Нанотехнологической составляющей проекта являются:

  • Наноструктурирование берлинской лазури на поверхности электрода (используется для повышения чувствительности биосенсора).
  • Манипуляции с ферментами, включающие иммобилизацию молекул фермента на поверхности берлинской лазури внутри однородной нанополимерной мембраны.
Для изготовления датчиков в зависимости от требований к чувствительности используются 4 способа осаждения берлинской лазури.

Слева представлены АСМ-изображения монокристаллического графита модифицированного берлинской лазурью:

(а) берлинская лазурь осажденной без использования матриц – неструктурированная (наименьшая чувствительность);

(б) берлинская лазурь электроосажденная через жидкокристаллическую матрицу;

(с) берлинская лазурь, осажденная из 8-микратно разбавленного раствора;

(г, д) берлинская лазурь электроосажденная через матрицу золь на основе винилтриэтоксисилана (чувствительность на 2 порядка выше, чем у неструктурированной берлинской лазури).
  • В проекте используется улучшенный протокол иммобилизации ферментов, включающий солюбилизацию ферментов в водно-органических смесях с высоким содержанием органического растворителя.
  • Необходимость экспонирования ферментов таким нетрадиционным средам обуславливается требованиями создания однородных мембран водонерастовримых полимеров.
  • Однородную нанополимерную мембрану можно создать исключительно с помощью истинных растворов полимеров. Однако среда органических растворителей является губительной для ферментов. В ходе исследований была разработана уникальная нанотехнология экспонирования ферментов в органические растворители и выяснилось, что ферменты способны не только сохранять, но и увеличивать свою активность после экспонирования в органические растворители.
  • Ферментсодержащие мембраны обладают не только повышенной стабильностью, но и активностью в отношении соответствующей энзиматической реакции.

 

Структура датчика

1. На поверхность электрода, состоящего в свою очередь из слоев серебра, графита и изолятора с помощью наноструктурирования наносится слой берлинской лазури.

2. На поверхность берлинской лазури наносится тонкий слой истинного раствора полимеров с экспонированными молекулами фермента, в результате образуется однородная нанополимерная мембрана толщиной менее 100 нм.

3. Диаметр молекул фермента составляет около 7 нм, молекул субстрата — 0,8 нм.