ПЕРСПЕКТИВИ РОЗРОБКИ І ЗАСТОСУВАННЯ БІОСЕНСОРІВ ТА ІМУНОСЕНСОРІВ ІЗ ДІАГНОСТИЧНОЮ МЕТОЮ У КЛІНІЧНІЙ МЕДИЦИНІ
DOI:
https://doi.org/10.11603/2415-8798.2019.1.9998Ключові слова:
біосенсор, імуносенсор, рецептор, антиген, антитіло, імунний комплексАнотація
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.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- 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.
- 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.
- 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).
