Применение углеродных нанотрубок для повышения чувствительности определения антибиотиков с помощью пьезоэлектрического иммуносенсора

Описаны условия подготовки углеродных наноматериалов для включения в распознающий слой пьезоэлектрического иммуносенсора. Показано влияние способа окисления, температуры и продолжительности обработки наноматериалов окислителем на поверхностную концентрацию активных функциональных групп. Установлено, что при применении карбоксилированных УНТ повышается эффективность связывания их с биомолекулами и увеличивается устойчивость распознающего слоя пьезоэлектрического сенсора при проведении измерений в жидких средах. Изучены условия определения антибиотиков с помощью пьезоэлектрических иммуносенсоров, модифицированных углеродными наноматериалами: выбраны концентрации иммунореагентов и оценена селективность определения антибиотиков. Для определения антибиотиков предложены пьезоэлектрические иммуносенсоры на основе УНТ, позволяющие осуществлять экспрессное, высокочувствительное и селективное определение аналитов в пищевых продуктах и биологических жидкостях.

1. Porto L. S., Silva D. N., de Oliveira A. E. F., et al. Carbon nanomaterials: synthesis and applications to development of electrochemical sensors in determination of drugs and compounds of clinical interest / Rev. Anal. Chem. 2019. Vol. 38. N 3. P. 1 – 16. DOI: 10.1515/revac-2019-0017

2. Piloto C., Mirri F., Bengio E. A., et al. Room temperature gas sensing properties of ultrathin carbon nanotube films by surfactant-free dip coating / Sens. Actuators. B. 2016. N 227. P. 128 – 134. DOI: 10.1016/j.snb.2015.12.051

3. Yanga N., Chen X., Ren. T., et al. Carbon nanotube based biosensors / Sens. Actuators. B. 2015. N 207. P. 690 – 715. DOI: 10.1016/j.snb.2014.10.040

4. Медянцева Э. П., Брусницын Д. В., Варламова Р. П. и др. Модификация поверхности электродов углеродными нанотрубками и наночастицами золота и серебра в моноаминооксидазных биосенсорах для определения некоторых антидепрессантов / Журн. аналит химии. 2017. Т. 72. № 4. С. 305 – 313. DOI: 10.7868/S004445021704090

5. Benjamin S. R., Vilela R. S., Camargo H. S. Enzymatic Electrochemical Biosensor Based on Multiwall Carbon Nanotubes and Cerium Dioxide Nanoparticles for Rutin Detection / Int. J. Electrochem. Sci. 2018. Vol. 13. P. 563 – 586. DOI: 10.20964/2018.01.51

6. Qian Q., Hu Q., Li L., et al. Sensitive fiber microelectrode made of nickel hydroxide nanosheets embedded in highly-aligned carbon nanotube scaffold for nonenzymatic glucose determination / Sens. Actuators. B. 2018. N 257. P. 23 – 28. DOI: 10.1016/j.snb.2017.10.110

7. Huang Q., Lin X., Tong L., et al. Graphene Quantum Dots / Multiwalled Carbon Nanotubes Composite-Based Electrochemical Sensor for Detecting Dopamine Release from Living Cells / ACS Sustainable Chem. & Eng. 2020. Vol. 8. N 3. P. 1644 – 1650. DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b06623

8. Arumugasamy S. K., Govindaraju S., Yun K. Electrochemical sensor for detecting dopamine using graphene quantum dots incorporated with multiwall carbon nanotubes / Appl. Surf. Sci. 2020. Vol. 508. 145294. DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.145294

9. Мисбахов Р. Ш., Васёв А. Н., Сахабутдинов А. Ж. и др. Адресный волоконно-оптический датчик для измерения относительной влажности в комплексных распределительных устройствах / Радиостроение. 2020. № 1. С. 1 – 16. DOI: 10.36027/rdeng.0120.0000157

10. Taghdisi S. M., Danesh N. M., Ramezani M., et al. A novel fluorescent aptasensor for ultrasensitive detection of microcystinLR based on single-walled carbon nanotubes and dapoxyl / Talanta. 2017. N 166. P. 187 – 192. DOI: 10.1016/j.talanta.2017.01.053

11. Pathak A., Gupta B. D. Fiber-Optic Plasmonic Sensor Utilizing CTAB-Functionalized ZnO Nanoparticle-Decorated Carbon Nanotubes on Silver Films for the Detection of Catechol in Wastewater / ACS Appl. Nano Mater. 2020. Vol. 3. N 3. P. 2582 – 2593. DOI: 10.1021/acsanm.0c00001

12. Гулий О. И., Зайцев Б. Д., Алсовэйди А. К. М. и др. Биосенсорные системы для определения антибиотиков / Биофизика. 2021. Т. 66. № 4. С. 657 – 667. DOI: 10.31857/S0006302921040050

13. Karaseva N. A., Belyaeva E. A., Levkina V. V., et al. Development of Piezoelectric Sensors on the Basis of Electrosynthesized Molecularly Imprinted Polymers for β-lactam Antibiotics’ Detection / Procedia Technol. 2017. Vol. 27. P. 185 – 186. DOI: 10.1016/j.protcy.2017.04.079

14. Karaseva N., Ermolaeva T., Mizaikoff B. Piezoelectric sensors using molecularly imprinted nanospheres for the detection of antibiotics / Sens. Actuators. B. 2016. Vol. 225. P. 199 – 208. DOI: 10.1016/j.snb.2015.11.045

15. Воронежцева О. В., Ермолаева Т. Н. Определение аминогликозидных антибиотиков в пищевых продуктах с помощью пьезокварцевых иммуносенсоров / Сорбционные и хроматографические процессы. 2011. Т. 11. № 1. С. 68 – 76.

16. Воронежцева О. В., Васильев С. В., Паршин Ю. В., Ермолаева Т. Н. Пьезокварцевый иммуносенсор для определения тетрациклинов в пищевых продуктах / Биологический мониторинг природно-техногенных систем: сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Ч. 2. — Киров, 2011. С. 43 – 45.