ДЕТЕКТУВАННЯ БІОСУРФАКТАНТІВ НА ПОВЕРХНІ НАНОПОРИСТОГО КРЕМНІЮ

І. П. Конуп, Т. В. Гудзенко, Л. А. Конуп, О. В. Волювач

Анотація


Мета. Дослідження взаємодії деяких природних і напівсинтетичних поверхнево-активних речовин (ПАР) з поверхнею напівпровідникових структур на основі нанопористого кремнію (нано-ПК). Методи. Зразки нано-ПК з високим рівнем легування (КЄС-0,01) були отримані методом анодного електрохімічного травлення монокристалічного кремнію в електроліті на основі 48%-ного водного розчину фтористо-водневої кислоти. Низький опір контактів визначалося відпалом (450 0С) зразків нано-ПК з нанесеними на них алюмінієвими контактами. Детектування проводили для біосурфактантів: саркозилу (натрій лаурилсаркозин), рамноліпіду (рамнозо- ди-β-гідроксиде- каноєнова кислота) і циклогептадеканової кислоти. Результати. Вивчено взаємодію біосурфактантів з поверхнею нано-ПК. Показано, що ці сполуки суттєво впливають на вольтамперні характеристики (ВАХ) зразків нано-ПК. В рамках адсорбційної моделі пояснено взаємодію досліджених ПАР з нано-ПК. Зміна ВАХ зразків нано-ПК при нанесенні супрамолекулярних об'єктів пов'язано з наповненням нанопор цими макромолекулами, що володіють значною діелектричною проникністю. Показано, що вплив вивчених ПАР на електричні параметри нано-ПК має характерні особливості для кожного з досліджених сполук, що дозволяє диференційовано ідентифікувати різні ПАР сенсорами на основі нано-ПК. Висновок. Фізична причина зміни ВАХ зразків нано-ПК при нанесенні біосурфактантів пов'язана з наповненням нанопор кремнію мультиламеллярними структурами ПАР. Складний вид ВАХ при адсорбції саркозилу, рамноліпіду, циклогептадеканової кислоти визначається гетеропереходами між планарнимі алюмінієвими контактами і наноструктурами кремнію, і зміною в області мікробар’єрів, сформованих іж ниткоподібними кристалами поверхні нано-ПК.


Ключові слова


нанопоруватий кремній; сенсори; саркозил; рамноліпід; циклогептадеканова кислота

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Ivkov VG, Berestovsky G.N. Dynamic structure of the lipid layer. Moscow: Nauka, 1981. 296.

Bechelany Mikhael, Balme Sebastien, Miele Philippe. Atomic layer deposition of biobased nanostructured interfaces for energy, environmental and health applications. Pure Appl. Chem. 2015; 2(61): 242-250.

Bisi O, Ossicini Stefano, Pavesi L. Porous silicon: a aquantum sponge structure for silicon based optoelectronics. Surface Science Report. 2000; 38: 1-126.

Deachapunya S. Slow beams of massive molecules. Eur. Phys. J.D. 2008;46:307–313.

Elhag S, Ibupoto ZH, Khranovsky V, Willander M, Nur O. Habit-modifying additives and their morphological consequences on photoluminescence and glucose sensing properties of ZnO nanostructures, grown via aqueous chemical synthesis. Vacuum. 2015;116:21–26.

Gerlich Stefan, Eibenberger Sandra, Tomandl Mathias, Nimmrichter Stefan, Hornberger Klaus, Paul J. Fagan, Jens Tuxen, Marcel Mayor, Markus Arndt. Quantum interference of large organic molecules. Nature Communications. 2011;2(263):1–5.

Jing Wang, Yang Jiao, Yang Liu, Zhenglin Zhang, Fengyu Qu, and Xiang Wu, Gas Phase Growth of Wurtzite ZnS Nanobelts on a Large Scale. Journal of Nanomaterials. 2013:1–4 DOI: 10.1155/2013/596313

Kang Z, Gu Y, Yan X, Bai Z, Liu Y, Liu S, Zhang X, Zhang Z, Zhang X, Zhang Y. Enhanced photoelectrochemical property of ZnO nanorods array synthesized on reduced graphene oxide for self-powered biosensing application. Biosens. Bioelectron. 2015;64:499–504.

Kasemo Bengt. Biological surface science. Surface Science. 2001: 22–23.

Makaraviciute А, Ruzgas T, Ramanavicius A. Antibody fragment immobilization on planar gold and gold nanoparticle modified quartz crystal microbalance with dissipation sensor surfaces for immunosensor applications. Analytical Methods. 2014; 6:2134–2140.

Picciolini S, Castagnetti N, Vanna R, Mehn D, Bedoni M, Gramatica F, Villani M. Calestani D, Pavesi M, Lazzarini L, Zappettini A, Morasso C. Branched gold nanoparticles on ZnO 3D architecture as biomedical SERS sensors, RSC Adv. 2015;5:93644–93651.

Politi J, Rea I, Dardanoa P, De Stefano L, Gioffrè M. Versatile synthesis of ZnO nanowires for quantitative optical sensing of molecular biorecognition. Sens. Actuators B. 2015;220:705–711.

Sodzel D, Khranovsky V, Beni V, Turner APF, Viter R, Eriksson MO, Holtz PO, Janot JM, Bechelany M, Balme S, Smyntyna V, Kolesneva E, Dubovskaya L. Volotovski I, Ubelis A, Yakimova R. Continuous sensing of hydrogen peroxide and glucose via quenching of the UV and visible luminescence of ZnO nanoparticles. Microchimica Acta. 2015;182:1819–1826.

Yakimova R, Selegård L, Khranovsky V, Pearce R, Lloyd Spetz A, Uvdal K. ZnO materials and surface tailoring for biosensing. Front. Biosci. 2012;4:254– 278.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Ивков В.Г., Берестовский Г.Н. Динамическая структура липидного слоя. – М.: Наука, 1981. – 296 с.

Bechelany Mikhael, Balme Sebastien, Miele Philippe. Atomic layer deposition of biobased nanostructured interfaces for energy, environmental and health applications // Pure Appl. Chem. – 2015. – 2(61). – P. 242–250.

Bisi O., Ossicini Stefano, Pavesi L. Porous silicon: a aquantum sponge structure for silicon based optoelectronics // Surface Science Report. – 2000. – 38. – P. 1–126.

Deachapunya S. Slow beams of massive molecules // Eur. Phys. J.D. – 2008. – 46. – Р. 307–313.

Elhag S., Ibupoto Z.H., Khranovskyy V., Willander M., Nur O., Habitmodifying additives and their morphological consequences on photoluminescence and glucose sensing properties of ZnO nanostructures, grown via aqueous chemical synthesis // Vacuum. – 2015. – 116. – P. 21–26.

Gerlich Stefan, Eibenberger Sandra, Tomandl Mathias, Nimmrichter Stefan, Hornberger Klaus, Paul J. Fagan, Jens Tuxen, Marcel Mayor, Markus Arndt. Quantum interference of large organic molecules // Nature Communications. – 2011 – 2(263). – Р. 1–5.

Jing Wang, Yang Jiao, Yang Liu, Zhenglin Zhang, Fengyu Qu, and Xiang Wu. Gas Phase Growth of Wurtzite ZnS Nanobelts on a Large Scale // Journal of Nanomaterials. – 2013. – (1–4) DOI: 10.1155/2013/596313

Kang Z., Gu Y., Yan X., Bai Z., Liu Y., Liu S., Zhang X., Zhang Z., Zhang X, Zhang Y. Enhanced photoelectrochemical property of ZnO nanorods array synthesized on reduced graphene oxide for self-powered biosensing application // Biosens. Bioelectron. – 2015. – 64. – P. 499–504.

Kasemo Bengt. Biological surface science // Surface Science. – 2001. – Р. 22–23.

Makaraviciute А., Ruzgas T., Ramanavicius A. Antibody fragment immobilization on planar gold and gold nanoparticle modified quartz crystal microbalance with dissipation sensor surfaces for immunosensor applications // Analytical Methods. – 2014. – 6. – Р. 2134–2140.

Picciolini S., Castagnetti N., Vanna R., Mehn D., Bedoni M., Gramatica F., Villani M., Calestani D., Pavesi M., Lazzarini L., Zappettini A., Morasso C. Branched gold nanoparticles on ZnO 3D architecture as biomedical SERS sensors, RSC Adv. – 2015. – 5. – Р. 93644–93651.

PolitiJ., Rea I., Dardanoa P., De Stefano L., Gioffrè M. Versatile synthesis of ZnO nanowires for quantitative optical sensing of molecular biorecognition // Sens. Actuators B. – 2015. – 220. – Р. 705–711.

Sodzel D., Khranovsky V., Beni V., Turner A.P.F., Viter R., Eriksson M.O., Holtz P.-O., Janot J.-M., Bechelany M., Balme S., Smyntyna V., Kolesneva E., Dubovskaya L., Volotovski I., Ubelis A., Yakimova R. Continuous sensing of hydrogen peroxide and glucose via quenching of the UV and visible luminescence of ZnO nanoparticles // Microchimica Acta. – 2015. – 182. – P. 1819–1826.

Yakimova R., Selegård L., Khranovskyy V., Pearce R., Lloyd Spetz A., Uvdal K. ZnO materials and surface tailoring for biosensing // Front. Biosci. – 2012. – 4. – P. 254–278.





DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2017.3(39).110965

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)