ВИКОРИСТАННЯ БІОСЕНСОРІВ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Автор(и)

  • V. P. Martsenyuk Університет в Бєльсько-Бялій, м. Бєльсько-Бяла, Республіка Польща
  • I. V. Zhulkevych Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України, м. Тернопіль, Україна
  • A. S. Sverstiuk Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України, м. Тернопіль, Україна
  • N. A. Melnyk Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України, м. Тернопіль, Україна
  • N. V. Kozodii Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, м. Тернопіль, Україна
  • I. B. Berezovska ВНКЗ ЛОР «Львівський інститут медсестринства та лабораторної медицини імені Андрея Крупинського», м. Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.11603/1681-2786.2019.2.10491

Ключові слова:

біохімічна потреба кисню, біорецептор, біосенсор, моніторинг довкілля, перетворювач

Анотація

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.

Біографії авторів

V. P. Martsenyuk, Університет в Бєльсько-Бялій, м. Бєльсько-Бяла, Республіка Польща

доктор технічних наук, професор кафедри обчислювальної техніки та автоматики Університету в Бєльсько-Бялій

I. V. Zhulkevych, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України, м. Тернопіль, Україна

доктор медичних наук, професор кафедри онкологiї, променевої дiагностики i терапiї та радiацiйної медицини Тернопільського національного медичного університету імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

A. S. Sverstiuk, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України, м. Тернопіль, Україна

кандидат технічних наук, доцент кафедри медичної інформатики Тернопільського національного медичного університету імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

N. A. Melnyk, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України, м. Тернопіль, Україна

кандидат медичних наук, асистент кафедри загальної гігієни та екології Тернопільського національного медичного університету імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

N. V. Kozodii, Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, м. Тернопіль, Україна

магістр кафедри комп’ютерних наук Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя

I. B. Berezovska, ВНКЗ ЛОР «Львівський інститут медсестринства та лабораторної медицини імені Андрея Крупинського», м. Львів, Україна

кандидат технічних наук, доцент ВНКЗ ЛОР «Львівський інститут медсестринства та лабораторної медицини імені Андрея Крупинського»

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 DOI: https://doi.org/10.1016/S0925-4005(00)00547-5

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. DOI: https://doi.org/10.1002/chem.200700720

Campas, M., Prieto-Simon, B., & Marty, J.L. (2007). Biosensors to detect marine toxins: Assessing seafood safety. Talanta, 72, 884-895. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2006.12.036

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. DOI: https://doi.org/10.1016/S0925-4005(00)00717-6

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2005.11.006

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. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-2670(96)00627-7

Durrieu, C., & Tran-Minhw, C. (2002). Optical algal biosensor using alkaline phosphatase for determination of heavy metals. Environ. Res. Sect., 51, 206-209. DOI: https://doi.org/10.1006/eesa.2001.2140

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aca.2004.08.077

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2007.05.030

Kłos-Witkowska, A. (2015). Enzyme-based fluorescent biosensors and their environmental, clinical and industrial applications. Polish Journal of Environmental Studies, 24, 19-25. DOI: https://doi.org/10.15244/pjoes/28352

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. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-2670(99)00051-3

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. DOI: https://doi.org/10.1007/s12039-014-0658-0

Mehrotra, P. (2016). Biosensors and their applications – a review. Journal of Oral Biology and Craniofacial Research, 6, 153-159. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobcr.2015.12.002

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. DOI: https://doi.org/10.1155/2015/510982

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. DOI: https://doi.org/10.1007/s00216-006-0574-3

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. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-2670(01)00809-1

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2005.09.048

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-10-18

Як цитувати

Martsenyuk, V. P., Zhulkevych, I. V., Sverstiuk, A. S., Melnyk, N. A., Kozodii, N. V., & Berezovska, I. B. (2019). ВИКОРИСТАННЯ БІОСЕНСОРІВ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА. Вісник соціальної гігієни та організації охорони здоров’я України, (2), 107–114. https://doi.org/10.11603/1681-2786.2019.2.10491

Номер

№ 2 (2019)

Розділ

Інформатизація охорони здоров'я

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).