| следующая статья ==>
Первыми масс-сенсорами, превзошедшими массовый предел чувствительности 1 нг,
стали кварцевые пьезорезонаторы, которые сделались общедоступными 40 лет назад и с
тех пор заняли лидирующие позиции во многих областях науки и промышленности.
Большинство исследователей при изучении адсорбционных свойств тонких пленок
используют метод кварцевого микровзвешивания, с помощью которого определяют массу
монослойной пленки молекул с точностью 10-11 г, близкой к теоретическому пределу
[144]. Кварцевое микровзвешивание (КМВ) является резонансным методом, основанном
на использовании масс чувствительных пьезорезонаторов – измерительных
автогенераторных устройств, задача которых состоит в преобразовании приращения
присоединенной массы в приращение выходной частоты. В пьезокристалле возбуждаются
продольные акустические колебания на собственной частоте р f , На один из электродов,
напыленных на резонатор, наносят изучаемый объект, после чего записывают изменение
частоты, которое можно интерпретировать как изменение массы. При внесении в систему
внешней массы ее частота изменяется и разность частот Δf до и после адсорбции служит
полезным сигналом, позволяющим оценить присоединенную массу Δm с помощью
уравнения Зауэрбрея [7]:
где М – масса пьезокристалла, υ – скорость акустической волны в кристалле, m и ρ – масса
и плотность покрытия, S – площадь поверхности резонатора.
Более современные устройства, основанные на принципе поверхностных
акустических волн (surface acustic waves, SAW) пьезокристалла, практически
применяются в смежных областях с методом кварцевого микровзвешивания. Их отличие
от сенсоров КМВ состоит в более сложной архитектуре возбуждающих электродов,
позволяющих генерировать на в пезокристалле поверхностные ультравысокочастотные
волны. Соответственно SAW-сенсоры обладают более высокой чувствительностью [146,
147] в сравнении с датчиками КМВ.
Описанный метод распространен благодаря надежности, разработанности и
незаменимости в некоторых случаях, но имеет и недостаток, который заключается в том,
что интерпретация результатов (и соответственно применение метода ) возможна для
структур с известным поверхностным распределением по толщине или же для пленок с
постоянной толщиной, таких, как Ленгмюра-Блоджетт. Преимуществом
пьезоэлектрических иммуносенсоров является возможность прямого контроля за
иммунореакцией, поскольку в случае массивных антител или антигенов отпадает
необходимость использования каких-либо меток или добавления дополнительных
реагентов. Интересным представляется применение пьезокварцевых резонаторов для
прямого определения кокаина [148], в котором конъюгат производных гаптена (кокаина) с
помощью тиоловых соединений иммобилизировался на золотой поверхности электрода
кварцевого резонатора. Определение производилось конкурентным методом с
использованием поликлональных антител овцы. Пороговая чувствительность составила 34
нг/л (100пМ/л), а время анализа – 15 мин.
Пьезоэлектрические иммуносенсоры вследствие прямого контроля взаимодействия
антигенов с антителами предъявляют особенно строгие требования к специфичности
антител, поскольку перекрестные реакции приводят к значительным искажениям
результатов. Однако при учете неспецифического связывания погрешность определений с
помощью пьезоэлектрических иммуносенсоров остается относительно малой – 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, выбор того или иного вида иммуносенсоров практически полностью
зависит от конкретной аналитической задачи.
| следующая статья ==>