83. Масолова Наталія Віталіївна. Оптохемотронний сенсор для визначення речовин в рідинах: дис... канд. фіз.-мат. наук: 01.04.01 / Харківський національний ун-т радіоелектроніки. - Х., 2005.
Анотація до роботи:
Масолова Н.В. Оптохемотронний сенсор для визначення речовин в рідинах. – Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2005.
Дисертація присвячена питанням дослідження фізичних процесів, що протікають у сенсорах на базі оптохемотронних пристроїв з електродом, модифікованим ЛБ-плівками з вбудованим реагентом, з метою розробки конструкції ОХ-сенсора для детектування аналіту.
Розроблено математичну модель роботи ОХ-сенсора у режимі інжекції і ПІ. Отримано результати про перенос заряду й енергії в молекулярному шарі електрода ОХ-сенсора, які можуть бути використані для його калібровки, підбору ефективного реагенту, прогнозування фізичних властивостей нових біосистем, створення нових функціональних оптичних елементів на принципах молекулярного конструювання.
Запропоновано конструкцію ОХ-сенсора на компоненти біомедичного призначення, що дозволяє знизити габарити детектора, підвищити ефективність процесу аналізу, заощаджувати реагент, працювати з малими об'ємами проб і низькими концентраціями аналіту, що актуально при детектуванні відхилень від норми кількісного складу речовини на початкових стадіях захворювань або при визначенні ступеня забруднення навколишнього середовища.
Розроблено ЕХЛ-систему на базі ОХ-сенсора для визначення аналіту з ПІ способом введення проби в ОХ-сенсор, можливістю одержання аналітичного сигналу по двом каналам (оптичному й електричному).
Дисертація вирішує актуальні наукові завдання дослідження фізичних процесів, що протікають у сенсорах на базі тонкошарових оптохемотронних пристроїв з модифікованим електродом та розробки нових конструктивних рішень щодо ОХ-сенсора, призначеного для детектування речовин в рідинах. За результатами досліджень можна зробити наступні висновки:
На основі аналізу методів формування модифікованих поверхонь і проведених оцінок характеристик плівок, які утворюють модифікований електрод, визначена можливість оцінки властивостей робочого електроду ОХ-сенсора з іммобілізованим люмінофором-реагентом методом Лангмюра-Блоджетт.
Вперше запропоновано фізичну і математичну моделі процесів переносу заряду й енергії в молекулярному шарі модифікованого електрода ОХ-сенсора.
Методами комп'ютерного моделювання отримані результати роботи ОХ-сенсора, які корелюють з експериментальними даними і можуть бути використані для підбору ефективного люмінофора-реагента і геометричних параметрів ОХ-сенсора, а також для встановлення режиму з максимальним вихідним аналітичним сигналом.
Результати досліджень (спільних теоретичних і чисельного моделювання) ЕХЛ-властивостей структур модифікованого електрода й аналіта показують можливість прогнозування фізичних властивостей, що важливо при створенні нових біосистем із заданими властивостями. Нові дані, отримані в ході проведення чисельних експериментів, можуть мати значення для моделювання біологічних процесів, а також при створенні функціональних оптичних елементів на принципах молекулярного конструювання.
Розроблено математичну модель роботи ОХ-сенсора з модифікованим електродом у режимі інжекції і ПІ, результати роботи якої корелюють з експериментальними даними.
Встановлені параметри моделі, які дають кількісне уявлення про процеси, що протікають в ОХ-сенсорі при доставці аналіта в об'єм вимірювального осередку методом ПІ, а також при інжекції. До них відносяться: час, необхідний для протікання всього об'єму досліджуваного зразка через об'єм вимірювальної комірки (ОХ-сенсору); коефіцієнт розведення досліджуваного зразка; об'єм вимірювальної комірки; швидкість прокачування досліджуваного зразка у вимірювальній ПІ системі; максимальне значення аналітичного АМ сигналу при інжекції і ПІ.
Запропоновано конструкцію ОХ-сенсора, що дозволяє підвищити рівень аналітичного оптичного сигналу, ефективність передачі інформаційного сигналу, заощаджувати дорогий реагент, працювати з малими об'ємами проб і низькими концентраціями аналіта, що актуально при детектуванні відхилень від норми вмістів речовин на ранніх стадіях захворювань або при визначенні ступеня забруднення навколишнього середовища, знизити габарити детектора.
Розроблено ЕХЛ-систему на базі ОХ-сенсора для визначення аналіта (амінокислоти, оксалат) з метою діагностики відхилень від норми його вмісту при різних захворюваннях, яка відрізняється наявністю ПІ способу введення проби в ОХ-сенсор, можливістю одержання аналітичного сигналу по двом каналам (оптичному й електричному), що значно підвищує точність
результатів дослідження, а також автоматизованого керування і контролю за процесом аналізу.
Публікації автора:
Масолова Н.В., Рожицкий Н.Н. Принципы построения ЭХЛ-систем определения аминокислот // Медицина и … . - 2002. - №1(8). - С. 42-47.
Масолова Н.В., Рожицкий Н.Н. Компьютерная система получения и обработки аналитической информации на базе технологий электрохемилюминесцентного (ЭХЛ) анализа // Складні системи і процеси: Наук. журнал. - 2002. - №2. - С. 83-87.
Масолова Н.В., Рожицкий Н.Н. Использование пленочных структур в ОХ-сенсорах // Радиотехника: Всеукр. межвед. научн.-техн. сб. - 2003. - №132. - С. 115-118.
Масолова Н.В., Жолудов Ю.Т., Рожицкий Н.Н. Разработка модели и математическое моделирование процессов в оптохемотронном сенсоре // Складні системи і процеси: Наук. журнал. - 2003. - №1(3). - С. 60-66.
Масолова Н.В., Жолудов Ю.Т., Рожицкий Н.Н. Переходные процессы в оптохемотронном устройстве с тонкопленочной электродной структурой // Радиотехника: Всеукр. межвед. научн.-техн. сб. - 2004. - №136. - С. 133-138.
Masolova N.V., Rozhitskii N.N. Electronic processes in film structure of optochemotronic sensor electrodes // Functional Materials. - 2003. - Vol. 10, #4. P. 711-714.
Масолова Н.В., Музыка Е.Н., Рожицкий Н.Н. Электронный комплекс проточно-инжекционного анализа с электрохемилюминесцентным детектированием аминокислот // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Т. 3, №1. - С. 75-77.
Масолова Н.В. Конструкция и транспортные характеристики сенсора на основе ленгмюр-блоджеттовских структур для электрохемилюминесцентных измерений // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Т. 3, №3. - С. 98-101.
Masolova N.V. Computer simulation of optochemotronic sensor response in different modes of analysis // Sensor electronics and microsystem technologies. - 2004. - #2. - P. 84-88.
Снежко Д.В., Масолова Н.В. Квантово-механическое моделирование аминокислот с целью их определения методом электрохемилюминесцентного анализа // 6-й Международный молодежный форум / Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке // Ч.1. – Харьков. - 2002. - С. 319-320.
Масолова Н.В., Снежко Д.В., Рожицкий Н.Н. Применение электрохемилюминесцентного анализа в биомедицине и фармакологии / Электрохимия органических соединений. ЭХОС 2002. // Россия, Астрахань. -
2002. - С. 106-107.
Масолова Н.В., Рожицкий Н.Н. Применение квантово-химических расчетов аминокислот для исследования процессов образования переходного комплекса аналит-реагент // Международная конференция / Функционализированные материалы: синтез, свойства и применение // Киев. - 2002. - С. 302-303.
Масолова Н.В. Применение электрохемилюминесцентных явлений в новых оптических методах анализа биожидкостей в биологии и медицине // По материалам XVII Международной научно-практической конференции «Применение лазеров в медицине и биологии». - 2002. - С. 72-73.
Масолова Н.В. Система анализа биожидкости с использованием ЭХЛ-сенсора // Сб. научных трудов по материалам 1-го Международного радиоэлектронного Форума: «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» МРФ. - 2002. - Ч. 2. - С. 631-633.
Масолова Н.В., Рожицкий Н.Н. Оптохемотронное устройства анализа аминокислот // Международная научная конференция «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» / Харьков: ХНУРЭ. - 2003. - С. 143-144.
Масолова Н.В. Туннельный механизм переноса заряда в оптохемотронном (ОХ) сенсоре Биомедицинского назначения // 7-й Международный молодежный форум / Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке // Харьков: ХНУРЭ. - 2003. - С. 220.
Масолова Н.В. Моделирование переходных процессов в оптохемотронном сенсоре с пленочным электродом // 8-й Международный молодежный форум / Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке // Харьков: ХНУРЭ. - 2004. - Ч.1 - С. 141.
Масолова Н.В. Процессы в оптохемотронном сенсоре с пленочным электродом // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я: Анотації доповідей міжнародної науково-практичної конференції 20-21 травня 2004 / Харьков: Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт». - С. 584.
Масолова Н.В., Рожицкий Н.Н., Толмачев А.В. Биомедицинская система определения аминокислот на основе оптохемотронного сенсора с пленкой Лангмюра-Блоджетт // Сб. научных трудов по материалам 1-ой Международной научно-технической конференции «Сенсорная электроника и микросистемные технологии»: Одесса, 1-5 июня 2004. - С. 631-633.
Masolova N.V. Radiative recombination and transport processes in optochemotronic devices with well ordered monomolecular LB film structures // 6th International Conference on “Laser and Fiber-Optical Networks Modelling”, Kharkiv, Ukraine, 6-9 September 2004. - P. 143-145.
Масолова Н.В. // Сб. тезисов докладов по материалам 10-ой Юбилейной международной научной конференции «Теория и техника
передачи, приема и обработки информации»: Харьков-Туапсе, 28 сентября-1 октября 2004. Ч.1. – С. 364-365.
Патент України № 3850 по МПК 7 G01N27/48. Проточно-інжекційна система з електрохемілюмінесцентним детектуванням біорідин / Рожицький М.М., Масолова Н.В., Музика К.М. (Україна). № 2004032235; Заявлено 26.03.2004; Опубл. 15.12.2004; Бюль. № 12, 2004 р.
Forster R.J., Hogan C.F. Electrochemiluminescent metallopolymer coatings: combined light and current detection in flow injection analysis // Anal. Chem. - 2000. - Vol. 72, #72. - P. 5576-5582.
