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

асистент кафедри мікроелектроніки

М. Г. Душейко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

провідний інженер науково-дослідної лабораторії напівпровідників кафедри мікроелектроніки

М. О. Семененко, Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України,Київ

Cand. Sc.(Ph.-Math.), Senior Research Assistant of the Laboratory of Physical Bases of Electron Semiconductor Micro- and Nanotechnologies

Л. А. Столяр, ТОВ «Укргентех», Київ

виконавчий директор

В. І. Тимофєєв, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри електронної інженерії

Посилання

E. Prestegаrd, “The future of point–of–care testing using C-reactive protein – ideal tool for diagnosis, prognosis and therapy management,” Businessbriefing: European endocrine review, 2006, pp. 1-4.

C. H. Selfand, and D. B. Cook, “Advances inimmunoassay technology”, vol. 7, no. 1, pp. 60-65, 1996.

J. B. Aguiara Francisco, et. al., “C-reactive protein: clinical applications and proposals for a rational use,” REV ASSOC MED BRAS. 2013; 59 (1), pp. 85-92.

C. T. Limand, and Y. Zhang, “Bead-based microfluidic immunoassays: the extgeneration,” Biosens Bioelectron, 2007, Feb 15; 22(7), pp. 1197-204.

Y. H. Matthewand, and Ho C. S. Tangaand, “One-step immunoassay of C-reactive protein using droplet microfluidics,” Lab Chip, 16, p. 4359, 2016.

K. R. Katikireddy, and F. O’Sullivan, “Immunohistochemical and immunofluorescence procedures for protein analysis,” Methods Mol Biol, 2011, pp 784:155-67.

C.-L. Lin, Y.-W. Kang, K-W. Chang, W-H. Chang, Y-L. Wangandand, G.-B. Lee., “An integrated microfluidic system using field-effect transistors for CRP detection,” in 28th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, 18-22 Jan, 2015.

H. C. Longuet-Higgins “On the origin of the free radical property of melanins,” Arch Biochem Biophys, Feb, 86:231-2, 1960.

W.-C. Kao, et. al., “Detection of C-reactive protein on an integrated microfluidic system by utilizing field-effect transistors and aptamers”, Biomicrofluidic, 11, 2017.

Опубліковано
2018-11-09
Як цитувати
[1]
О. Кутова, М. Душейко, М. Семененко, Л. Столяр, і В. Тимофєєв, ВПЛИВ ДОДАТКОВОГО БУФЕРНОГО ШАРУ НА ЧУТЛИВІСТЬ СЕНСОРА СРБ НА ОСНОВІ ІСПТ, Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 5, с. 98-104, Лис 2018.
Номер
Розділ
Радіоелектроніка та радіоелектронне апаратобудування