Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка высокочувствительных биосенсорных систем для осуществления эффективного оперативного контроля выбросов промышленных предприятий в водные среды

Номер контракта: 14.574.21.0128

Руководитель: Горячева Ирина Юрьевна

Должность: профессор

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
мобильное приборное оснащение; мониторинг состояния окружающей среды; тест-система детектирования опасных веществ; оперативный контроль токсичных выбросов; повышение мобильности систем экологического мониторинга

Цель проекта:
Разработка инструментов для улучшения экологической обстановки на основе оперативной идентификации опасных веществ в природных и сточных водах, эффективного оперативного контроля сбросов промышленных предприятий в водные среды, своевременного выполнения природоохранных мероприятий; Предоставление организациям, осуществляющим экологический мониторинг окружающей среды, новых и эффективных методов, инструментов и средств проведения исследований. Создание систем оперативного внелабораторного определения сверхнизких концентраций опасных веществ на основе тест-средств , объединяющих концентрирование и высокочувствительное детектирование, и переносного устройства-ридера, позволяющих переходить к созданию новых видов научно-технической продукции; Разработка технологии мирового уровня, не имеющей аналогов на внутреннем и внешнем рынках; Снижение экологической нагрузки на природу внедрением систем для оперативного контроля опасных веществ

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка и изготовление экспериментальных образцов биосенсорных систем;
Методика получения и конъюгирования квантовых точек с иммунореагентами;
Методика очистки конъюгатов квантовых точек с гаптенами и антителами
Лабораторный технологический регламент получения образцов тест-систем для определения содержания загрязнителей в природных и сточных водах на примере полициклических ароматических углеводородов;
Биосенсорная система, состоящая из экспериментальных образцов тест-систем и экспериментального образца мобильного устройства-ридера для осуществления эффективного оперативного контроля выбросов промышленных предприятий в водные среды;
Параметры разрабатываемых систем будут превосходить существующие мировые аналоги

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Созданные в ходе выполнения ПНИ экспериментальные образцы тест-систем и мобильного устройства-ридера предназначаются для осуществления эффективного оперативного контроля выбросов промышленных предприятий в водные среды.
Аналитическая чувствительность тест-систем для определения содержания выбранных загрязнителей - не более 100 нг/л;
Время единичного анализа - не более 0,15 ч;
Наличие фонового сигнала компонентов пробы – отсутствует.
Отличие предлагаемых систем состоит в замене метки на основе фермента (пероксидазы хрена) на флуоресцентную метку (квантовые точки), что
приводит к
- сокращению времени определения (за счет устранения стадий добавления субстрата и инкубации с ним);
- упрощению процедуры (за счет устранения одной стадии и отсутствия необходимости выдерживать
соответствующие условия при инкубации);
- снижению стоимости.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты ПНИ могут быть использованы для проведения ОКР по теме "Создание промышленного образца мобильного устройства-ридера для оперативного контроля выбросов и мониторинга степени загрязнения природных и сточных вод на основе иммунохимических тест-систем с флуоресцентным типом детекции."
Разработанные высокочувствительные биосенсорные системы, состоящие из мобильного устройства-ридера и иммунохимических тестов, являются многопрофильными и после вывода на производство могут использоваться в разных отраслях народного хозяйства.
Разработанная биосенсорная система будет характеризоваться простотой в эксплуатации, низкой детектируемой концентрацией опасных веществ, низкой себестоимостью, низкой стоимостью расходных материалов, что сделает ее конкурентноспособной по сравнению с аналогами.
Результаты ПНИ могут быть использованы для создания принципиально новой течественной продукции.
Преобладающие на отечественном и зарубежном рынке системы на основе иммунохроматографических стрипов не обеспечивают достаточной чувствительности в силу:
- ограничений самого формата;
- низкой чувствительности (по сравнению с ферментом и квантовой точкой) используемой метки –коллоидного золота.
Поэтому предлагаемая к разработке система (иммунохимическая тест-система – мобильное устройство-ридер) будет конкурентоспособной по сравнению с аналогичными товарами, выпускаемыми зарубежными производителями.

Текущие результаты проекта:
Проведен высокотемпературный синтез люминесцентных меток, представляющих собой нанокристаллы полупроводников структуры ядро/оболочка на основе селенида кадмия и характеризующиеся высоким квантовым выходом. Разработаны методики гидрофилиации квантовых точек сдля использования их в качестве меток. разработаны методики биоконъюгации квантовых точек с иммунорегантами.
Реализован синтез иммунореагентов для определения полициклических ароматических углеводородов (индикатор – бензо[a]пирен), тестирова-ние полученных конъюгатов с помощью твердофазного иммуноанализа на микропланшетах. Показано, что чувствительность определения бензо[а]пирена составляет 1 нг/мл, кросс-реактивность по отношению к пирену составляет 27 %, антрецен и фенентрен не мешают определению. Проведены исследовательские испытания комплектующих для изготовления тест-систем на созданном стенде
Разработана оптическая схема экспериментального образца мобильного устройства-ридера с помощью созданного стенда и электрическая схема мобильного устройства-ридера с помощью созданного стенда.
Разработан лабораторный технологический регламент получения образцов тест-систем для определения содержания загрязнителей в природных и сточных водах на при-мере полициклических ароматических углеводородов