DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2019.24.4.187940
Зображення обкладинки

Сенсор бета-лактоглобуліну на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2

Oksana Yuriivna Kutova, Vladimir Ivanovych Tymofieiev, Mykhailo H. Dusheiko, Guillaume Brotons

Анотація


В роботі розглянуто сенсор бета-лактоглобуліну з удосконаленою методикою вимірювання. Як основного алергену молока. Бета-лактоглобулін (БЛГ) використовується як основний біомаркер для аналізу коров’ячого молока. Запропоновано структуру сенсора з нанокристалічним оксидом церію в якості підзатворного діелектрика та удосконаленим методом вимірювання. Він полягає в використанні мікропотокової системи, що забезпечує постійний об’єм досліджуваної речовини для динамічного аналізу білка бета-лактоглобуліну - основного алергену молока. Запропонований сенсор був виготовлений на основі іон-селективного польового транзистора з польовим ефектом (IСПT) з p-каналом. Транзистор був виготовлений на кремнієвій пластині, легованій фосфором (n-тип), питомий опір 4,5 Ом/m2, орієнтацією (111) та товщиною 450 мкм. В роботі проаналізовано вплив освітленості на результати експерименту та ступінь очищення поверхні датчика між кожним вимірюванням. Оскільки існуючий метод ІФА занадто довгий (1,5 години), а запропонований спосіб дозволяє виявити наявність бета-лактоглобуліну протягом декількох хвилин. Отримані результати відкривають перспективи використання запропонованих сенсорних та методів у технологіях виробництва дієтичних продуктів та експрес-аналізу.

Запропонований підхід дозволяє аналізувати динамічні характеристики біосенсора з точки зору характерних рівнів сигналу ІСПТ на початку і у кінці часового інтервалу, що дає можливість оцінювати ступінь десорбції білка з поверхні. Це, у свою чергу, свідчить про властивості сенсора щодо відновлюваності та можливості його повторного використання. Отримані результати щодо впливу освітлення на відгук сенсора свідчать про необхідність  поміщати робочу область сенсора у світлонепроникний бокс. Запропонована методика дозволяє здійснювати вимірювання рівнів бета-лактоглобуліну у широкому діапазоні змін рН розчину. Достатньо малий час детектування білка бета-лактоглобуліну і можливість динамічного аналізу білка на основі запропонованої структури біосенсора відкриває перспективи його використання у технологіях виготовлення дієтичних продуктів харчування та експрес-аналізу.


Ключові слова


біосенсор; бета-лактоглобулін (БЛГ); Іон-селективний польовий транзистор (ІСПТ); селективність

Повний текст:

PDF (English)

Перелік посилань для Cited-By Linking


A. Goossens, "Allergy and hypoallergenic products" Handbook of Cosmetic Science and Technology. 3rd edition. chapter 53. Informa Healthcare pp. 553–562, 2009. DOI: 10.1155/2011/467071.

P. Restani, A. Gaiaschi, A. Plebani, B. Beretta, G. Cavagni, A. Fiocchi, C. Poiesi, T. Velonà, A. G. Ugazio, C. L. Galli, "Cross-reactivity between milk proteins from different animal species" Clinical Experimental Allergy, vol. 29, no. 7, pp. 997–1004, 1999, DOI: 10.1046/j.1365-2222.1999.00563.x.

A. Nowak-Wegrzyn, K. A. Bloom, S. H. Sicherer, W. G. Shreffler, S. Noone, N. Wanich, H. A. Sampson, Tolerance to extensively heated milk in children with cow's milk allergy" Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 122, no. 2, pp. 342-347, DOI: 10.1016/j.jaci.2008.05.043.

J. Andersson, B. Mattiasson, "Simulated moving bed technology with a simplified approach for protein purification: separation of lactoperoxidase and lactoferrin from whey protein concentrate" Journal of Chromatography A. vol. 1107, no. 1–2, pp. 88-95, 2006 DOI: 10.1016/j.chroma.2005.12.018.

V. Bonfatti, L. Grigoletto, A. Cecchinato, L. Gallo, P. Carnier, "Validation of a new reversed-phase high-performance liquid chromatography method for separation and quantification of bovine milk protein genetic variants" Journal of Chromatography A. 2008. no. 1195, pp. 101-106, DOI: 10.1016/j.chroma.2008.04.075.

E. A. Zvereva, N. I. Smirnova, A. V. Zherdev, B. B. Dzantiev, E. A. Yurova, E. Y. Denisovich, N. A. Zhizhin, V. D. Kharitonov, E. Yu. Agarkova, S. G. Botina, N. V. Ponomareva, E. A. Melnikova, "Development of methods for determination of beta-lactoglobulin in milk and dairy products by immuno- energy analysis", Rational nutrition, nutritional supplements and biostimulants, no. 1, pp. 23-24, 2014

F. Stumr, D. Gabrovska, J. Rysova, P. Hanak, J. Plicka, K. Tomkova, P. Cuhra, M. Kubik, S.Barsova, L. Karsulinovi, H. Bulawova, J. Brychta, " Enzyme-linked immunosorbent assay kit for beta-lactoglobulin determination: interlaboratory study", Journal of AOAC International vol. 92, no. 5, pp. 1519-1525, 2009 DOI: 10.1080/09540100802520755

A. N. Shmyreva, A. V. Borisov, N. V. Maksimchuk, "Electronic Sensors Built on Nanostructured Cerium Oxide Films", Nanotech in Russia no. 5, pp. 382-389, 2010, DOI: 10.1134/S1995078010050137

O. Kutova, M. Dusheiko, T. Obukhova, N. Maksimchuk, T. Borodinova, V. Tymofeev, "H2O2 sensor based on MOSFET with active layer in substrate area", Sensor Electronics and Microsystem Technologies vol. 14, no. 4, pp. 5-12, 2017, DOI: 10.18524/1815-7459.2017.4.116007

O. Kutova, M. Dusheiko, N. I. Klyui, V. A. Skryshevsky, "C-reactive protein detection based on ISFET structure with gate dielectric SiO2 - CeO2", Microelectronic Engineering, vol. 215, no. 15, 110993, 2019 DOI: 10.1016/j.mee.2019.110993.


Перелік посилань


  1. A. Goossens, "Allergy and hypoallergenic products" Handbook of Cosmetic Science and Technology. 3rd edition. chapter 53. Informa Healthcare pp. 553–562, 2009. DOI: 10.1155/2011/467071.
  2. P. Restani, A. Gaiaschi, A. Plebani, B. Beretta, G. Cavagni, A. Fiocchi, C. Poiesi, T. Velonà, A. G. Ugazio, C. L. Galli, "Cross-reactivity between milk proteins from different animal species" Clinical Experimental Allergy, vol. 29, no. 7, pp. 997–1004, 1999, DOI: 10.1046/j.1365-2222.1999.00563.x.
  3. A. Nowak-Wegrzyn, K. A. Bloom, S. H. Sicherer, W. G. Shreffler, S. Noone, N. Wanich, H. A. Sampson, Tolerance to extensively heated milk in children with cow's milk allergy" Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 122, no. 2, pp. 342-347, DOI: 10.1016/j.jaci.2008.05.043.
  4. J. Andersson, B. Mattiasson, "Simulated moving bed technology with a simplified approach for protein purification: separation of lactoperoxidase and lactoferrin from whey protein concentrate" Journal of Chromatography A. vol. 1107, no. 1–2, pp. 88-95, 2006 DOI: 10.1016/j.chroma.2005.12.018.
  5. V. Bonfatti, L. Grigoletto, A. Cecchinato, L. Gallo, P. Carnier, "Validation of a new reversed-phase high-performance liquid chromatography method for separation and quantification of bovine milk protein genetic variants" Journal of Chromatography A. 2008. no. 1195, pp. 101-106, DOI: 10.1016/j.chroma.2008.04.075.
  6. E. A. Zvereva, N. I. Smirnova, A. V. Zherdev, B. B. Dzantiev, E. A. Yurova, E. Y. Denisovich, N. A. Zhizhin, V. D. Kharitonov, E. Yu. Agarkova, S. G. Botina, N. V. Ponomareva, E. A. Melnikova, "Development of methods for determination of beta-lactoglobulin in milk and dairy products by immuno- energy analysis", Rational nutrition, nutritional supplements and biostimulants, no. 1, pp. 23-24, 2014
  7. F. Stumr, D. Gabrovska, J. Rysova, P. Hanak, J. Plicka, K. Tomkova, P. Cuhra, M. Kubik, S.Barsova, L. Karsulinovi, H. Bulawova, J. Brychta, " Enzyme-linked immunosorbent assay kit for beta-lactoglobulin determination: interlaboratory study", Journal of AOAC International vol. 92, no. 5, pp. 1519-1525, 2009 DOI: 10.1080/09540100802520755
  8. A. N. Shmyreva, A. V. Borisov, N. V. Maksimchuk, "Electronic Sensors Built on Nanostructured Cerium Oxide Films", Nanotech in Russia no. 5, pp. 382-389, 2010, DOI: 10.1134/S1995078010050137
  9. O. Kutova, M. Dusheiko, T. Obukhova, N. Maksimchuk, T. Borodinova, V. Tymofeev, "H2O2 sensor based on MOSFET with active layer in substrate area", Sensor Electronics and Microsystem Technologies vol. 14, no. 4, pp. 5-12, 2017, DOI: 10.18524/1815-7459.2017.4.116007
  10. O. Kutova, M. Dusheiko, N. I. Klyui, V. A. Skryshevsky, "C-reactive protein detection based on ISFET structure with gate dielectric SiO2 - CeO2", Microelectronic Engineering, vol. 215, no. 15, 110993, 2019 DOI: 10.1016/j.mee.2019.110993.






Copyright (c) 2019 Kутoвa O. Ю., Tимофєєв В. I., Душейко M. Г., Бротонс Ґ.

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN: 2523-4447
e-ISSN: 2523-4455