Сравнительный анализ аналитических возможностей различных типов иммуносенсоров

Анализ литературных данных показывает, что в связи с важностью контроля

некоторых соединений (лекарственных препаратов, гормонов, наркотических препаратов)

для их определения на сегодняшний день предложено несколько иммуносенсоров,

отличающихся по принципу детектирования, используемой метке, аналитическим

возможностям. Каждый иммуносенсор создается для работы в определенных условиях,

наиболее подходящих для решения поставленной проблемы. При этом на первый план

выдвигаются различные требования к чувствительности, экспрессности, экономичности и

простоте выполнения анализа. Одним из ключевых вопросов при использовании

иммуносенсоров является воспроизводимость результатов определения. В зависимости от

метода детектирования, области рабочих концентраций погрешность определений может

колебаться в широких пределах.

В частности, оптические иммуносенсоры, например на основе поверхностного

плазменного резонанса, обычно характеризуются очень низким пределом обнаружения, а

также наименьшей погрешностью определений (на уровне 2-8%) во всем диапазоне

определяемых концентраций. Однако такие иммуносенсоры имеют более узкий интервал

рабочих концентраций и требуют использования дорогостоящего, весьма сложного в

эксплуатации оборудования и поэтому менее распространены, по сравнению с

экономичными и достаточно простыми в эксплуатации амперометрическими

иммуносенсорами. В то же время амперометрические иммуносенсоры, чаще всего,

используют сложные системы усиления сигнала, например, с помощью ферментативной

реакции, что требует дополнительных реагентов и не позволяет непосредственно

контролировать протекание иммунологической реакции. Помимо этого

амперометрические иммуносенсоры характеризуются более широким разбросом

величины погрешности определения, в зависимости от используемой метки и схемы

иммуноанализа. Наиболее часто погрешность определения составляет от 2 до 20%, хотя в

отдельных случаях может быть и выше. Пьезоэлектрические иммуносенсоры вследствие

прямого контроля взаимодействия антигенов с антителами предъявляют особенно строгие

требования к специфичности антител, поскольку любые перекрестные реакции приводят к

значительным искажениям результатов. Однако при учете неспецифического связывания

погрешность определений с помощью пьезоэлектрических иммуносенсоров относительно

невелика и колеблется от 3-5 до 10-15%.

Существующие ограничения не снижают интереса к разработке иммуносенсорных

устройств и являются скорее стимулами для более интенсивной работы в этой области.

Можно отметить, что на сегодняшний день выбор того или иного вида иммуносенсоров

практически полностью зависит от конкретной аналитической задачи, стоящей перед

исследователем. Аналитические возможности различных видов иммуносенсоров и других

методов анализа можно сравнить на примере определения наркотических препаратов:

морфина и кокаина (табл. 1.1).

Как видно из табл. 1.1 среди сенсорных систем наибольшей чувствительностью

обладают пьезокварцевый и амперометрический сенсоры с помощью которых можно

определять кокаин в концентрациях, не превышающих 1 нМ. Действительно, прямые

методы анализа (например, иммуннохимический), основанные на поверхностном

плазмонном резонансе или кварцевом микровзвешивании (и подобных приборах) для

высокомолекулярных антигенов: белков или полисахаридов, работающие без меток,

являются более удобными и экспрессными, так как априори предполагают, что

получаемый в результате образования иммунного комплекса аналитический сигнал

вырабатывается благодаря приросту массы связавшегося антигена. Однако, при этом

изменение массы и плотности рецепторного слоя может происходить за счет

неспецифического связывания посторонних биополимерных объектов, содержащихся в

анализируемом растворе. Данные трансдъюссеры биосенсоров не могут нивелировать в

аналитическом отклике составляющие неспецифического связывания, так как они

характеризуют, как правило, прирост массы или плотности слоя. В случае определения

фактов связывания анализируемого вещества с помощью измерения латеральных сил,

возникающих в белковом слое, степень влияния неспецифического связывания на

аналитический сигнал заметно уменьшается благодаря низким энергиям неспецифических

связей (относительно специфических) и, следовательно, их незначительному вкладу в

поверхностное натяжение рецепторной пленки. В этом плане более перспективными

системами могут быть те, которые способны непосредственным образом контролировать

изменение свободной энергии в рецепторной пленке. Прототипами таких систем могут

быть современные микромеханические датчики, анализ которых представлен ниже.

Конструктивные особенности и основные характеристики микроэлектромеханических устройств 3 3.1 Технология MEMS

Проприоцепторы

Явление магнитного резонанса используется для обнаружения и измерения электрических и магнитных взаимодействий электронов и ядер в макроскопических количествах вещества. Это явление обусловлено парамагнитной ориентацией электронного и ядерного токов внешн

Резонансные режимы взаимодействия поля с веществом

Углеродные нанотрубки

Вернуться в оглавление: Физические явления