Биочипы: история и современность Введение Биочипы - это устройства, которые позволяют за короткое время определять несколько тысяч аллергенов, онкогенов, различных биологически активных веществ, и даже генетических дефектов. Совершенствование аналитических методов •Биологический анализ; • физико-химический анализ; • создание первых биосенсорных устройств. История создания биочипов • Эксперименты Макса Кремера 1906г; • «Электрод Кларка» 1956г; • создание Кларком и Лайоном ферментного электрода в 1962; • создание первого потенциометрического биосенсора для обнаружения мочевины 1969г; • первый коммерческий биосенсор в 1975 г. Принцип действия современных биочипов. • Технология биочипов на основе трехмерных гидрогелей; •технология наночипов; •технология микрочипов на основе микросфер. Основные типы сенсоров. Химический сенсор Химические сенсоры представляют собой датчики, в которых два типа преобразователей – химический и физический – находятся в тесном контакте между собой. Химический преобразователь состоит из слоя чувствительного материала, который, формирует селективный отклик на определяемый компонент: он способен отражать присутствие определяемого компонента и изменение его содержания. Физический преобразователь – трансдьюсер – преобразует энергию, которая возникает в ходе реакции селективного слоя с определяемым компонентом, в электрический или световой сигнал. Этот сигнал затем измеряется с помощью светочувствительного и/или электронного устройства. Ферментный сенсор В последние годы разработано множество биосенсоров для определения органических соединений. Многие ферментные сенсоры обладают высокой специфичностью по отношению к представляющим интерес субстратам, однако используемые в них ферменты дороги и неустойчивы. В связи с этим конструируют специальные микробные сенсоры, которые состоят из иммобилизированных микроорганизмов и какого-либо электрохимического датчика и пригодны для непрерывного контроля биохимических процессов. Принцип работы микробных сенсоров – это ассимиляция органических соединений микроорганизмами, что регистрируется электрохимическими датчиками. Иммуносенсор Впервые принцип иммуносенсоров был использован в 1977 году, когда была сконструирована мембрана, способная на иммунологический ответ. Принцип методов, основанных на иммуносенсорной технологии, заключается в изменении физико-химических свойств мембраны или другого носителя, связанного с антителами или антигенами. Уменьшение мембранного потенциала, изменение оптических или химических свойств среды, прилегающей к носителю, выявляются с помощью специального электрода или оптического устройства и выражаются в виде электрического сигнала. ДНК-чип ДНК-чипы – это наборы из большого числа олигонуклеотидов на миниатюрных твердых подложках, предназначенные для анализа последовательности ДНК. На твердую подложку наносят большое число олигонуклеотидов и анализируют исследуемую ДНК. Метод основан на том, что с помощью фотолитографии на небольшой поверхности размещают огромное число олигонуклеотидов. ДНК-чип представляет собой пластину площадью около 1 см2, на которой в строго определенном порядке размещены ячейки, каждая из которых содержит одно-цепочечные полинуклеотиды одной определенной последовательности оснований. Перспективы развития технологий биочипов В настоящее время активно ведутся разработки новых типов биочипов, которые могут быть применены в самых различных отраслях, например в медицине, пищевой промышленности, в сфере охраны окружающей среды, в биоинформатике и т.д.
