ВИКОРИСТАННЯ БІОСЕНСОРІВ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
DOI:
https://doi.org/10.11603/1681-2786.2019.2.10491Ключові слова:
біохімічна потреба кисню, біорецептор, біосенсор, моніторинг довкілля, перетворювачАнотація
Мета: розглянути класифікацію біосенсорів (за типом перетворювача), принцип їх роботи, галузі застосування біосенсорів залежно від виду забруднювачів навколишнього середовища та основні напрямки подальшого розвитку біосенсорних технологій.
Матеріали і методи. У дослідженні застосовано бібліосемантичний та аналітичний методи.
Результати. Біосенсор є портативним аналітичним пристроєм, що складається з чутливого елемента біологічного походження та фізико-хімічного перетворювача. Його устаткування має такі компоненти: біорецептор, перетворювач, процесор сигналу на виході. Біосенсори класифікуються відповідно до біорецептора (ферменти, імуноафінність, ДНК і цілі мікробні клітини) чи перетворювача (електрохімічний, оптичний, п’єзоелектричний, електрохімічний та тепловий біосенсори). Як біосенсори, так і біологічні прилади можна використовувати як інструменти контролю параметрів навколишнього середовища – для оцінки фізичного, хімічного та біологічного моніторингу забруднювальних речовин у довкіллі. Основні програми біосенсорів призначено для виявлення та контролю різних забруднювальних речовин, включно солі важких металів, органічні та неорганічні забруднювачі, токсини, антибіотики і мікроорганізми.
Висновки. Застосування сучасних нанотехнологічних біосенсорів має великий потенціал для екологічного моніторингу та для виявлення забруднювальних речовин, оскільки дані біологічні пристрої є портативними і дають змогу проводити вимірювання в режимі реального часу. Принцип роботи біосенсора ґрунтується на здатності фіксування біологічного матеріалу, відбувається за допомогою фізичного або мембранного захоплення, нековалентних або ковалентних зв’язків.
Посилання
Adley, C. (2017). Past, present and future of sensors in food production. Foods, 3 (3), 491-510.
Aisyah, W.N., Jusoh, W., & Wong, L.S. (2014). Exploring the potential of whole cell biosensor: A review in environmental applications. Intl. J. Chem. Env. Bio. Sci., 2 (1), 52-56.
Akkoyun, A., Kohe, V.F., & Bilitewski, U. (2000). Detection of sulphamethazine with an optical biosensor and
anti-idiotypic antibodies. Sens. Actuators, 70, 12-18.
Parellada, J., Narvaez, A., Lopez, M.A., Dominguez, E., & Fernandez, J.J. (2017). Amperometric Immunosensors and Enzyme Electrodes for Environmental applications. Anal. Chim. Acta, 3 (62), 47-57.
Wilmer, M., Trau, D., Rennenberg, R., & Spener, F. (2007). Amperometric immunosensor for the detection of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) in water. Anal. Lett., 30 (3), 515-525.
Burnworth, M., Rowan, S., & Weder, C. (2007). Fluorescent sensors for the detection of chemical warfare agents. Chemistry – European Journal, 13 (28), 7828-7836.
Campas, M., Prieto-Simon, B., & Marty, J.L. (2007). Biosensors to detect marine toxins: Assessing seafood safety. Talanta, 72, 884-895.
Koubova, V., Brynda, E., Karasova, L., Skvor, J., Homola, J., & Dostalek, J. (2011). Detection of foodbornepathogens using surface plasmon resonance biosensors. Sens. Actuators, 74, 100-105.
Wang, X., Dzyadevych, S.V., Chovelon, J.M., Jaffrezic, R.N., & Ling, C. (2006). Development of conductometric nitrate biosensor based on Methyl viologen/Nafion composite film. Electrochem. Commun., 8, 201-205.
Mosinska, L., Fabisiak, K., Paprocki, K., Kowalska, M., Popielarski, P., & Szybowicz, M. (2013). Diamond as a transducer material for the production of biosensors. Przemysl Chemiczny, 6 (92), 919-923.
Del, C.M., Lionti, I., Taccini, M., Cagnini, A., & Mascini, M. (1997). Disposable screen-printed electrodes for the immunochemical detection of polychlorinated biphenyls. Anal. Chim. Acta, 342, 189-197.
Durrieu, C., & Tran-Minhw, C. (2002). Optical algal biosensor using alkaline phosphatase for determination of heavy metals. Environ. Res. Sect., 51, 206-209.
Endo, T., Okuyama, A., Matsubara, Y., Nishi, K., Kobayashi, M., & Yamamura, S. (2005). Fluorescence-based assay with enzyme amplification on a micro-flow immunosensor chip for monitoring coplanar polychlorinated biphenyls. Anal. Chim. Acta, 531, 7-13.
Chen, H., Mousty, C., Cosnier, S., Silveira, C., Moura, J.G., & Almeida, M.G. (2007). Highly sensitive nitrite biosensor based on the electrical wiring of nitrite reductase by [ZnCr-AQS] LDH. Electrochem. Commun., 9, 2240-2245.
Kłos-Witkowska, A. (2015). Enzyme-based fluorescent biosensors and their environmental, clinical and industrial applications. Polish Journal of Environmental Studies, 24, 19-25.
Long, F., Zhu, A., & Shi, H. (2013). Recent advances in jptical biosensors for environmental monitoring and early warning. Sens, 13 (10), 928-948.
Marrazza, G., Chianella, I., & Mascini, M. (2009). Disposable DNA electrochemical biosensors for environmental monitoring. Anal. Chim. Acta, 387, 297-307.
Mazhabia, M., & Arvandb, M. (2014). Disposable electrochemical DNA biosensor for environmental monitoring of toxicant 2-aminoanthracene in the presence of chlorine in real samples. J. Chem. Sci., 126 (4), 1031-1037.
Mehrotra, P. (2016). Biosensors and their applications – a review. Journal of Oral Biology and Craniofacial Research, 6, 153-159.
Mukhopadhyay, S.S. (2017). Nanotechnology in agriculture prospects and constraints. Nanotechnol. Sci. Appl., 6, 63-71.
Nakamura, H., & Karube, I. (2013). Current research activity in biosensors. Anal. Bioanal. Chem., 3 (77), 446-468.
Parisi, C., Vigani, M., & Cerezo, E.R. (2014). Proceedings of workshop on nanotechnology for the agricultural sector: from research to the field. Retrieved from: https://ec.europa.eu/jrc.
Koedrith, P., Thasiphu, T., Weon, J., Boonprasert, R., Tuitemwong, K., & Tuitemwong, P. (2015). Recent trends in rapid environmental monitoring of pathogens and toxicants: Potential of nanoparticle based biosensor and applications. Sci. World J., 1 (55), 79-82.
Salgado, A.М., Silva, L.М., & Melo, A.F. (2012). Biosensor for environmental applications. In Tech., 3, 29-33.
Sara, R.-M., Maria, J., & Lopez, A. (2006). Damià Barceló Biosensors as useful tools for environmental analysis and monitoring. Anal. Bioanal. Chem., 386, 1025-1041.
Shimomura, M., Nomura, Y., Zhang, W., Sakino, M., Lee, K.-H., & Ikebukuro, K. (2012). Simple and rapid detection method using surface plasmon resonance for dioxins, polychlorinated biphenyl and atrazines. Anal. Chim. Acta, 434, 223-230.
Tschmelak, J., Kumpf, M., Kappel, N., Proll, G., & Gauglitz, G. (2006). Total internal reflectance fluorescence (TIRF) biosensor for environmental monitoring of testosterone with commercially available immunochemistry: antibody characterization, assay development and real sample measurements. Talanta, 69, 343-350.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
