eng
Просмотры: 3390
13.04.2017
На химическом факультете МГУ имени М.В.Ломоносова разработан электрохимический сенсор на основе полимеров с молекулярными отпечатками для определения концентрации сахаров и гидроксикислот. Проектом руководит доктор химических наук, профессор Аркадий Карякин.
Большинство современных глюкометров работают по электрохимическому принципу, определяя концентрацию глюкозы по величине тока, который регистрируется с помощью ферментного электрода –прилагаемой к прибору тест-полоски. По словам младшего научного сотрудника химического факультета МГУ Виты Никитиной, ферменты характеризуются низкой стабильностью и необходимостью соблюдения особых условий хранения и эксплуатации. Кроме того, такие тест-полоски являются одноразовыми.
Сенсор, разработанный в МГУ, представляет собой электрод, модифицированный тонким слоем полимера. Он не только прост в изготовлении, но также стабилен в работе и при хранении, а реагенты для его изготовления на несколько порядков дешевле ферментов.
В синтезированном на поверхности электрода полимере содержатся борные кислоты, способные распознавать такие низкомолекулярные соединения, как сахар (глюкоза, фруктоза) и гидроксикислоты (молочная, винная кислоты). Генерируемый сенсором сигнал регистрируется электрохимически по изменению проводимости полимера.
Получение электропроводящего полимерного покрытия на поверхности электродов является нетривиальной задачей, поэтому важным достижением ученых была разработка и оптимизация условий и параметров электрополимеризации. Синтез полимера осуществлялся под действием тока, протекающего через рабочий электрод в электрохимической ячейке с раствором мономера. В результате электрохимического процесса полимер, нерастворимый в водной среде, осаждается на поверхности электрода.
Электрохимическую полимеризацию замещенного анилина проводили в присутствии дополнительных молекул-шаблонов – гидроксикислот и сахаров. После полимеризации эти молекулы были удалены из матрицы полимера, однако в его трехмерной структуре остались полости, так называемые «молекулярные отпечатки», которые комплементарны по форме, размерам и ориентации функциональных групп молекулам-шаблонам. Этот эффект, называемый молекулярной памятью, позволяет материалу распознавать вещества, которые использовались в качестве шаблонов.
Таким образом, ученые получили химический сенсор – электрод, покрытый замещенным полианилином с молекулярными отпечатками. Если в анализируемом образце присутствуют сахар или гидроксикислоты, то борнокислые группы полимера взаимодействуют с ними, и проводимость полимера увеличивается, что регистрируется методом спектроскопии электрохимического импеданса.
«Мы показали, что на основе разработанных сенсоров с заданной селективностью возможно создавать мультисенсорные системы, позволяющие контролировать концентрацию различных веществ в биохимических процессах. Такие сенсоры можно будет применять для обнаружения высокомолекулярных веществ и даже клеток, имеющих в своем составе структурные фрагменты сахаров или гидроксикислот», – отметила Вита Никитина.
Сенсор, разработанный в МГУ, представляет собой электрод, модифицированный тонким слоем полимера. Он не только прост в изготовлении, но также стабилен в работе и при хранении, а реагенты для его изготовления на несколько порядков дешевле ферментов.
В синтезированном на поверхности электрода полимере содержатся борные кислоты, способные распознавать такие низкомолекулярные соединения, как сахар (глюкоза, фруктоза) и гидроксикислоты (молочная, винная кислоты). Генерируемый сенсором сигнал регистрируется электрохимически по изменению проводимости полимера.
Получение электропроводящего полимерного покрытия на поверхности электродов является нетривиальной задачей, поэтому важным достижением ученых была разработка и оптимизация условий и параметров электрополимеризации. Синтез полимера осуществлялся под действием тока, протекающего через рабочий электрод в электрохимической ячейке с раствором мономера. В результате электрохимического процесса полимер, нерастворимый в водной среде, осаждается на поверхности электрода.
Электрохимическую полимеризацию замещенного анилина проводили в присутствии дополнительных молекул-шаблонов – гидроксикислот и сахаров. После полимеризации эти молекулы были удалены из матрицы полимера, однако в его трехмерной структуре остались полости, так называемые «молекулярные отпечатки», которые комплементарны по форме, размерам и ориентации функциональных групп молекулам-шаблонам. Этот эффект, называемый молекулярной памятью, позволяет материалу распознавать вещества, которые использовались в качестве шаблонов.
Таким образом, ученые получили химический сенсор – электрод, покрытый замещенным полианилином с молекулярными отпечатками. Если в анализируемом образце присутствуют сахар или гидроксикислоты, то борнокислые группы полимера взаимодействуют с ними, и проводимость полимера увеличивается, что регистрируется методом спектроскопии электрохимического импеданса.
«Мы показали, что на основе разработанных сенсоров с заданной селективностью возможно создавать мультисенсорные системы, позволяющие контролировать концентрацию различных веществ в биохимических процессах. Такие сенсоры можно будет применять для обнаружения высокомолекулярных веществ и даже клеток, имеющих в своем составе структурные фрагменты сахаров или гидроксикислот», – отметила Вита Никитина.
МГУ имени М.В.Ломоносова
Комментарии читателей
