Разработка биосенсорных систем на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт и углеродных нанотрубок для оценки токсического действия химических веществ на клетки крови и мозга : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Г. Н. Семенкова

Abstract

Объектом исследования являются монослои фагоцитов крови и астроцитов. Предмет исследования – электрофизические параметры клеточных монослоев на УНТ-содержащих проводящих ЛБ-ДТП-покрытиях при действии цитотоксических соединений. Цель работы – разработка высокочувствительных биосенсорных систем на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт и углеродных нанотрубок для проведения экспресс-оценки токсического действия химических веществ на клеточные монослои. Основными методами исследования являются импедансная спектроскопия, поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия, флуоресценция, хемилюминесценция, конфокальная микроскопия. Разработаны и протестированы биосовместимые высокочувствительные покрытия на основе проводящей Fe-содержащей ЛБ-пленки из олигомера дитионилпиррола, покрытой ЛБ-пленкой МУНТ со стеариновой кислотой. Осуществлена адаптация импедансного метода для экспрессного измерения параметров клеток, свидетельствующих как о запуске процессов клеточной активации, так и цитодеструкции. Установлено, что емкостные нанобиосенсоры с разработанным ЛБ-покрытием могут быть использованы для регистрации плотности клеточного монослоя и функциональных свойств клеток. В результате исследования выявлено, что емкость биосенсора с клеточным монослоем постепенно снижается при формировании сплошного монослоя астроцитов и моноцитов, зависит от диэлектрических свойств клеток в различных измерительных средах и от их функционального состояния при действии биологически активных соединений. Степень экранирования электрического поля сенсора клеточным монослоем увеличивается при установлении межклеточных щелевых контактов. Для изучения монослоев астроцитов методом импедансного анализа оптимальными (биосовместимыми и чувствительными) являются сенсоры с межэлектродным расстоянием сравнимым с размерами клеток (25 мкм) и чувствительным ЛБ-покрытием, состоящим из Се3+-содержащей ЛБ-пленки олигомеров дитионилпиррола и ЛБ-пленки МУНТ. Выявлено, что максимум G-моды МУНТ совпадает с плазмонной полосой ЛБ-ДТП-пленки, за счет чего происходит перенос заряда и энергии с МУНТ на ЛБ-ДТП-кластеры с последующим усилением комбинационного рассеяния света зондом PI на частоте 1600 см-1, что может быть использовано для визуализации структуры фокальных адгезий клеток на поверхности ЛБ- пленки.