Технологические аспекты создания AlN биологических сенсоров на поверхностных акустических волнах

И.И. Бобринецкий; К.К. Лаврентьев; М.В. Мезенцева; В.К. Неволин; Л.И. Руссу; И.А. Суетина; К.А. Царик-

Технологические аспекты создания AlN биологических сенсоров на поверхностных акустических волнах

И.И. Бобринецкий¹, К.К. Лаврентьев², М.В. Мезенцева³, В.К. Неволин⁴, Л.И. Руссу⁵, И.А. Суетина⁶, К.А. Царик-⁷

научная статья Страницы: 58-64

¹ д.т.н., ст. науч. сотрудник, Научно-образовательный центр «Зондовая микроскопия и нанотехнология», Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
² cтудент, Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
³ д.б.н., зав. лабораторией клеточных культур, ФГБУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития России (Москва)
⁴ д.ф.-м.н., профессор, гл. науч. сотрудник, Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
⁵ науч. сотрудник, лаборатория клеточных культур, ФГБУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития России
⁶ к.б.н., ст. науч. сотрудник, ФГБУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития России
⁷ к.т.н., вед. инженер-технолог, Научно-образовательный центр «Зондовая микроскопия и нанотехнология», Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Ключевые слова: пьезоэлектрик поверхностно-акустические волны нитрид алюминия фибробласты эмбриона человека пролиферация клеток

Аннотация

Приведены результаты разработки сенсоров на поверхностно-акус¬тических волнах (ПАВ) в эпитаксиальных пленках AlN. Рабочая частота структур составила 95,5 МГц. Продемонстрирована работоспособность и селективность сенсорных структур в жидкостных средах различного состава. Обнаруженная чувствительность изменения фазы ПАВ составляет 6° при изменении концентрации сахарозы в растворе на 5%. Проведено культивирование клеток фибробластов эмбриона человека на сформированных сенсорных структурах в AlN-пленках. Продемон¬стрирована нетоксичность эпитаксиальной нитридной сенсорной структуры, что может быть использовано при построении биологических ПАВ-сенсоров, в частности, при исследовании метаболизма одиночных живых клеток.

Для цитирования

Бобринецкий И.И., Лаврентьев К.К., Мезенцева М.В., Неволин В.К., Руссу Л.И., Суетина И.А., Царик- К.А. Технологические аспекты создания AlN биологических сенсоров на поверхностных акустических волнах // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 1. С. 58–64.

Список источников

Famulok M., Mayer G. Aptamer Modules as Sensors and Detectors // Accounts of Chemical Research. 2011. V. 44. № 12. P. 1349 - 1358.
Di Pietrantonio F., Cannatà D., Benetti M., Verona E., Varriale A., Staiano M., D'Auria S. Detection of odorant molecules via surface acoustic wave biosensor array based on odorant-binding proteins // Biosensors and Bioelectronics. 2013. V.41. P. 328 - 334.
Horiguchi Y., Miyachi S., Nagasaki Y. High-Performance Surface Acoustic Wave Immunosensing System on a PEG/Aptamer Hybridized Surface // Langmuir. 2013. V.29(24). P. 7369 - 7376.
Länge K., Rapp B.E., Rapp M. Surface acoustic wave biosensors: a review // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2008. V.391. P.1509 - 1519.
Flory C.A., Baer R.L. Surface transverse wave mode analysis and coupling to interdigital transducers // IEEE Ultrasonics Symposium. 1987. P.313 - 318.
Moriizumi T., Unno Y., Shiokawa S. New sensor in liquid using leaky SAW // IEEE Ultrasonics Symposium. 1987. P.579 - 582.
Andle J.C., Weaver J.T., Vetelino J.F., McAllister D.J. Selective acoustic plate mode DNA sensor // Journal of Sensor and Actuator Networks B. 1995. V.24. P.129 - 133.
Andle J.C., Vetelino J.F., Lade M.W., McAllister D.J. An acoustic plate mode device for biosensing applications // Proceedings of International Conference Solid-State Sensors and Actuators, San Francisco. USA. 1991. P. 483 - 485.
Rufer L., Torres A., Mir S., Alam M. О., Lalinsky T., Chan Y. C. SAW chemical sensors based on AlGaN/GaN piezoelectric material system: acoustic design and packaging considerations// International Symposium on Electronics Materials and Packaging. 2005. P.204 - 208
Kukushkin S.A., Osipov A.V., Bessolov V.N., Medvedev B.K., Nevolin V.K., Tsarik K.A. Substrates for epitaxy of gallium nitride: new materialsa and techniques // Reviews on Advanced Materials Science». 2008. V.17. P.1 - 32.
Malavé A., Schlecht U., Gronewold T.M.A., Perpeet M., and Tewes M. // IEEE Sensors. 2006. P.604.
Bergaoui Y., Zerrouki C., Fougnion J. M., Fourati N., Abdelghani A. Sensitivity Estimation and Biosensing Potential of Lithium Tantalate Shear Horizontal Surface Acoustic Wave Sensor // Sensor Letters. 2009. V.7. P.1001 - 1005.
Yotter R. A., Wilson D. M. Sensor technologies for monitoring metabolic activity in single cells-part II: nonoptical methods and applications // Sensors Journal. IEEE. 2004. V. 4. №. 4. P. 412 - 429.
Каталог «Всесоюзная Коллекция клеточных культур». Наука: РАЕН. 1991. С. 118.
Харбиев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М.: Медицина. 2005. 832 с.
Бобринецкий И.И., Морозов Р.А., Селезнев А.С., Подчерняева Р.Я., Лопатина О.А. Исследования пролиферативной активности и жизнеспособности клеток фибробласта и глиобластомы на различных типах углеродных нанотрубок // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012. Т. 153. № 2. С. 227 - 232.

[1] Famulok M., Mayer G. Aptamer Modules as Sensors and Detectors // Accounts of Chemical Research. 2011. V. 44. № 12. P. 1349 - 1358.

[2] Di Pietrantonio F., Cannatà D., Benetti M., Verona E., Varriale A., Staiano M., D'Auria S. Detection of odorant molecules via surface acoustic wave biosensor array based on odorant-binding proteins // Biosensors and Bioelectronics. 2013. V.41. P. 328 - 334.

[3] Horiguchi Y., Miyachi S., Nagasaki Y. High-Performance Surface Acoustic Wave Immunosensing System on a PEG/Aptamer Hybridized Surface // Langmuir. 2013. V.29(24). P. 7369 - 7376.

[4] Länge K., Rapp B.E., Rapp M. Surface acoustic wave biosensors: a review // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2008. V.391. P.1509 - 1519.

[5] Flory C.A., Baer R.L. Surface transverse wave mode analysis and coupling to interdigital transducers // IEEE Ultrasonics Symposium. 1987. P.313 - 318.

[6] Moriizumi T., Unno Y., Shiokawa S. New sensor in liquid using leaky SAW // IEEE Ultrasonics Symposium. 1987. P.579 - 582.

[7] Andle J.C., Weaver J.T., Vetelino J.F., McAllister D.J. Selective acoustic plate mode DNA sensor // Journal of Sensor and Actuator Networks B. 1995. V.24. P.129 - 133.

[8] Andle J.C., Vetelino J.F., Lade M.W., McAllister D.J. An acoustic plate mode device for biosensing applications // Proceedings of International Conference Solid-State Sensors and Actuators, San Francisco. USA. 1991. P. 483 - 485.

[9] Rufer L., Torres A., Mir S., Alam M. О., Lalinsky T., Chan Y. C. SAW chemical sensors based on AlGaN/GaN piezoelectric material system: acoustic design and packaging considerations// International Symposium on Electronics Materials and Packaging. 2005. P.204 - 208

[10] Kukushkin S.A., Osipov A.V., Bessolov V.N., Medvedev B.K., Nevolin V.K., Tsarik K.A. Substrates for epitaxy of gallium nitride: new materialsa and techniques // Reviews on Advanced Materials Science». 2008. V.17. P.1 - 32.

[11] Malavé A., Schlecht U., Gronewold T.M.A., Perpeet M., and Tewes M. // IEEE Sensors. 2006. P.604.

[12] Bergaoui Y., Zerrouki C., Fougnion J. M., Fourati N., Abdelghani A. Sensitivity Estimation and Biosensing Potential of Lithium Tantalate Shear Horizontal Surface Acoustic Wave Sensor // Sensor Letters. 2009. V.7. P.1001 - 1005.

[13] Yotter R. A., Wilson D. M. Sensor technologies for monitoring metabolic activity in single cells-part II: nonoptical methods and applications // Sensors Journal. IEEE. 2004. V. 4. №. 4. P. 412 - 429.

[14] Каталог «Всесоюзная Коллекция клеточных культур». Наука: РАЕН. 1991. С. 118.

[15] Харбиев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М.: Медицина. 2005. 832 с.

[16] Бобринецкий И.И., Морозов Р.А., Селезнев А.С., Подчерняева Р.Я., Лопатина О.А. Исследования пролиферативной активности и жизнеспособности клеток фибробласта и глиобластомы на различных типах углеродных нанотрубок // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012. Т. 153. № 2. С. 227 - 232.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи