Е.А. Сметанин¹, С.В. Агасиева²

1,2 Российский университет дружбы народов (Москва, Россия)  1

tujh98@mail.ru

Постановка проблемы. Одной из наиболее важных задач обеспечения здоровья населения является защита от особо опасных инфекционных болезней. Применение биосенсоров в клинических исследованиях позволит значительно сократить время на получение результатов анализов, тем самым ускорить назначение лечения пациентам.

Цель работы – представить принципы функционирования современных биосенсоров, возможности их применения и характеристики.

Результаты. Рассмотрены типы биосенсоров, принципы их работы, области применения и характеристики, которые позволят снизить возможный социально-экономический ущерб от временной потери трудоспособности заболевшими гражданами за счет быстрого и своевременного проведения противоэпидемических мероприятий.

Практическая значимость. Представленные биосенсоры могут быть использованы в качестве приборов для диагностики заболеваний населения. 

1. Колесов Д., Яминский И., Ахметова А., Синицына О., Мешков Г. Кантилеверные биосенсоры для обнаружения вирусов и бактерий // Наноиндустрия. 2016. № 5. С. 26–35. 
2. Власов Ю.Н., Мазничко А.А., Зоря В.В., Решетилов А.Н. Применение биосенсорных методов для контроля поражающих факторов химической и биологической природы // Микросистемная техника. 2001. № 9. С. 34–38.  
3. Bhalla N., Jolly P., Formisano N., Estrela P. Introduction to biosensors. Essays Biochem. 2016. № 60. P. 1–8. 
4. Vigneshvar S., Sudhakumari C., Senthilkumaran B., Prakash H. Recent Advances in Biosensor Technology for Potential Applications – An Overview. Front. Bioeng. Biotechnol. 2016. № 4. P. 85–90.
5. Илюхина А.С., Харькова А.С., Арляпов В.А. Использование углеродных нанотрубок как основы ферментного биосенсора для определения глюкозы // Химические науки. 2018. № 3. С. 19–25.
6. Семашко Т., Лобанок А., Штыров А., Михаленок Е., Бельская А. Биосенсоры для детекции глюкозы в крови больных диабетом // Наука и инновации. 2018. № 1. С. 73–78.
7. RoyChoudhury S., Umasankar Y., Jaller J., Herskovitz I., Mervis J., Darwin E, Penelope A., Luis J., Hadar A., Kirsner R. Continuous Monitoring of Wound Healing Using a Wearable Enzymatic Uric Acid Biosensor. Journal of The Electrochemical Society. 2018. № 8. P. 24–33.
8. Huang Y., Xu J., Liu J., Wang X., Chen B. Disease-Related Detection with Electrochemical Biosensors: A Review. Sensors. 2017. № 17. P. 53–83.
9. Глазырин Ю.Е., Шабалина А.В., Замай Т.Н., Рыжинская К.А., Коловская О.С., Кичкайло А.С., Замай Г.С. Разработка мультиплексного электрохимического биосенсора на основе аптамеров для диагностики рака легких // Сибирское медицинское обозрение. 2016. № 5. С. 83–84.
10. Kelley S.O., Mirkin C.A., Walt D.R., Ismagilov R.F., Toner M., Sargent E.H. Advancing the speed, sensitivity and accuracy of biomolecular detection using multi-length-scale engineering. Nat. Nanotechnol. 2014. № 9. P. 54–58.
11. Jolly P., Batistuti M.R., Miodek A., Zhurauski P., Mulato M., Lindsay M.A., Estrela P. Highly sensitive dual mode electrochemical platform for microRNA detection. Sci. Rep. 2016. № 6. P. 2–12. 
12. D’Agata R., Giuffrida M., Spoto G. Peptide Nucleic Acid-Based Biosensors for Cancer Diagnosis. Molecules. 2017. № 22. P. 13–28.
13. Кручинина М.В., Прудникова Я.И., Курилович С.А., Громов А.А., Кручинин В.Н., Атучин В.В., Наумова О.В., Спесивцев Е.В., Володин В.А., Пельтек С.Е., Шувалов Г.В., Генералов В.М. Возможности эллипсометрии, РАМАН-спектроскопии, КНИнанопроволочного биосенсора в диагностике колоректального рака // Сибирский онкологический журнал. 2017. № 16. С. 32–41. 
14. Cha B.H., Lee S-M., Park J.C. et al. Detection of Hepatitis B Virus (HBV) DNA at femtomolar concentrations using a silica nanoparticle-enhanced microcantilever sensor. Biosens Bioelectron. 2009. № 25. P. 130–135.
15. Saylan Y., Erdem Ö., Ünal S., Denizli A. An Alternative Medical Diagnosis Method: Biosensors for Virus Detection. Biosensors. 2019. № 9. P. 2–24.
16. Tran V., Walkenfort B., Konig M., Salehi M., Schlucker S. Rapid, Quantitative, and Ultrasensitive Point-of-Care Testing: A Portable SERS Reader for Lateral Flow Assays in Clinical Chemistry. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2019. № 58. P. 12–15.
17. Bodelon G., Montes-Garcia V., Lopez-Puente V., Hill E.H., Hamon C., Sanz-Ortiz M., Rodal-Cedeira S., Costas C., Celiksoy S., Perez-Juste I. Detection and imaging of quorum sensing in Pseudomonas ae ruginosa biofilm communities by surface-enhanced resonance Raman scattering. Nat. Mater. 2016. № 15. P. 1203–1211.
18. Hamm L., Gee A., Indrasekara A. Recent Advancement in the Surface-Enhanced Raman Spectroscopy-Based Biosensors for Infectious Disease Diagnosis. Applied Sciences. 2019. № 9. P. 28–54.
19. Florea A., Melinte G., Simon I., Cristea C. Electrochemical Biosensors as Potential Diagnostic Devices for Autoimmune Diseases. Biosensors. 2019. № 9. P. 46–51.
20. Shin D.S., Liu Y., Gao Y., Kwa T., Matharu Z., Revzin A. Micropatterned surfaces functionalized with electroactive peptides for detecting protease release from cells. Anal. Chem. 2013. № 85. P. 220–227.
21. Агасиева С.В., Вьюгинов В.Н., Жердева В.В., Зыбин А.А., Тихомиров В.Г. Концепция построения биосенсора на основе HEMT // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2017. № 2. С. 13–18.
22. Агасиева С.В., Ветрова Н.А., Гудков А.Г., Леушин В.Ю., Шашурин В.Д. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Кн. 1 / Под ред. А.Г. Гудкова и В.В. Попова. М.: ООО «Автотест». 2012. 212 с.
23. Агасиева С.В., Ветрова Н.А., Гудков А.Г., Леушин В.Ю., Шашурин В.Д. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Кн. 2 / Под ред. А.Г. Гудкова и В.В. Попова. М.: ООО «Автотест». 2013. 214 с.
24. Агасиева С.В., Ветрова Н.А., Гудков А.Г., Сидоров И.А., Веснин С.Г., Седанкин М.К. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Кн. 3 / Под ред. В.Н. Вьюгинова, А.Г. Гудкова и В.В. Попова. М.: ООО НТП «Вираж-Центр». 2016. 252 с. 
25. Гудков А.Г, Агасиева С.В., Тихомиров В.Г., Жердева В.В., Клинов Д.В., Шашурин В.Д. Перспективность разработки биосенсоров на основе AlGaN/GaN HEMT // Медицинская техника. 2019. № 3. С. 33–36. 
26. Гудков А.Г., Тихомиров В.Г., Агасиева С.В., Вьюгинов В.Н., Жердева В.В., Зыбин А.А., Рыбаков Ю.Л., Гукасов В.М. Изучение выходных характеристик гетероструктурных транзисторов для биосенсоров методом математического моделирования // Медицинская физика. 2017. № 5. С. 82–86.
27. Агасиева С.В., Вьюгинов В.Н., Жердева В.В., Зыбин А.А., Тихомиров В.Г. Концепция построения биосенсора на основе НЕМТ // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2017. Т. 9. № 2. С. 13–18.
28. Liu N., Xu Z., Morrin A., Luo X. Low fouling strategies for electrochemical biosensors targeting disease biomarkers. Analytical Methods. 2019. № 11. P. 702–711.
29. Ostuni E., Chapman R.G., Holmlin R.E., Takayama S., Whitesides G.M. A Survey of Structure-Property Relationships of Surfaces that Resist the Adsorption of Protein. Langmuir. 2001. № 17. P. 5605–5620.
30. Wang W., Lu Y., Xie J.B., Zhu H., Cao Z.Q. A zwitterionic macro-crosslinker for durable non-fouling coatings. Chemical Communications. 2016. № 52. P. 4671–4674.