Анотація до роботи:

Канюк М. І. Розробка та вивчення робочих характеристик ензимних сенсорів для визначення рівня фосфорорганічних пестицидів та іонів важких металів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 - біотехнологія. - Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена розробленню ензимних сенсорів на основі іонселективних польових транзисторів (ІСПТ) та ємнісних структур типу електроліт - діелектрик - напівпровідник (ЕДН) з іончутливим шаром нітриду кремнію для визначення рівня фосфорорганічних пестицидів та іонів важких металів у розчинах з використанням ензимного інгібіторного аналізу.

Підібрано оптимальні умови визначення обох токсичних агентів у соках овочів за допомогою ензимного сенсора на основі ІСПТ. Мультиензимний сенсор на основі ЕДН може також бути ефективно використаний для експресного аналізу об’єктів навколишнього середовища на наявність обох зазначенних вище токсичних агентів. Використання змінних “ензимних мембран” дозволяє проводити аналіз із швидкою заміною інактивованих ензимів, що забезпечує високий рівень вірогідності вимірів, точність та зниження вартості проведення аналізу.

Ключеві слова: Біосенсор, мультиензимній електрохімічній сенсор, іонселективні польові транзистори, ємнісні структури типу електроліт - діелектрик - напівпровідник, іони важких металів, фосфорорганічні пестициди.

1. Розроблено, досліджено та запропоновано для практичного використання ензимні сенсори на основі іонселективних польових транзисторів для роздільного експресного визначення фосфорорганічних пестицидів і іонів важких металів. Доведено можливість проведення складного аналізу за одночас-ного перебігу декількох різних ензимних реакцій та створено мультиензимний, багатоканальний сенсор для визначення зазначених вище типів токсичних речовин.

2. Досліджено та застосовано в експериментах ефективні методи іммобілізації ензимів на нітроцелюлозних плівках та альгінатних гелях для виготовлення постійних та змінних “ензимних мембран” біосенсорних пристроїв.

3. Розроблено та визначено робочі характеристики ензимного сенсора на основі холінестераз на фосфорорганічні пестициди з порогом чутливості до 10^-9 М.

4. Розроблено та визначено робочі характеристики ензимного сенсора для

детекції концентрації іонів важких металів на основі уреази з чутливістю до 10^-7 М.

5. Встановлено оптимальні умови проведення за допомогою мультиензимного сенсора експрес-аналізу природних зразків (наприклад, овочевого соку) та модельних середовищ на вміст різних типів токсичних речовин (іонів важких металів та фосфорорганічних пестицидів).

6. Показано доцільність і перспективність застосування багатоканального

мультиензимного сенсора в експрес-діагностиці та для екологічного моніторингу у разі використання змінних “ензимних мембран”.

Публікації автора:

1. Кукла А. Л, Ширшов Ю. М., Канюк Н. И., Стародуб Н. Ф., Прохорович А. В. Мультиферментный сенсор на основе емкостных структур типа электролит – диэлектрик – полупроводник // Оптоэлекроника и полупроводниковая техника. - 1998.– Вып. 33. - С. 63-69.

2. Starodub N. F., Shirshov Yu. M., Torbicz W., Kanjuk N. I., Starodub V. M., Kukla A. L. Biosensor for in field measurements: optimisation of parameters to control phosphororganic pesticides in water and vegetables // Eds. Nikolelis D. P. et al. Biosensors for Direct Monitoring of Environmental Pollutants in Field. Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands. – 1998. – P. 209-219.

3. Starodub N. F., Kanjuk N. I., Kukla A. L., Shirshov Yu. M. Multi-enzymatic electrochemical sensor: field measurements and their optimisation // Analytica Chimica Acta. – 1999. – Vol. 385. – P. 461-466.

4. Kukla A. L., Kanjuk N. I., Starodub N. F., Shirshov Yu. M. Multienzyme electrochemical sensor array for determination of heavy metal ions // Sensors and Actuators B. – 1999. – Vol. 57. – P. 213-218.

5. Starodub N. F., Torbicz W., Pijanowska D., Starodub V. M., Kanjuk N. I., Dawgul M. Optimization methods of enzyme integration with transducers for analysis of irreversible inhibitors // Sensors and Actuators. - 1999. - Vol. 58, №1-3. - P. 420-426.

6. Starodub N. F., Kanjuk N. I., Starodub V. M., Ternovoj K. S., Torbicz W., Pijanowska D., Dawgul M., Arthjukh V. P., Bariljak I. R. Development of Enzymatic Sensors for Monitoring of the Organophosphorus Pesticide Level in the Environment // Proc. оf 3rd International Symposium and Exhibition on Environmental Contamination in Central and Eastern Europe. Sept., 10-13, Warsaw, Poland. – 1996. – P. 51–53.

7. Starodub N. F., Torbicz W., Pijanowska D., Kanjuk N. I., Ternovoj K. S., Dawgul M., Phosphororganic pesticide control in some vegetables by enzymatic sensors based on the ISFETs // Proc. of Eurosensors X of 10th European Conference on Solid State Transducers, Leuven, Belgium, Sept. 8–11. – 1996. – Vol. 3–5. – P. 925–928.

8. Torbicz W., Dawgul M., Starodub V. M., Kanjuk N. I. Determination of heavy metal ions in blood serum by multi-enzymatic based on the ISFETs // World Congres on Medical Physics and Biomedical Engineering. Nice France. Journal of the International Federation for Medical and Biologial Engineering, Sept. 14–19. – 1997. – Vol. 35. Supplement Part I. – P. 134.

9. Shirshov Yu. M., Starodub N. F., Kukla A. L., Kanjuk N. I., Prokhorovich A. V., Merker R. Creation of the multi-enzymatic sensor for simultaneous determination of phosphororganic pesticides and heavy metal ions in solution // Proc. of Eurosensors XI. The 11th European Conference on Solid State Transducers, Warsaw, Poland, Sept. 21–24. – 1997. – Vol. 2. – P. 727–730.

10. Starodub N. F., Torbicz W., Starodub V. M., Kanjuk N. I., Dawgul M., Pijanowska D. and Ternovoj K. S. Control of heavy metal ion level in some vegetables by enzymatic sensors based on the ISFETs // Proc. of Eurosensors XI. The 11th European Conference on Solid State Transducers, Warsaw, Poland, Sept. 21–24. – 1997. – Vol. 2. – P. 1233–1236.

11. Starodub N. F., Shirshov Yu. M., Kukla A. L., Kanjuk N. I., Prokchorovich A. V., Merker R. Multi-enzymatic sensor for simultaneous determination of phosphororganic pesticides and heavy metal ions // Electrochemical Society Proceedings.

– 1997. – Vol. 19. – P. 799–808.

12. Torbicz W., Pijanowska D., Dawgul M., Starodub N., Kanjuk N. Wplyw technologii wytwarzania enzymatycznych polprzewodnikowych bioczjunikow na ich wlasciwosci // Materialy konf. “Czujniki optoelektroniczne i electroniczne”, Jurata, 10–13 maja. – 1998. – Vol. 2. – P. 383–390.

13. Kukla A. L., Kanjuk N. I., Starodub N. F., Shirshov Yu. M. Use of multienzyme analysis for determination of heavy metal ions and phosphororganic pesticides in solutions // Proc. of the 12th European Conference jn Solid-State Transducers and the 9th UK Conference on Sensors and their Applications. Southampton, UK, 13–16 Sept. – 1998. – Vol. 1, Edt. N. M. White. Inst. Of Physics Publ., Bristol and Philadelphia. – 1998. – P. 521–524.

14. Starodub N. F., Torbicz W., Pijanowska D., Starodub V. M., Kanjuk N. I., Dawgul M. Optimization methods of enzyme integration with transducers for analysis of irreversible inhibitors // Proc. of the 12th European Conference in Solid-State Transducers and the 9th UK Conference on Sensors and their Applications, Southampton, UK, 13–16 Sept. 1998. Edt. N. M .White. Inst. of Physics Publ., Bristol and Philadelphia. – 1998. – Vol. 1. – P. 837–840.

15. Starodub N. F., Starodub V. M., Kanjuk N. I., Kukla A. L., Shirsjov Yu. M. Biological sensor array for express determination of a number of biochemical quantities // Proc. of the 2nd Eurel Workshop on European Advanced Robotic Systems Development and Medical Robotics. 23–24 September. 1999. Scuola Skuperiore Sant’Anna, Pisa, Italy. – 1999. – P. 57–62.

16. Starodub N. F., Kukla A. L., Kanjuk N. I., Shirsjov Yu. M. Simultaneous Control of Phosphororganic Pesticides and Heavy Metal Ions by Multi-Enzymatic Sensor // Sensor 99. 18–20. May. 1999. Germany. – 1999. – P. 105–110.