ПЕРСПЕКТИВИ РОЗРОБКИ І ЗАСТОСУВАННЯ БІОСЕНСОРІВ ТА ІМУНОСЕНСОРІВ ІЗ ДІАГНОСТИЧНОЮ МЕТОЮ У КЛІНІЧНІЙ МЕДИЦИНІ

  • V. P. Martsenyuk Університет в Бєльсько-Бялій, Республіка Польща
  • O. M. Mochulska ДВНЗ “Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського”
  • O. R. Boyarchuk ДВНЗ “Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського”
  • H. A. Pavlyshyn ДВНЗ “Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського”
  • A. S. Sverstyuk ДВНЗ “Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського”
  • Yu. V. Zavidnyuk ДВНЗ “Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського”
  • V. I. Bondarchuk ДВНЗ “Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського”
Ключові слова: біосенсор, імуносенсор, рецептор, антиген, антитіло, імунний комплекс

Анотація

Складність біологічних методів аналізу полягає в тому, що речовини, які визначають, є органічними сполуками, перебувають у складних, багатокомпонентних розчинах і сумішах. Звідси очевидно, що традиційні методи фізико-хімічного аналізу не дозволяють вирішувати багато актуальних проблем. Сучасний розвиток електронної техніки, зокрема біомедичної, поставив першочерговим завданням створити високоточні первинні перетворювачі (сенсорні елементи) для систем чутливого і селективного експрес-аналізу рідких середовищ на наявність діагностично важливих речовин. У даний час описано біосенсори для визначення речовин біологічного й абіотичного походжень у найрізноманітніших середовищах. Сучасні конструкції біосенсорів є досить компактними пристроями, які поєднують біологічний тестуючий елемент і фізико-хімічний аналізатор. У статті висвітлено основні види, принципи роботи та перспективи використання біосенсорів та імуносенсорів з діагностичною метою в клінічній практиці.

Мета дослідження – провести аналіз сучасної зарубіжної літератури щодо видів біосенсорів та перспективи їх застосування як експрес-методу діагностики в клінічній медицині.

Матеріали та методи. У дослідженні застосовано бібліосемантичний та аналітичний методи.

Результати досліджень та їх обговорення. Під час виконання дослідження було проведено огляд та аналіз останніх даних зарубіжної науково-медичної літератури щодо видів, принципів роботи, розробки та можливостей застосування біосенсорів та імуносенсорів у клінічній медицині. Біосенсори включають в себе компонент біологічного розпізнавання, наприклад біотканину, мікроорганізм, фермент, рецептор, нуклеїнову кислоту, або антитіло в тісному контакті з трансдьюсером. Залежно від способу передачі сигналу (виду трансдьюсера), біосенсори можуть бути розділені на такі основні групи: оптичні, масові, теплові, електрохімічні, електрохемілюмінесцентні, п’єзоелектричні, на основі поверхневого плазмового резонансу. Крім того, всі біосенсори можна розділити на дві великі групи: з прямим виявленням і з непрямим виявленням аналіту. Інтерес до електрохімічних біодатчиків з використанням недорогих одноразових витратних матеріалів привів до застосування розвитку тонко- і товстоплівкових технології у виробництві біосенсорів різних типів. Найперспективнішими серед біосенсорів для клінічної діагностики є сенсори і методи, в основі яких лежить використання імунореакцій, які називають імуносенсорами.

Висновки. В останні десятиліття проводять дослідження з розробки методів і сенсорів, які можуть бути застосовані практично в будь-якому місці як експрес-метод діагностики в клінічній медицині. Найкраще для цієї мети підходять портативні, швидкі й чутливі біосенсорні технології з можливістю негайної інтерпретації результатів. Біосенсори та імуносенсори, завдяки їх високій специфічності та чутливості, дозволяють виявляти широкий спектр аналітів у зразках зі складною матрицею (слина, кров, сироватка, лімфа, сеча) з мінімальною пробопідготовкою.

Посилання

Nezami, A., Dehghani, S., Nosrati, R., Eskandari, N., Taghdisi, M.S., Gholamreza Karimi (2018). Nanomaterial-based biosensors and immunosensors for quantitative determination of cardiac troponins. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 159, 425-436.

Rasooly, A., & Jacobson, J. (2006). Development of biosensors for cancer clinical testing. Biosensors and Bioelectronics, 21 (10), 1851-1858.

Malhotra, B.D., & Chaubey, A. (2003). Biosensors for clinical diagnostics industry. Sensors and Actuators B: Chemical, 91 (1-3), 117-127.

Celine, I.L. Justino, Duarte, A.C., & Rocha-Santos, T.A.P. (2016). Critical overview on the application of sensors and biosensors for clinical analysis. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 85(A), 36-6.

Bahadır, E.B., & Sezgintürk, M.K (2015). Applications of commercial biosensors in clinical, food, environmental, and biothreat/biowarfare analyses. Analytical Biochemistry, 478, 107-120.

Bahadır, E.B., & Sezgintürk, M.K (2015). Electrochemical biosensors for hormone analyses. Biosensors and Bioelectronics, 68, 62-71.

Zhang, F.-T., Cai, L.-Y., Zhou, Y.-L, & Zhang X.-X. (2016). Immobilization-free DNA-based homogeneous electrochemical biosensors. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 85 (C), 17-32.

Alarcon-Angeles, G., Álvarez-Romero, G.A., & Merkoçi, A. (2018). Electrochemical Biosensors: Enzyme Kinetics and Role of Nanomaterials, Editor(s): Klaus Wandelt. Encyclopedia of Interfacial Chemistry, Elsevier, 140-155.

Tzouvadaki, I., Zapatero-Rodríguez, J., Naus, S., de Micheli, G., O'Kennedy, R., & Carrara S. (2019). Memristive biosensors based on full-size antibodies and antibody fragments. Sensors and Actuators B: Chemical, 286, 346-352.

Zhou, J., Zhang, C., Chen, Y., Wang, Z., Lan, L., Wang, Y., … & Chen, Q. (2019). A simple immunosensor for alpha-fetoprotein determination based on gold nanoparticles-dextran-reduced graphene oxide. Journal of Electroanalytical Chemistry, 833, 126-132.

Santoro, K., Ricciardi, C., Caballero, B., Finglas, P.M., & Toldrá, Fidel (2016). Biosensors, Encyclopedia of Food and Health. Academic Press, 430-436.

Mehrotra, P. (2016). Biosensors and their applications – A review. Journal of Oral Biology and Craniofacial Research, 6(2), 153-159.

Aranda, P.R., Messina, G.A., Bertolino, F.A., Pereira, S.V., Fernández Baldo, M.A., & Raba J. (2018). Nanomaterials in fluorescent laser-based immunosensors: Review and applications. Microchemical Journal, 141, 308-323.

Burlage, R.S., & Tillmann, J. (2017). Biosensors of bacterial cells. Journal of Microbiological Methods, 138, 2-11.

Abolhasan, R., Mehdizadeh, A., Rashidi, M.R., Aghebati-Maleki, L., & Yousefi, M. (2019). Application of hairpin DNA-based biosensors with various signal amplification strategies in clinical diagnosis. Biosensors and Bioelectronics, 129, 164-174.

Kisan Metkar, S., & Girigoswami, K, (2019). Diagnostic biosensors in medicine – A review. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 17, 271-283.

Cordeiro, T.A.R., Gonçalves, M.V.C., Franco, D.L., Reis, A.B., Martins, H.R., & Ferreira, L.F. (2019). Label-free electrochemical impedance immunosensor based on modified screen-printed gold electrodes for the diagnosis of canine visceral leishmaniasis. Talanta, 195, 327-332.

Narwal, V., Deswal, R., Batra, B., Kalra, V., Hooda, R., Sharma, M., & Rana, J.S. (2019). Cholesterol biosensors: A review. Steroids, 143, 6-17.

Zhao, W.-W., Xu, J.-J., & Chen, H.-Y. (2017). Photoelectrochemical enzymatic biosensors. Biosensors and Bioelectronics, 92, 294-304.

Опубліковано
2019-04-15
Як цитувати
Martsenyuk, V. P., Mochulska, O. M., Boyarchuk, O. R., Pavlyshyn, H. A., Sverstyuk, A. S., Zavidnyuk, Y. V., & Bondarchuk, V. I. (2019). ПЕРСПЕКТИВИ РОЗРОБКИ І ЗАСТОСУВАННЯ БІОСЕНСОРІВ ТА ІМУНОСЕНСОРІВ ІЗ ДІАГНОСТИЧНОЮ МЕТОЮ У КЛІНІЧНІЙ МЕДИЦИНІ. Вісник наукових досліджень, (1), 15-22. https://doi.org/10.11603/2415-8798.2019.1.9998
Номер
Розділ
ОГЛЯДИ ТА ВЛАСНІ ДОСЛІДЖЕННЯ