Сенсор бета-лактоглобуліну на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2

Oksana Yuriivna Kutova; Vladimir Ivanovych Tymofieiev; Mykhailo H. Dusheiko; Guillaume Brotons

doi:10.20535/2523-4455.2019.24.4.187940

Т. 24 · № 4 · 2019 сер 30, 2019 Мікросистеми та фізична електроніка

Сенсор бета-лактоглобуліну на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2

Oksana Yuriivna Kutova Відповідальний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Vladimir Ivanovych Tymofieiev Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Mykhailo H. Dusheiko Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Guillaume Brotons Université du Maine Institut des Molécules et des Matériaux du Mans Франція

Сторінки13-17 Опублікованосер 30, 2019

PDF

ТОМ 24 · № 4 · 2019 Переглянути випуск

Анотація

В роботі розглянуто сенсор бета-лактоглобуліну з удосконаленою методикою вимірювання. Як основного алергену молока. Бета-лактоглобулін (БЛГ) використовується як основний біомаркер для аналізу коров’ячого молока. Запропоновано структуру сенсора з нанокристалічним оксидом церію в якості підзатворного діелектрика та удосконаленим методом вимірювання. Він полягає в використанні мікропотокової системи, що забезпечує постійний об’єм досліджуваної речовини для динамічного аналізу білка бета-лактоглобуліну - основного алергену молока. Запропонований сенсор був виготовлений на основі іон-селективного польового транзистора з польовим ефектом (IСПT) з p-каналом. Транзистор був виготовлений на кремнієвій пластині, легованій фосфором (n-тип), питомий опір 4,5 Ом/m 2 , орієнтацією (111) та товщиною 450 мкм. В роботі проаналізовано вплив освітленості на результати експерименту та ступінь очищення поверхні датчика між кожним вимірюванням. Оскільки існуючий метод ІФА занадто довгий (1,5 години), а запропонований спосіб дозволяє виявити наявність бета-лактоглобуліну протягом декількох хвилин. Отримані результати відкривають перспективи використання запропонованих сенсорних та методів у технологіях виробництва дієтичних продуктів та експрес-аналізу. Запропонований підхід дозволяє аналізувати динамічні характеристики біосенсора з точки зору характерних рівнів сигналу ІСПТ на початку і у кінці часового інтервалу, що дає можливість оцінювати ступінь десорбції білка з поверхні. Це, у свою чергу, свідчить про властивості сенсора щодо відновлюваності та можливості його повторного використання. Отримані результати щодо впливу освітлення на відгук сенсора свідчать про необхідність поміщати робочу область сенсора у світлонепроникний бокс. Запропонована методика дозволяє здійснювати вимірювання рівнів бета-лактоглобуліну у широкому діапазоні змін рН розчину. Достатньо малий час детектування білка бета-лактоглобуліну і можливість динамічного аналізу білка на основі запропонованої структури біосенсора відкриває перспективи його використання у технологіях виготовлення дієтичних продуктів харчування та експрес-аналізу.

Ключові слова

#біосенсор #бета-лактоглобулін (БЛГ) #Іон-селективний польовий транзистор (ІСПТ) #селективність

Посилання

A. Goossens, "Allergy and hypoallergenic products" Handbook of Cosmetic Science and Technology. 3rd edition. chapter 53. Informa Healthcare pp. 553–562, 2009. DOI: 10.1155/2011/467071.
P. Restani, A. Gaiaschi, A. Plebani, B. Beretta, G. Cavagni, A. Fiocchi, C. Poiesi, T. Velonà, A. G. Ugazio, C. L. Galli, "Cross-reactivity between milk proteins from different animal species" Clinical Experimental Allergy, vol. 29, no. 7, pp. 997–1004, 1999, DOI: 10.1046/j.1365-2222.1999.00563.x.
A. Nowak-Wegrzyn, K. A. Bloom, S. H. Sicherer, W. G. Shreffler, S. Noone, N. Wanich, H. A. Sampson, Tolerance to extensively heated milk in children with cow's milk allergy" Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 122, no. 2, pp. 342-347, DOI: 10.1016/j.jaci.2008.05.043.
J. Andersson, B. Mattiasson, "Simulated moving bed technology with a simplified approach for protein purification: separation of lactoperoxidase and lactoferrin from whey protein concentrate" Journal of Chromatography A. vol. 1107, no. 1–2, pp. 88-95, 2006 DOI: 10.1016/j.chroma.2005.12.018.
V. Bonfatti, L. Grigoletto, A. Cecchinato, L. Gallo, P. Carnier, "Validation of a new reversed-phase high-performance liquid chromatography method for separation and quantification of bovine milk protein genetic variants" Journal of Chromatography A. 2008. no. 1195, pp. 101-106, DOI: 10.1016/j.chroma.2008.04.075.
E. A. Zvereva, N. I. Smirnova, A. V. Zherdev, B. B. Dzantiev, E. A. Yurova, E. Y. Denisovich, N. A. Zhizhin, V. D. Kharitonov, E. Yu. Agarkova, S. G. Botina, N. V. Ponomareva, E. A. Melnikova, "Development of methods for determination of beta-lactoglobulin in milk and dairy products by immuno- energy analysis", Rational nutrition, nutritional supplements and biostimulants, no. 1, pp. 23-24, 2014
F. Stumr, D. Gabrovska, J. Rysova, P. Hanak, J. Plicka, K. Tomkova, P. Cuhra, M. Kubik, S.Barsova, L. Karsulinovi, H. Bulawova, J. Brychta, " Enzyme-linked immunosorbent assay kit for beta-lactoglobulin determination: interlaboratory study", Journal of AOAC International vol. 92, no. 5, pp. 1519-1525, 2009 DOI: 10.1080/09540100802520755
A. N. Shmyreva, A. V. Borisov, N. V. Maksimchuk, "Electronic Sensors Built on Nanostructured Cerium Oxide Films", Nanotech in Russia no. 5, pp. 382-389, 2010, DOI: 10.1134/S1995078010050137
O. Kutova, M. Dusheiko, T. Obukhova, N. Maksimchuk, T. Borodinova, V. Tymofeev, "H2O2 sensor based on MOSFET with active layer in substrate area", Sensor Electronics and Microsystem Technologies vol. 14, no. 4, pp. 5-12, 2017, DOI: 10.18524/1815-7459.2017.4.116007
O. Kutova, M. Dusheiko, N. I. Klyui, V. A. Skryshevsky, "C-reactive protein detection based on ISFET structure with gate dielectric SiO2 - CeO2", Microelectronic Engineering, vol. 215, no. 15, 110993, 2019 DOI: 10.1016/j.mee.2019.110993.

Попередня у випуску Аналіз спектральних характеристик української та декількох європейських мов

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Механічно перелаштовувана антена з іонно-полімерним металевим композитом

Artem Serhiyovych Chernov, Oleksii O. Malyshok, Victor Anatoliiovych Kazmirenko, Irina Petrivna Holubeva, Yuriy Vasylovych Prokopenko, Guy A. E. Vandenbosch

Розглядається актуальна задача створення антен для сучасних бездротових систем, здатних до роботи у різних частотних діапазонах. Зазвичай для перелаштування частоти…

#структура з відхиленням електрода #фільтена #перелаштування частоти #актюатор ІМПК

с. 343504.1-343504.6

10.20535/2523-4455.mea.343504

Модель генератора Маркса для генерації коронного розряду у повітрі

Andrii Viktorovych Melnyk, Oleh Mykolaiovych Bevza, Anatolii Ivanovych Kuzmichiev

У статті розглянуто роботу генератора Маркса з навантаженням у вигляді від'ємного коронного розряду в повітрі за атмосферного тиску та побудовано його електричну модель.…

#коронний розряд #генератор Маркса #висока напруга #іонізація

с. 324599.1-324599.8

10.20535/2523-4455.mea.324599

Взаємодія срібних наночастинок з підкладкою в умовах плазмонного резонансу

Yurii I. Mysiuk, Yurii B. Smachylo, Oleksandr V. Ilin, Tetiana Oleksandrivna Bulavinets, Iryna Y. Yaremchuk

Взаємодія між наночастинками металів і підкладками в умовах плазмонного резонансу відіграє вирішальну роль у різних оптичних застосуваннях. У цій роботі ми досліджуємо…

#наночастинки срібла #переріз екстинкції #підкладка #локалізований поверхневий плазмонний резонанс

с. 303929.1-303929.6

10.20535/2523-4455.mea.303929

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Oksana Yuriivna Kutova, Tetyana Yuriivna Obukhova, Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Bogdan Oleksiyovych Loboda, Tetyana Ivanivna Borodinova, Serhii Viktorovych Tkach, Сенсори на польових та фототранзисторах з металевими наночастинками та пористим кремнієм , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 5 (2018)

Схожі статті

Oksana Yuriivna Kutova, Tetyana Yuriivna Obukhova, Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Bogdan Oleksiyovych Loboda, Tetyana Ivanivna Borodinova, Serhii Viktorovych Tkach, Сенсори на польових та фототранзисторах з металевими наночастинками та пористим кремнієм , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 5 (2018)
Mykola Fedorovych Zhovnir, Вимірювальний перетворювач кутових переміщень з використанням фазових набігань електричного поля поверхневих акустичних хвиль , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Heorhii Serhiiovych Koltsov, Tetiana Yuriivna Obukhova, Особливості фотолюмінесценції та спектрів пропускання тонких шарів пористого кремнію на діелектричних основах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Maksim Oleksiiovych Korzhyk, Serhii Viktorovych Kurdiuk, Oleksii Volodymyrovych Korzhyk, Імпедансні характеристики плоско-паралельного акустичного хвилеводу з комбінуванням межами при порушенні його двочастотних сигналом , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 3 (2018)
Максим Олексеевич Коржик, Sergii Viktorovich Kurdiuk, Olexiy Volodymyrovych Korzhyk, Імпедансні характеристики пласко-паралельного акустичного хвилеводу з акустично м`якими границями при збудженні його двохчастотним сигналом , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 4 (2018)
Kostiantyn S. Mazur, Alina O. Serheieva, Dmytro D. Tatarchuk, Yuri V. Didenko, Керовані частотноселективні структури НВЧ на основі неоднорідної мікросмужкової лінії передачі , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 4 (2018)
Віталій О. Іващук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна, Моделювання впливу температури на електричну активність серцевих клітин: ідентифікація ключових іонних струмів за допомогою аналізу чутливості , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Yaroslav Ivanovych Starovoit, Oleksandr Hryhorovych Leiko, Механічні поля циліндричного п’єзокерамічного випромінювача силової конструкції в присутності акустичного екрана , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Yaroslav Ivanovych Starovoit, Serhii Viktorovych Kurdiuk, Oleksandr Hryhorovych Leiko, Фізичні поля циліндричних гідроакустичних антен з екраном і циліндричними п’єзокерамічними випромінювачами з радіальною поляризацією , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов, Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)

1-10 з 181 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] A. Goossens, "Allergy and hypoallergenic products" Handbook of Cosmetic Science and Technology. 3rd edition. chapter 53. Informa Healthcare pp. 553–562, 2009. DOI: 10.1155/2011/467071.

[2] P. Restani, A. Gaiaschi, A. Plebani, B. Beretta, G. Cavagni, A. Fiocchi, C. Poiesi, T. Velonà, A. G. Ugazio, C. L. Galli, "Cross-reactivity between milk proteins from different animal species" Clinical Experimental Allergy, vol. 29, no. 7, pp. 997–1004, 1999, DOI: 10.1046/j.1365-2222.1999.00563.x.

[3] A. Nowak-Wegrzyn, K. A. Bloom, S. H. Sicherer, W. G. Shreffler, S. Noone, N. Wanich, H. A. Sampson, Tolerance to extensively heated milk in children with cow's milk allergy" Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 122, no. 2, pp. 342-347, DOI: 10.1016/j.jaci.2008.05.043.

[4] J. Andersson, B. Mattiasson, "Simulated moving bed technology with a simplified approach for protein purification: separation of lactoperoxidase and lactoferrin from whey protein concentrate" Journal of Chromatography A. vol. 1107, no. 1–2, pp. 88-95, 2006 DOI: 10.1016/j.chroma.2005.12.018.

[5] V. Bonfatti, L. Grigoletto, A. Cecchinato, L. Gallo, P. Carnier, "Validation of a new reversed-phase high-performance liquid chromatography method for separation and quantification of bovine milk protein genetic variants" Journal of Chromatography A. 2008. no. 1195, pp. 101-106, DOI: 10.1016/j.chroma.2008.04.075.

[6] E. A. Zvereva, N. I. Smirnova, A. V. Zherdev, B. B. Dzantiev, E. A. Yurova, E. Y. Denisovich, N. A. Zhizhin, V. D. Kharitonov, E. Yu. Agarkova, S. G. Botina, N. V. Ponomareva, E. A. Melnikova, "Development of methods for determination of beta-lactoglobulin in milk and dairy products by immuno- energy analysis", Rational nutrition, nutritional supplements and biostimulants, no. 1, pp. 23-24, 2014

[7] F. Stumr, D. Gabrovska, J. Rysova, P. Hanak, J. Plicka, K. Tomkova, P. Cuhra, M. Kubik, S.Barsova, L. Karsulinovi, H. Bulawova, J. Brychta, " Enzyme-linked immunosorbent assay kit for beta-lactoglobulin determination: interlaboratory study", Journal of AOAC International vol. 92, no. 5, pp. 1519-1525, 2009 DOI: 10.1080/09540100802520755

[8] A. N. Shmyreva, A. V. Borisov, N. V. Maksimchuk, "Electronic Sensors Built on Nanostructured Cerium Oxide Films", Nanotech in Russia no. 5, pp. 382-389, 2010, DOI: 10.1134/S1995078010050137

[9] O. Kutova, M. Dusheiko, T. Obukhova, N. Maksimchuk, T. Borodinova, V. Tymofeev, "H2O2 sensor based on MOSFET with active layer in substrate area", Sensor Electronics and Microsystem Technologies vol. 14, no. 4, pp. 5-12, 2017, DOI: 10.18524/1815-7459.2017.4.116007

[10] O. Kutova, M. Dusheiko, N. I. Klyui, V. A. Skryshevsky, "C-reactive protein detection based on ISFET structure with gate dielectric SiO2 - CeO2", Microelectronic Engineering, vol. 215, no. 15, 110993, 2019 DOI: 10.1016/j.mee.2019.110993.