Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная биосенсорная система тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Ситков Никита Олегович

• Ситков Никита Олегович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Ситков Никита Олегович

1.2 Материалы и компоненты

1.3 Технологии изготовления

1.4 Принципы детектирования для обнаружения белковых структур

1.5 Методы атомно-молекулярного дизайна биоселективных элементов для обнаружения белковых структур

1.6 Выводы по главе

2. Физико-химические основы создания гетерогенно-интегрированной микрофлюидной биосенсорной системы

2.1 Обоснование принципов детектирования

2.2 Базовые подсистемы

2.3 Подбор материалов для микрофлюидного чипа

2.4 Атомно-молекулярная архитектоника и дизайн распознающего биоэлемента

2.5 Выводы по главе

3. Физико-технологический базис гетерогенно-интегрированной микрофлюидной биосенсорной системы

3.1 Технология изготовления микрофлюидного чипа

3.2 Гетерогенная интеграция пептидного распознающего элемента в микрофлюидную систему

3.3 Конструкторско-технологические решения для создания оптического узла регистрации для биосенсорной системы

3.4 Выводы по главе

4. Исследование гетерогенно-ингегрированной микрофлюидной биосенсорной системы и ее компонентов

4.1 Исследование селективности пептидного распознающего элемента с заданными оптическими свойствами

4.2 Исследование оптического модуля и метода детектирования

4.3 Исследование образцов гетерогенно-интегрированных микрофлюидных биосенсорных систем

4.4 Выводы по главе

Заключение

Список принятых сокращений

Список использованных источников

Приложение А. Акты внедрения

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная биосенсорная система»

Актуальность темы исследования.

Современные тенденции развития наукоемких технологий ориентированы на повышение качества жизни человека. Одной из наиболее динамично развивающихся областей нано- и микросистемной техники является разработка, создание и исследование портативных устройств для экспресс-контроля биологических параметров, включая мультимодальный агомно-молекулярный маркерный биомониторинг. Современные биосенсорные системы должны обеспечивать необходимую чувствительность и селективность, высокую скорость детектирования, малый объем пробы, быть малогабаритными и иметь низкую стоимость.

Обеспечение данного набора характеристик возможно благодаря гетерогенной интеграции функциональных модулей в единую систему, архитектоника которой определяет комплекс конструкторско-технологических решений, реализуемых на микро- и наноуровне, в том числе, с использованием биосред. Физико-технические принципы детектирования, лежащие в основе создаваемой биосенсорной системы, определяются природой и свойствами анализируемого биологического компонента, в частности, белковых структур, идентифицируемых как маркеры заболеваний и физиологических состояний. Вызывает интерес разработка методов регистрации без использования специализированных меток, усложняющих и удорожающих конструкцию и технологию формирования биосенсорных систем.

Задачи, связанные с уменьшением объема анализируемого вещества и повышением производительности анализа, представляют существенный интерес с точки зрения применения для их решения технологий микрофлюидики, которая позволяет повысить точность контроля пробы и уменьшить количество реагентов. Многообразие технологий формирования микрофлюидных систем определяет широкой спектр материалов для их изготовления, что обеспе-

чивает адаптивность микрофлюидики под задачи разработки гибридных аналитических микросистем на основе различных физико-химических принципов и технических решений.

Значительный интерес при разработке биосенсорных микроустройств представляют исследования конструкторско-технологических основ гетерогенной интеграции биоселективного элемента, осуществляющего функцию комплементарного распознавания целевого вещества, в гибридную оптоэлек-тронную аналитическую микросистему на основе процессов микро- и био-нанотехнологий. Атомно-молекулярный дизайн биоселективного элемента позволяет осуществлять редактирование его характеристик с целью повышения функциональных параметров системы детектирования.

Целью работы является разработка, создание и исследование гетеро-генно-интегрированной биосенсорной микросистемы для обнаружения и идентификации белковых структур методами комплементарного молекулярного распознавания и оптического детектирования.

Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

1. Разработка конструкции и технологии создания микрофлюидных биосенсорных гибридных систем на основе принципов капиллярного транспорта, молекулярного биораспознавания и безметочного флуоресцентного детектирования;

2. Исследование процесса создания искусственного биоселективного элемента на основе процесса комплементарного молекулярного связывания белковых структур и их безметочного флуоресцентно-спектрального детектирования и идентификации;

3. Создание и исследование лабораторного макета гетерогенно-интегри-рованной миниатюрной мобильной биодиагностической системы с персонализированным одноразовым молекулярным микрофлюидным чипом и опто-электронной системой флуоресцентно-спектрального детектирования.

Объектами исследования являлись образцы конструкций гибридных биомолекулярных микрофлюидных чипов, процессы их создания методами микротехнологий, биодиагностическая система на основе гетерогенной интеграции биоселективных персонализированных чипов и твердотельной опто-электронной микросистемы регистрации флуоресценции со спектрально-адап-тированной переизлучающей средой.

Методы исследования. Для создания образцов конструкций гибридных биомолекулярных микрофлюидных чипов использовались процессы микротехнологии. Для исследования оптических свойств материалов микрофлюидных чипов использовались методы спектрофотомегрии. Для создания искусственных биоселективных элементов применялись методы молекулярного дизайна. Для исследования рельефа микрофлюидных систем использовались методы оптической микроскопии и растровой электронной микроскопии. Моделирование топологии микрофлюидной системы проведено с помощью системы автоматизированного проектирования на основе метода конечных элементов. Оценка качества поверхности подложек чипов для гетерогенной интеграции биоселективных элементов проводилась с помощью атомно-силовой микроскопии. Исследование селективности биораспознающего элемента для разрабатываемой биосенсорной системы проводилось с помощью капиллярного электрофореза-на-чипе.

Научная новизна. Разработаны и исследованы:

- конструкция гетерогенно-интегрированной микрофлюидной биосенсорной системы с персонализированным одноразовым молекулярным микрофлюидным чипом, в котором обеспечивается комплементарное связывание искусственных пептидных аптамеров и целевых маркерных белков, и опто-электронное безметочное флуоресцентно-спектральное детектирование с использованием твердотельного переизлучающего люминофора;

-технологические основы формирования гибридного биосенсорного чипа на основе молекулярных пептидных аптамеров, реализованного с помощью комплекса интегрально-групповых процессов микротехнологии, обеспечивших работоспособность биочувствительного элемента и твердотельного флуоресцентно-спектрального модуля регистрации.

На основе принципов атомно-молекулярного дизайна исследован процесс создания пептидного биораспознающего элемента с заданными физико-химическими свойствами, обеспечившими его селективное комплементарное связывание с целевым белком-маркером.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментально установлено, что биоселективный сенсорный микрофлюидный чип, процесс распознавания в котором основан на комплементарном связывании искусственно синтезированных пептидных аптамеров и обнаруживаемых природных белков-маркеров, обеспечивает безметочное флуоресцентное детектирование анализируемых композиций белковых структур и их идентификацию с использованием спектрально адаптированных твердотельных люминофоров, интегрированных в фотоэлектронную регистрирующую матрицу.

2. Предложены технологические основы создания биосенсорного чипа на основе молекулярных пептидных аптамеров и экспериментально показано, что конструктивно-технологическая гетерогенная интеграция биораспознающего пептидного аптамера на неорганическом субстрате в зоне детектирования с достижением работоспособности чувствительного элемента обеспечивается реализацией определенной последовательности процессов микротехнологии, включая силанизацию поверхности стеклянной подложки для создания условий закрепления аминогрупп, прецизионное локальное литографическое ламинирование поверхности подложки сухим пленочным фоторезистом с последующей иммобилизацией пептидных аптамеров в области детектирования

и завершением процесса создания микрофлюидного чипа его низкотемпературной герметизацией.

Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждаются комплексными и системными исследованиями интегральных процессов формирования сенсорных микрофлюидных чипов, спектральной селекции конструктивно-функциональных материалов и селективности биораспознаю-щего элемента с заданными физико-химическими свойствами на современном высокочувствительном оборудовании. Исследование процесса создания пептидного биоселективного элемента проводилось с помощью программного обеспечения, разработанного в СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Экспериментальные исследования разработанной системы флуоресцентно-спектрального детектирования связывания биораспознающего элемента и маркерного белка на чипе проводились с использованием лицензионного программного обеспечения.

Практическая значимость работы состоит в возможности использования ее результатов для создания мультимодальных биодиагностических систем нового поколения на основе персонализированных одноразовых молекулярных чипов для детектирования белковых маркеров физиологических состояний.

Разработаны конструкция и технология формирования гетерогенно-ин-тегрированной биосенсорной системы на основе принципов капиллярного транспорта, биораспознавания и оптического детектирования связанных молекулярных диагностических маркеров на основе твердотельных оптоэлек-тронных приборов.

Показано, что использование принципа флуоресцентно-спектрального детектирования в интеграции с биоселективным модулем комплехментарного связывания белков обеспечивают в рамках гетерогенно-интегрированной биосенсорной системы реализацию экспрессного, селективного и широкодоступного исследования белковых маркеров с помощью одноразовых молекулярных микрофлюидных чипов.

Предлагаемое конструктивно-технологическое решение, основанное на использовании твердотельного люминофора для обеспечения процесса переизлучения флуоресценции белковых структур в область спектральной чувствительности КМОП-матрицы, позволило осуществлять регистрацию связывания искусственных пептидных распознающих элементов с целевыми белками-маркерами без использования специализированных меток.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты работы использованы при выполнении ряда НИР, в частности, грантов РФФИ (ГРАСП/ЦМИД-94), РНФ (РНФ/ЦТТ-2), НР/ЦМИД-97, «УМНИК - Цифровая Россия», а также в практической работе ООО «НПФ Верта». Результаты работы внедрены в учебный процесс при подготовке бакалавров по направлению 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника» в рамках дисциплины «Основы биологии и биофизики» и магистров по направлению 28.04.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в рамках дисциплины «Бионаноинженерия и бионика».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на различных международных и всероссийских конференциях: The 1st International Electronic Conference on Biosensors (2-17 ноября 2020 г., онлайн-формат), FEBS Congress (6-11 июля 2019 г, Краков, Польша)), IEEE conference of russian young researchers in electrical and electronic engineering (IEEE ElConRus) (2019-2022, Санкт-Петербург), Russian-Germany conference on biomedical engineering (3-6 июля 2019, Санкт-Петербург), «Микроэлектроника и информатика» (18-19 апреля 2018, Москва), Молодежная школа им. Вавилова по проблемам управления в технических системах (1 ноября 2019, Санкт-Петербург), а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 13 печатных работах, 2 из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК, 2 - статьи в изданиях, индексируемых в международных базах данных, 8 -

публикации материалов международных и российских конференций. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. В стадии рассмотрения находится заявка на патент России № 2021130432 от 19.10.2021 «Способ количественного определения селективно связанных бел-ков-маркеров заболеваний в планарных ячейках биочипа и устройство для его осуществления».

Личный вклад соискателя. Автор работы лично разрабатывал конструкцию и технологию создания гибридных молекулярных микрофлюидных чипов с интегрированными биораспознающими элементами, а также флуоресцентно-спектральной системы регистрации на основе твердотельных электронных приборов. Проводил спектральную селекцию конструкционных материалов для изготовления микрофлюидной системы, проводил компьютерное моделирование ее топологии. Лично участвовал в изготовлении линеек образцов микрофлюидных систем и оптоэлектроиного модуля детектирования, а также их экспериментальном тестировании и анализе экспериментальных данных. Участвовал в электрофоретическом исследовании связывания пептидных биораспознающих элементов с целевыми белковыми структурами.

Структура и объем диссертации.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка обозначений и сокращений, также списка использованных источников, включающего 155 наименований и приложения. Основной материал работы изложен на 150 страницах, содержит 76 рисунков и 12 таблиц.

1. Принципы создания и функционирования микроаналитических

систем

1.1 Микроаналитические системы: биосенсоры и биочипы, лаборатории-на-чипе. Принципы функционирования.

Понятие «микросистемная техника» охватывает миниатюрные интеллектуальные системы, обладающие сенсорными, актюаторными или процессорными функциями и объединяющие компоненты различной физической природы: электрические, механические, оптические, биологические, химические, флюидные, термические и другие, интегрированные на одном чипе [1]. Одним из интенсивно развивающихся направлений микросистемной техники является разработка и создание диагностических микроаналитических систем, которые нашли свое применение в химии, биологии, медицине, экологии, фармацевтике, материаловедении и т.д. [2, 3]. Такие системы предназначены для работы с объектами биологической или химической природы, поэтому их также называют биомедицинскими микроэлектромеханическими системами (биоМЭМС) [4].

Несомненным преимуществом используемых в химическом и биологическом анализе интегрированных устройств является их схожесть с устройствами микроэлектронной индустрии, причем имеющиеся там технологии дают потенциальные преимущества: низкую стоимость, компактность устройств, обладающих при этом операционной простотой, надежностью и возможностью добавления параллельной архитектуры для решения большого количества задач. Применение технологий микро- и наноэлекгроники и микросистемной техники позволило в значительной степени упростить, автоматизировать и миниатюризировать аналитический процесс, интегрировав в единое устройство различные функциональные компоненты для анализа и сохранив при этом точность и достоверность получаемой информации.

Миниатюризация аналитических систем позволила существенно понизить как объем исследуемого образца, так и объем реагентов, подводимых к нему на разных этапах анализа, что повысило производительность систем и

снизило стоимость анализа. Однако малые объемы проб предъявляют достаточно серьезные требования к системам детектирования по чувствительности и селективности.

Традиционные методы химического и биологического анализа как правило используют стационарные приборы в лабораторных условиях. Применение микроаналитических систем играет важную роль в децентрализации анализа и его переносе из лаборатории на место забора пробы, созданию систем РоеТ-диагностики (от англ. Point-of-care Testing) [5,6].

На рисунке 1.1 представлена блок-схема основных узлов и модулей микроаналитических систем, представляющих наибольший интерес с точки зрения миниатюризации и интеграции. Микроаналитические системы могут включать в себя модули пробоподготовки с узлами загрузки, предочистки, химической и термической обработки пробы и ее дозирования, модули транспортировки, смешивания, сепарации и дозирования пробы, а также сенсорные модули [7-10].

Человек

• а

• •

Проба

го m

го

з: »-

и S т о

з: 0) Q. С

ГО

а:

н

о

ю

го

а

ю

О

ш s

X го со

о о.

S

го О

Забор пробы

н Q.

0 С и

1 го а

ш s

X го со S

3

а>

и

ШШЪ

Q)

S

I

ГО

а: CQ

s О

if Q.

f0 S

а а

пз н

с X

0) ш

и

I

О

*

Распознающий элемент

Пробоподготовка

_I

Биосенсор

Информация

Рисунок 1.1- Основные функциональные компоненты и модули микроаналитических

систем

Биологические и химические сенсоры являются одними из важнейших компонентов миниатюрных аналитических систем. Согласно определению ИЮПАК, биосенсор - это «автономное комплексное устройство, способное обеспечить получение количественных или полуколичественных данных с ис-

пользованием биораспознающего элемента (биорецептора), который находится в прямом пространственном контакте с преобразующим элементом (трансдьюсером)» [11]. В широком смысле, под биосенсором понимают устройство, преобразующее физическое или химическое воздействие на биологические объекты в измеряемый сигнал. В структуре биосенсора можно выделить три основные части: биораспознающий элемент (олигонуклеотидные или пептидные аптамеры, антитела, ферменты, белки, микроорганизмы, орга-неллы, клеточные рецепторы и т. д.), который представляет собой материал или биомиметический компонент, обладающий высокой степенью селективности к целевому аналиту (объекту анализа); трансдьюсер (оптический, электрохимический, пьезоэлектрический и т. д.), преобразующий сигнал взаимодействия биораспознающего элемента с аналитом в измеряемый и количественно определяемый сигнал (в большинстве случаев электрический сигнал); система обработки данных, осуществляющая анализ полученных сигналов и удобную для оператора визуализацию результатов измерения.

Иерархически более сложной структурой с точки зрения интегрирования являются так называемые лаборагории-на-чипе (от англ. - 1аЪ-оп-а-сЫр, ЬоС). Андреас Манц, впервые предложивший использовать данный термин для описания миниатюрных аналитических систем, в 2002 году совместно с коллегами привел классификацию исторических периодов эволюции миниатюрных аналитических систем [12]. И хотя он определил первоначальный период 1970-ми годами, уже в середине 1950-х годов стали появляться разработки, оказавшие значительное влияние на индустрию аналитических микросистем. В таблице 1.1. представлены основные достижения, связанные с развитием и становлением аналитических микросистем к концу XX века как полноценного научно-технического направления.

Таблица 1.1- История создания и совершенствования аналитических микро-

систем в XX веке

Год Событие Источник

1951 Внутримышечные электроды для измерения потенциала концевой пластинки или локальной деполяризации мышечных волокон. [13]

1956 Создание кислородного электрода Кларка. Заложена основа для создания биосенсоров для обнаружения глюкозы. [14]

1956 Сенсор на бумажной основе для определения глюкозы в моче. Считается предшественником колориметрических бумажных биосенсоров. [15]

1962 Первое описание биосенсора: амперометрический ферментный электрод для глюкозы. [16]

1967 Устройство для разделения отдельных клеток в виде отдельных культивационных камер. [17]

1972 Массивы микроэлектродов для измерения сокращения и регистрации электрической активности эмбриональной ткани куриного сердца. [18]

1972 Изобретение ион-селективного полевого транзистора (18РЕТ) [19]

1975 Мультиэлектродные зонды для, пригодные для измерения электрической активности нейронов с низким уровнем шума. [20]

1976 Микроэлектроды для кохлеарного импланта, минимизирующие инвазивность и повреждения органов слуха. [21]

1979 Миниатюрный газовый хроматограф для анализа загрязнений воздуха, выполненный на кремниевой подложке. [22]

1985 Кулонометрическая система кислотно-основного титрования на основе твердотельного рН-чувствительного датчика. [23]

1985 Тест на беременность на бумажной основе - одно из первых РосТ-устройств. Время анализа - 3 минуты. [24]

1987 Микросистема для исследования ориентации роста и дифференциации инфекционных клеток. [25]

Конец 1980-х Гибридизационные гелевые биочипы на основе олигонуклеотидов для секвенирования фрагментов ДНК (ИМБ им. В.А. Энгельгардта, СССР) [26]

Конец 1980-х Матричные ДНК-биочипы на основе олигонулеотидов (А£упге&Ьс, США). [27]

1990 Концепция микросистем для полного химического анализа (ц-ТАБ) А. Манца. [28]

1990 Миниатюрный жидкостный хроматограф на кремниевой подложке [29]

1991 Микросистема анализа инжекции потока. Электроосмотический насос. [30]

1993 Термоциклическое микроустройство для проведения полимераз-ной цепной реакции (ПЦР) на чипе. [31]

1994 Жидкостный хроматограф-на-чипе с электрохимическим детектором [32]

1994 Система капиллярного электрофореза-на-чипе для быстрого разделения аминокислот. [33]

Продолжение таблицы 1.1

1998 Микрофлюидная система на основе полидиметилсилоксана (ПДМС), открывшая возможности для быстрого и дешевого прото-типирования аналитических микросистем. [34]

1998 Микроустройство для анализа ДНК, способное измерять ДНК-со-держащие растворы, смешивать их, а также разделять и обнаруживать продукты реакций ДНК. [35]

1999 Лаборатория-на-чипе для структурирования клеток, продемонстрировавшая оперирование различными типами клеток, соседствующими друг с другом, точечную доставку химикатов к клеткам, а также выполнение ферментативных реакций с набором клеток или с отдельными клетками. [36]

Упомянутые технические достижения решали эволюционные задачи снижения стоимости, материало- и энергоемкости изделий, а главное, повышения их производительности. Таким образом, к концу XX века разработка аналитических микросистем сформировалась как полноценное междисциплинарное научно-техническое направление [37].

Последние два десятилетия ознаменовались достижениями в области нанотехнологий, материаловедения, микро- и наносистемной техники. Одно из важнейших востребованных направлений наноиндустрии - разработка научно-технологических основ, создание микро- и наноаналитических систем нового поколения для биомедицинского и экологического анализа, реализация которых базируется на междисциплинарных технологиях и включает гетерогенную интеграцию объектов неорганической и биоорганической природы, реализуемую на микро- и наноуровнях [37].

Современная биосенсорика является характерным примером конвергенции различных научно-технических направлений. Использование многообразия наноматериалов (наностержней, углеродных нанотрубок, графена, квантовых точек и т.д.) является одним из основных средств повышения чувствительности и селективности биосенсоров [38-41]. Так, начиная с конца 1990-х годов, электрохимические биосенсоры стали изготавливать путем модификации поверхности металлических и углеродных электродов с использованием различных биоматериалов, таких как ферменты, антитела или олигонуклеотиды [42].

Необходимость разработки высокоселективных электрохимических биосенсоров стала актуальной задачей в сфере ранней диагностики заболеваний и создания мультипараметрических сенсорных систем, типа «электронный нос» и «электронный язык». В области оптической биосенсорики начиная с 2000-х гг. стало активно развиваться использование коллоидных квантовых точек и металлических наночастиц в качестве специальных меток для повышения чувствительности и селективности элементов биораспознавания [43, 44].

Благодаря развитию технологий генетики, биохимии, протеомики, мета-боломики и биоинформатики разрабатываются новые варианты биораспозна-ющих элементов, обладающие значительно более высокой специфичностью и устойчивостью к критическим условиям хранения и эксплуатации.

Создание аналитических микросистем нового поколения обеспечивает ряд ощутимых преимуществ перед стандартными аналитическими средствами:

• малый объем пробы;

• высокая скорость и производительность анализа;

• низкая стоимость анализа;

• малое потребление реагентов и энергии;

• высокая эффективность анализа;

• портативность;

• минимальное участие оператора в аналитическом процессе.

Таким образом, интегрирование междисциплинарных технологий от элементов пробоподготовки, микрофлюидики и биосенсоров до генетически модифицированных микроорганизмов и олигопептидов является определяющей стратегией при разработке современных аналитических микросистем. При этом микро- и нанотехнологии позволяют реализовывать в микромасштабе автоматическое регулирование стадий аналитического процесса в интегрированных функциональных модулях микросистем, гибкое моделирование топологии и конструкции таких систем для выполнения конкретного анализа

и создание многоканальных систем для параллельного анализа множества образцов.

1.2 Материалы и компоненты

Для создания современных диагностических микроаналитических систем необходимо разрабатывать новые функциональные компоненты и интегрировать их в сложные гибридные приборы. В настоящее время наиболее актуальна проблема гетерогенного интегрирования функциональных компонентов в аналитические микросистемы [45].

Исследования по созданию диагностических микроаналитических систем в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» ведутся с 1990-х годов [46, 47]. За это время в Инжиниринговом центре микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) СПбГЭТУ были разработаны системы, а также отдельные модули и сенсорно-актюаторные компоненты, предназначенные для микробиологического, биохимического, экологического анализа [48], реализующие функции пробопод-готовки, транспорта, смешивания, сепарации пробы, а также ее экспресс-анализа в микроформате на основе различных сенсорных принципов.

Связующим звеном между различными функциональными компонентами аналитических микросистем являются элементы микрофлюидики, которые, обладая такими свойствами, как малый объем и ламинарный характер потока, позволили повысить точность контроля пробы и уменьшить количество реагентов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ситков Никита Олегович, 2022 год

Список использованных источников

1. Лучинин В.В., Мальцев П.П. О термине «микросистемная техника» в русском и английском языках // Нано-и микросистемная техника. - 2006. -№. 2. - С. 39-41.

2. Ситков Н.О. и др. Гибридно-интегрированный биосенсор для экспресс-определения белковых маркеров заболеваний на основе молекулярного распознавания и прямого флюориметрического детектирования / Ситков Н.О., Зимина Т.М., Лучинин В.В., Колобов А.А., Романов А.А., Орехов Ю.Д., Корляков А.В., Рябко А.А., Нарецкая О.И., Киселева М.И., Кост-рыкина А.А // Нано- и микросистемная техника. - 2021. - Т.23. - № 6. -

C. 300-306.

3. Ситков Н.О. и др. Технология формирования гибридных микрофлюидных биосенсорных систем на основе молекулярного распознавания для безметочного флюориметрического экспресс-детектирования белковых структур / Ситков Н.О., Зимина Т.М., Лучинин В.В., Колобов А.А., Корляков А.В., Кострыкина А.А // Нано- и микросистемная техника. - 2021. -Т.23.-№6.-С. 326-332.

4. James Т., Mannoor М. S., Ivanov D. V. BioMEMS-advancing the frontiers of medicine //Sensors. - 2008. - T. 8. - №. 9. - C. 6077-6107.

5. Lingervelder D. et al. Point-of-care testing in primary care: a systematic review on implementation aspects addressed in test evaluations / Lingervelder

D., Koffijberg H., Kusters R., IJzerman M. J. //International journal of clinical practice. - 2019. - T. 73. - №. 10. - C. el3392.

6. Evstrapov A. et al. Microfluidic Devices for Molecular Diagnostics in Medical and Biological Research / Evstrapov A., Kurochkin V., Petrov D., Shep-tunov S. //2018 3rd Russian-Pacific Conference on Computer Technology and Applications (RPC). - IEEE, 2018. - C. 1-4.

7. Evstrapov A. A. Micro-and nanofluidic systems in devices for biological, medical and environmental research //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2017. - T. 917. - №. 2. - C. 022002.

8. Зимина Т. M. Лаборатории на чипе для телемедицины //Биотехносфера. -2012. — №. 1 (19).-С. 29-40.

9. Abiev R. S. Impinging-Jets Micromixers and Microreactors: State of the Art and Prospects for Use in the Chemical Technology of Nanomaterials //Theoretical Foundations of Chemical Engineering. - 2020. - T. 54. - №. 6. - C. 1131-1147.

10. Abiev R. S. et al. Microreactor synthesis of nanosized particles: The role of micromixing, aggregation, and separation processes in heterogeneous nucle-ation / Abiev R.S., Almjasheva O.V., Popkov V.I., Proskurina О.V. //Chemical Engineering Research and Design. - 2022. - Т. 178. - C. 73-94.

11 .Thevenot D. R. et al. Electrochemical biosensors: recommended definitions and classification / Thevenot D.R., Toth K., Durst R.A., Wilson G.S. //Biosensors and bioelectronics.-2001.-T. 16.-№. 1-2.-C. 121-131.

12.Reyes D. R. et al. Micro total analysis systems. 1. Introduction, theory, and technology / Reyes D.R., Iossifidis D., Auroux P.A., Manz, A. //Analytical chemistry. - 2002. - T. 74. - №. 12. - C. 2623-2636.

13.Fatt P., Katz B. An analysis of the end-plate potential recorded with an intracellular electrode //The Journal of physiology. - 1951. - Т. 115. - №. 3. - C. 320-370.

14.Severinghaus J. W., Astrup P. B. History of blood gas analysis. IV. Leland Clark's oxygen electrode //Journal of clinical monitoring. - 1986. - T. 2. - №.

2.-C. 125-139.

15.Free A. H. et al. Simple specific test for urine glucose / Free A.H., Adams E.C., Kercher M.L., Free H.M., Cook M. // Clinical chemistry. - 1957. - T.

3. -№. 3. -C. 163-168.

16.Newman J. D., Turner A. P. F. Home blood glucose biosensors: a commercial perspective //Biosensors and bioelectronics. - 2005. - T. 20. - №. 12. - C. 2435-2453.

17.Carter S. B. Haptotactic islands: a method of confining single cells to study individual cell reactions and clone formation // Experimental cell research. -1967.-T. 48. -№. l.-C. 189-193.

18.Thomas Jr C. A. et al. A miniature microelectrode array to monitor the bioelectric activity of cultured cells / Thomas Jr C.A., Springer P.A., Loeb G.E., Berwald-Netter Y., Okun L.M. //Experimental cell research. - 1972. - T. 74. - №. l.-C. 61-66.

19. Bergveld P. Development, operation, and application of the ion-sensitive field-effect transistor as a tool for electrophysiology //IEEE Transactions on Biomedical Engineering. - 1972. - №. 5. - C. 342-351.

20. Wise K. D., Angell J. B. A low-capacitance multielectrode probe for use in extracellular neurophysiology //IEEE Transactions on Biomedical Engineering. - 1975. - №. 3. - C. 212-219.

21. Clark G. M. et al. A multiple-electrode hearing prosthesis for cochlear implantation in deaf patients / Clark G.M., Black R., Dewhurst D.J., Forster I.C., Patrick J.F., Tong Y.C. //Scientific publications, vol. 1, 1967-1977, no. 71. -1977.

22. Terry S. C., Jerman J. H., Angell J. B. A gas chromatographic air analyzer fabricated on a silicon wafer//IEEE transactions on electron devices. - 1979. -T. 26. -№. 12. -C. 1880-1886.

23. van der Schoot B., Bergveld P. An ISFET-based microlitre titrator: integration of a chemical sensor—actuator system //Sensors and Actuators. - 1985. -T. 8. - №. l.-C. 11-22.

24. Jones G., Kraft A. Corporate venturing: the origins of Unilever's pregnancy test //Business History. - 2004. - T. 46.-№. l.-C. 100-122.

25. Hoch H. C. et al. Signaling for growth orientation and cell differentiation by surface topography in Uromyces / Hoch H.C., Staples R.C., Whitehead B., Comeau J., Wolf E.D. //Science. - 1987. - T. 235. - №. 4796. - C. 1659-1662.

26. Khrapko K. R. et al. An oligonucleotide hybridization approach to DNA sequencing / Khrapko K.R., Lysov Y.P., Khorlyn A.A., Shick V.V., Florentiev V.L., Mirzabekov A.D. //FEBS letters. - 1989. - T. 256. - №. 1 -2. - C. 118-122.

27. Fodor S. P. et al. Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis / Fodor S.P., Read J.L., Pirrung M.C., Stryer L., Lu A.T., Solas D. // Science. - 1991. - T. 251. - №. 4995. - C. 767-773.

28. Manz A., Graber N., Widmer H. M. Miniaturized total chemical analysis systems: a novel concept for chemical sensing //Sensors and actuators B: Chemical. - 1990. -T. 1. - №. 1-6.-C. 244-248.

29. Manz A. et al. Design of an open-tubular column liquid Chromatograph using silicon chip technology / Manz A., Miyahara Y., Miura J., Watanabe Y., Miyagi H., Sato, K. //Sensors and actuators B: Chemical. - 1990. - T. 1. - №. 1-6. -C. 249-255.

30. Manz A. et al. Micromachining of monocrystalline silicon and glass for chemical analysis systems. A look into next century's technology or just a fashionable craze? / Manz A., Fettinger J.C., Verpoorte E., Liidi H., Widmer H.M., Harrison D.J. // Trends in Analytical Chemistry. - 1991. -№. 10. - C. 144-149.

31. Northrup M. A. et al. A MEMS-based miniature DNA analysis system / Northrup M.A., Gonzalez C., Hadley D., Hills R.F., Landre P., Lehew S., ... Watson, R. //Proceedings of the International Solid-State Sensors and Actuators Conference-TRANSDUCERS'95. - IEEE, 1995.-T. l.-C. 764-767.

32. Cowen S., Craston D. H. An on-chip miniature liquid chromatography system: design, construction and characterization //Micro Total Analysis Systems. - Springer, Dordrecht, 1995. - C. 295-298.

33. Fan Z. H., Harrison D. J. Micromachining of capillary electrophoresis injectors and separators on glass chips and evaluation of flow at capillary intersections//Analytical Chemistry. - 1994.-Т. 66.-№. l.-C. 177-184.

34. Duffy D. C. et al. Rapid prototyping of microfluidic systems in poly (dime-thylsiloxane) / Duffy D.C., McDonald J.C., Schueller O.J., Whitesides G.M. //Analytical chemistry. - 1998. - T. 70. - №. 23. - C. 4974-4984.

35. Burns M. A. et al. An integrated nanoliter DNA analysis device / Burns M.A., Johnson B.N., Brahmasandra S.N., Handique K., Webster J.R., Krishnan M., ... Burke D.T. //Science. - 1998. - T. 282. - №. 5388. - C. 484-487.

36. Takayama S. et al. Patterning cells and their environments using multiple laminar fluid flows in capillary networks / Takayama S., McDonald J.C., Ostuni E., Liang M.N., Kenis P.J., Ismagilov R.F., Whitesides, G.M. //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1999. - T. 96. - №. 10. - C. 5545-5548.

37. Зимина Т., Лучинин В. Миниатюрные аналитические платформы: ожидания, реальность и перспективы //Наноиндустрия. - 2010. - №. 5. - С. 80-89.

38. Solaimuthu A. et al. Nano-biosensors and their relevance in tissue engineering / Solaimuthu A., Vijayan A.N., Murali P., Korrapati P. S. //Current Opinion in Biomedical Engineering. - 2020. - T. 13. - C. 84-93.

39. Korolev D. V. et al. Theranostic Platforms Based on Silica and Magnetic Na-noparticles Containing Quinacrine, Chitosan, Fluorophores, and Quantum Dots / Korolev D.V., Shulmeyster G.A., Evreinova N.V., Syrovatkina M.S., Istomina M.S., Postnov V.N., ... Galagudza, M.M. //International Journal of Molecular Sciences. - 2022. - T. 23. - №. 2. - C. 932.

40. Bobrinetskiy 1.1., Knezevic N. Z. Graphene-based biosensors for on-site detection of contaminants in food //Analytical Methods. - 2018. - T. 10. - №. 42.-C. 5061-5070.

41. Bobrinetskiy I. et al. Advances in Nanomaterials-Based Electrochemical Biosensors for Foodborne Pathogen Detection / Bobrinetskiy I., Radovic M., Rizzotto F., Vizzini P., Jaric S., Pavlovic Z., ... Vidic, J. //Nanomaterials. -2021.-T. 11. —№. 10.-C. 2700.

42. Perumal V., Hashim U. Advances in biosensors: Principle, architecture and applications//Journal of applied biomedicine.-2014.-Т. 12.-№. l.-C. 1-15.

43. Vigneshvar S. et al. Recent advances in biosensor technology for potential applications-an overview / Vigneshvar S., Sudhakumari C.C., Senthilkuma-ran В., Prakash H. //Frontiers in bioengineering and biotechnology. - 2016. -T.4.-C. 11.

44. Гареев К. Г. и др. Синтез наноматериалов с флуоресцентной меткой для медицинского назначения / Гареев К.Г., Бабикова К.Ю., Наумышева Е.Б., Постнов В.Н., Королев Д.В. //Биотехносфера. - 2017. - №. 3. - С. 61-68.

45. Ситков Н.О., Зимина Т.М. Импедансные методы детектирования для миниатюрных аналитических систем //Биотехносфера. - 2016. - №. 6 (48).

46. Зимина Т.М., Лучинин В.В. Микросистемы для экспресс-анализа //Журнал аналитической химии. - 2011. - Т. 66.-№. 12.-С. 1252-1275.

47. Зимина Т.М. и др. Разработки СПбГЭТУ в области технологии лабора-торий-на-чипе / Зимина Т.М., Соловьев А.В., Гвоздев Ю.А., Ситков Н.О. ... Хамдулаева, Г. Н //Биотехносфера. - 2015. - №. 5 (41).

48. Ситков Н. О. и др. Интегрируемый в лабораторию-на-чипе миниатюрный сенсорный элемент на основе электрического импеданса для оценки антибиотикорезистентности микроорганизмов / Ситков Н.О., Соловьев

А.В., Зимина Т.М., Краева, J1.A. //Биотехносфера. -2017. -№. 3. - С. 34-47.

49. Merrin J. Frontiers in Microfluidics, a Teaching Resource Review //Bioengineering. - 2019. - T. 6. - №. 4. - С. 109.

50. Verpoorte E., De Rooij N. F. Microfluidics meets MEMS //Proceedings of the IEEE. - 2003. - T. 91. - №. 6. - C. 930-953.

51. Azizipour N. et al. Evolution of biochip technology: a review from lab-on-a-chip to organ-on-a-chip / Azizipour N., Avazpour R., Rosenzweig D.H., Sawan M., Ajji, A. //Micromachines. - 2020. - T. 11. - №. 6. - С. 599.

52. Niculescu A. G. et al. Fabrication and Applications of Microfluidic Devices: A Review / Niculescu A.G., Chircov C., Bîrcà AC., Grumezescu A.M. //International Journal of Molecular Sciences. -2021. - T. 22. -№. 4. - C. 2011.

53. Nielsen J. B. et al. Microfluidics: innovations in materials and their fabrication and functionalization / Nielsen J.B., Hanson R.L., Almughamsi H.M., Pang С., Fish T.R., Woolley A.T. //Analytical chemistry. - 2019. - T. 92. -№. l.-C. 150-168.

54. Ren K., Zhou J., Wu H. Materials for microfluidic chip fabrication //Accounts of chemical research. - 2013. - T. 46. - №. 11. - C. 2396-2406.

55. Singh A., Malek С. K., Kulkarni S. K. Development in microreactor technology for nanoparticle synthesis //International Journal of Nanoscience. - 2010. -T. 9. - №. 01n02. - C. 93-112.

56. Yalikun Y., Tanaka Y. Large-scale integration of all-glass valves on a microfluidic device //Micromachines. - 2016. - T. 7. - №. 5. - С. 83.

57. Hwang J. et al. MicroChannel fabrication on glass materials for microfluidic devices / Hwang J., Cho Y.H., Park M.S., Kim B.H. //International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. - 2019. - T. 20. - №. 3. - C. 479-495.

58. Martins J. P., Torrieri G., Santos H. A. The importance of microfluidics for the preparation of nanoparticles as advanced drug delivery systems //Expert opinion on drug delivery. - 2018. - T. 15. - №. 5. - C. 469-479.

59. Moschou D., Tserepi A. The lab-on-PCB approach: tackling the jaTAS commercial upscaling bottleneck //Lab on a Chip. - 2017. - T. 17. - №. 8. - C. 1388-1405.

60. Devaraju N. S. G. K., Unger M. A. Pressure driven digital logic in PDMS based microfluidic devices fabricated by multilayer soft lithography //Lab on a Chip. - 2012. - T. 12. - №. 22. - C. 4809-4815.

61. Kim B. J., Meng E. Review of polymer MEMS micromachining //Journal of Micromechanics and Microengineering. -2015. -T. 26. -№. l.-C. 013001.

62. Leigh S. Y. et al. M 3: Microscope-based maskless micropatterning with dry film photoresist / Leigh S.Y., Tattu A., Mitchell J.S., Entcheva E. //Biomedical microdevices. - 2011. - T. 13. - №. 2. - C. 375-381.

63. Vulto P. et al. Dry film resist for fast fluidic prototyping / Vulto P., Glade N., Altomare L., Bablet J., Medoro G., Leonardi A.,... Guerrieri R. //Special Publication-Royal Society of Chemistry. - 2004. - T. 297. - C. 43-45.

64. Nge P. N., Rogers C. 1., Woolley A. T. Advances in microfluidic materials, functions, integration, and applications //Chemical reviews. - 2013. - T. 113. -№. 4.-C. 2550-2583.

65. Liga A., Morton J. A. S., Kersaudy-Kerhoas M. Safe and cost-effective rapid-prototyping of multilayer PMMA microfluidic devices //Microfluidics and Nanofiuidics.-2016.-T. 20.-№. 12.-C. 1-12.

66. Li X., Ballerini D. R., Shen W. A perspective on paper-based microfluidics: Current status and future trends //Biomicrofluidics. - 2012. - T. 6. - №. 1. -C.011301.

67. Nilghaz A. et al. Advances of Paper-Based Microfluidics for Diagnostics. The Original Motivation and Current Status / Nilghaz A., Guan L., Tan W., Shen W. //ACS sensors. - 2016. - T. l.-№. 12.-C. 1382-1393.

68. Kojic S. P., Stojanovic G. M., Radonic V. Novel cost-effective microfluidic chip based on hybrid fabrication and its comprehensive characterization //Sensors.-2019.-T. 19.-№. 7.-C. 1719.

69. Gao Y., Stybayeva G., Revzin A. Fabrication of composite microfluidic devices for local control of oxygen tension in cell cultures //Lab on a Chip. -2019. - T. 19.-№. 2.-C. 306-315.

70. James T., Mannoor M. S., Ivanov D. V. BioMEMS-advancing the frontiers of medicine //Sensors. - 2008. - T. 8. -№. 9. - C. 6077-6107.

71. Jivani R. R. et al. Biomedical microelectromechanical systems (BioMEMS): Revolution in drug delivery and analytical techniques / Jivani R.R., Lakhtaria G.J., Patadiya D.D., Patel L.D., Jivani N.P., Jhala B.P. //Saudi pharmaceutical journal.-2016.-T. 24. - №. l.-C. 1-20.

72. Metz S. et al. Polyimide and SU-8 microfluidic devices manufactured by heat-depolymerizable sacrificial material technique / Metz S., Jiguet S., Bertsch A., & Renaud P. //Lab on a Chip. - 2004. - T. 4. - №. 2. - C. 114-120.

73.Harriott L. R. Limits of lithography //Proceedings of the IEEE. - 2001. - T. 89.-№. 3.-C. 366-374.

74. Becker H., Locascio L. E. Polymer microfluidic devices //Talanta. - 2002. -T. 56.-№. 2.-C. 267-287.

75.Gale B. K. et al. A review of current methods in microfluidic device fabrication and future commercialization prospects / Gale B.K., Jafek A.R., Lambert C.J., Goenner B.L., Moghimifam H., Nze U.C., Kamarapu S.K. //Inventions. - 2018. - T. 3. - №. 3. - C. 60.

76. Fiorini G. S., Chiu D. T. Disposable microfluidic devices: fabrication, function, and application //BioTechniques. - 2005. - T. 38. - №. 3. - C. 429-446.

77. Guckenberger D. J. et al. Micromilling: a method for ultra-rapid prototyping of plastic microfluidic devices / Guckenberger D.J., De Groot T.E., Wan

A.M., Beebe D.J., Young E.W. //Lab on a Chip. - 2015. - T. 15. - №. 11. -C. 2364-2378.

78. Faustino V. et al. Biomedical microfluidic devices by using low-cost fabrication techniques: A review / Faustino V., Catarino S.O., Lima R., Minas G. //Journal of biomechanics. - 2016. - T. 49. - №. 11. - C. 2280-2292.

79. Baker C. A., Bulloch R., Roper M. G. Comparison of separation performance of laser-ablated and wet-etched microfluidic devices //Analytical and bioana-lytical chemistry. - 2011. - T. 399. - №. 4. - C. 1473-1479.

80. Hsieh Y.K. et al. Direct micromachining of microfluidic channels on biodegradable materials using laser ablation / Hsieh Y.K., Chen S.C., Huang W.L., Hsu K.P., Gorday K.A. V., Wang T., Wang, J. //Polymers. - 2017. - T. 9. -№. 7. - C. 242.

81. Au A.K., Lee W., Folch A. Mail-order microfluidics: evaluation of stereo-lithography for the production of microfluidic devices //Lab on a Chip. -2014. - T. 14. -№. 7.-C. 1294-1301.

82. Kotz F. et al. Fused deposition modeling of microfluidic chips in polymethylmethacrylate / Kotz F., Mader M., Dellen N., Risch P., Kick A., Helmer D., Rapp B.E. //Micromachines. - 2020. - T. 11. - №. 9. - C. 873.

83. Pranzo D. et al. Extrusion-based 3D printing of microfluidic devices for chemical and biomedical applications: A topical review / Pranzo D., Larizza P., Filippini D., Percoco G. //Micromachines. - 2018. - T. 9. - №. 8. - C. 374.

84. Mehta V., Rath S. N. 3D printed microfluidic devices: a review focused on four fundamental manufacturing approaches and implications on the field of healthcare //Bio-Design and Manufacturing. - 2021. - C. 1-33.

85. Bhattacharjee N. et al. The upcoming 3D-printing revolution in microfluidics / Bhattacharjee N., Urrios A., Kang S., Folch A. //Lab on a Chip. - 2016. - T. 16. -№. 10.-C. 1720-1742.

86. Dixon C., Lamanna J., Wheeler A.R. Printed microfluidics //Advanced Functional Materials. - 2017. - T. 27. - №. 11. - C. 1604824.

87. Mythiii S., Malathi N. Diagnostic markers of acute myocardial infarction //Biomedical reports. - 2015. - T. 3. - №. 6. - C. 743-748.

88. Ameri M. et al. Biosensors for detection of Tau protein as an Alzheimer's disease marker / Ameri M., Shabaninejad Z., Movahedpour A., Sahebkar A., Mohammadi S., Hosseindoost S.,... Mirzaei, H. //International Journal of Biological Macromolecules. - 2020.

89. Keane R. W., Dietrich W. D., de Rivero Vaccari J. P. Inflammasome proteins as biomarkers of multiple sclerosis //Frontiers in neurology. - 2018. - T. 9. -C.135.

90. Füzery A. K. et al. Translation of proteomic biomarkers into FDA approved cancer diagnostics: issues and challenges / Füzery A.K., Levin J., Chan M.M., Chan D.W.//Clinical proteomics.-2013.-T. 10.-№. 1. - C. 1-14.

91. Chen C. Y., Lehr J. Label-free selective detection of protein markers in the picomolar range via a convenient voltammetric sensing strategy //Electroa-nalysis. - 2021. - T. 33. - №. 3. - C. 563-567.

92. Qureshi A., Gurbuz Y., Niazi J. H. Biosensors for cardiac biomarkers detection: A review //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2012. - T. 171. - C. 62-76.

93. Khan N. I., Song E. Lab-on-a-chip systems for aptamer-based biosensing //Micromachines. - 2020. - T. 11. - №. 2. - C. 220.

94. Weng X., Neethirajan S. A microfluidic biosensor using graphene oxide and aptamer-functionalized quantum dots for peanut allergen detection //Biosensors and Bioelectronics. - 2016. - T. 85. - C. 649-656.

95.Heyries K. A. et al. "Macromolecules to PDMS transfer" as a general route for PDMS biochips / Heyries K.A., Mandon C.A., Ceriotti L., Ponti J., Colpo P., Blum L.J., Marquette C.A. //Biosensors and Bioelectronics. - 2009. - T. 24. - №. 5. - C. 1146-1152.

96. Fräser L. A. et al. A portable microfluidic Aptamer-Tethered Enzyme Capture (APTEC) biosensor for malaria diagnosis / Fräser L.A., Kinghorn A.B.,

Dirkzwager R.M., Liang S., Cheung Y.W., Lim B.,... Tanner, J. A. //Biosensors and Bioelectronics. - 2018. - T. 100. - C. 591 -596.

97. Cooper M. A. Optical biosensors in drug discovery //Nature reviews Drug discovery. - 2002. - T. 1. - №. 7. - C. 515-528.

98. Chuang T. L. et al. Disposable surface plasmon resonance aptasensor with membrane-based sample handling design for quantitative interferon-gamma detection / Chuang T.L., Chang C.C., Chu-Su Y., Wei S.C., Zhao X.H., Hsueh P.R., Lin C. W. //Lab on a Chip. - 2014. - T. 14.-№. 16. - C. 2968-2977.

99. Biran I., Yu X., Walt D. R. Optrode-based fiber optic biosensors (bio-op-trode) //Optical biosensors. - Elsevier, 2008. - C. 3-82.

100. Tang L., Kang K. A. Preliminary study of fiber optic multi-cardiac-marker biosensing system for rapid coronary heart disease diagnosis and prognosis //Oxygen Transport to Tissue XXVII. - Springer, Boston, MA, 2006. - C. 101-106.

101. Shinde S. B., Fernandes C. B., Patravale V. B. Recent trends in in-vitro nanodiagnostics for detection of pathogens //Journal of controlled release. -2012.-T. 159.-№. 2.-C. 164-180.

102. He P. et al. Label-free electrochemical monitoring of vasopressin in ap-tamer-based microfluidic biosensors / He P., Oncescu V., Lee S., Choi I., Er-ickson D. //Analytica chimica acta. - 2013. - T. 759. - C. 74-80.

103. Zelada-Guillen G. A. et al. Ultrasensitive and real-time detection of proteins in blood using a potentiometric carbon-nanotube aptasensor / Zelada-Guillen G.A., Tweed-Kent A., Niemann M., Goringer H.U., Riu J., Rius F.X. //Biosensors and Bioelectronics. - 2013. - T. 41. - C. 366-371.

104. Menon S. et al. Recent advances and challenges in electrochemical biosensors for emerging and re-emerging infectious diseases / Menon S., Mathew M.R., Sam S., Keerthi K., Kumar K.G. //Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2020. - C. 114596.

105. Cho I. H., Kim D. H., Park S. Electrochemical biosensors: Perspective on functional nanomaterials for on-site analysis //Biomaterials research. - 2020. -T. 24. - №. l.-C. 1-12.

106. Manickam A. et al. Interface design for CMOS-integrated electrochemical impedance spectroscopy (EIS) biosensors / Manickam A., Johnson C.A., Ka-vusiS., Hassibi A. //Sensors. -2012. -T. 12.-№. 11.-C. 14467-14488.

107. Lim T. et al. Microfluidic biochips for simple impedimetric detection of thrombin based on label-free DNA aptamers / Lim T., Lee S.Y., Yang J., Hwang S.Y., Ahn Y. //BioChip Journal. - 2017. - T. 11. - №. 2. - C. 109-115.

108. McBride J. D., Cooper M. A. A high sensitivity assay for the inflammatory marker C-Reactive protein employing acoustic biosensing //Journal of Nano-biotechnology. - 2008. - T. 6.-№. l.-C. 1-8.

109. Vasudevan D. M., Sreekumari S., Vaidyanathan K. Textbook of biochemistry for medical students. - JP Medical Ltd, 2016.

110. Zhang Y., Lai B. S., Juhas M. Recent advances in aptamer discovery and applications //Molecules. - 2019. - T. 24. - №. 5. - C. 941.

111. Fathil M. F. M. et al. Diagnostics on acute myocardial infarction: Cardiac troponin biomarkers / Fathil M.F.M., Arshad M.M., Gopinath S.C., Hashim U., Adzhri R., Ayub R.M., ... Tang, T.H. //Biosensors and Bioelectronics. -2015.-T. 70. - C. 209-220.

112. Colombo M. et al. Peptide aptamers: the versatile role of specific protein function inhibitors in plant biotechnology / Colombo M., Mizzotti C., Masiero S., Kater M.M., Pesaresi P. //Journal of integrative plant biology. - 2015. - T. 57. - №. 11.-C. 892-901.

113. Ali M. H., Elsherbiny M. E., Emara M. Updates on aptamer research //International journal of molecular sciences. - 2019. - T. 20. - №. 10. - C. 2511.

114. Li J. et al. Peptide aptamers with biological and therapeutic applications / Li J., Tan S., Chen X., Zhang C.Y., Zhang, Y. //Current medicinal chemistry. -2011.-T. 18. -№. 27.-C. 4215-4222.

115. Ситков H. О. и др. Роль информационного подхода в разработке биосенсорных систем на основе пептидных аптамеров / Ситков Н.О., Нарец-кая O.A., Киселева М.И., Тагир М., Борисов М. //Молодежная школа-семинар по проблемам управления в технических системах имени АА Вавилова. - 2019. - Т. 1. - С. 67-69.

116. Rhinehardt К. L., Mohan R. V., Srinivas G. Computational Modeling of Peptide-Aptamer Binding //Computational Peptidology. - Humana Press, New York, NY, 2015. - C. 313-333.

117. Karplus M., McCammon J. A. Molecular dynamics simulations of biomol-ecules //Nature structural biology. - 2002. - T. 9. - №. 9. - C. 646-652.

118. Senn H. M., Thiel W. QM/MM methods for biomolecular systems //Angewandte Chemie International Edition. - 2009. - T. 48. - №. 7. - С. 1198-1229.

119. Morris G. M., Lim-Wilby M. Molecular docking //Molecular modeling of proteins. - Humana Press, 2008. - C. 365-382.

120. Lensink M. F., Velankar S., Wodak S. J. Modeling protein-protein and pro-tein-peptide complexes: CAPRI 6th edition //Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics. - 2017. - Т. 85.-№. 3.-C. 359-377.

121. Agrawal P. et al. Benchmarking of different molecular docking methods for protein-peptide docking / Agrawal P., Singh H., Srivastava H.K., Singh S., Kishore G., Raghava G.P.//BMC bioinformatics.-2019.-T. 19.-№. 13.-C. 105-124.

122. Karasev V. A model of molecular vector machine of proteins //BioSystems. - 2019. - T. 180. - C. 7-18.

123. Карасев B.A., Лучинин B.B. Введение в конструирование бионических наносистем. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. — 464 с.

124. Карасев В. А., Лучинин В. В. Модель топологического кодирования цепных полимеров для бионической наноэлектроники. Часть 1. Топологический код и соответствия физических операторов триплетам кода //Биотехносфера. - 2009. - №. 1. - С. 2-10.

125. Карасев В. А., Лучинин В. В. Модель топологического кодирования цепных полимеров для бионической наноэлектроники. Ч. II. Молекулярная векторная машина и структура канонического набора физических операгоров//Биотехносфера. - 2009. - №. 2. - С. 6-12.

126. Karasev V. Data on the application of the molecular vector machine model: A database of protein pentafragments and computer software for predicting and designing secondary protein structures //Data in brief. - 2020. - T. 28. -C.104815.

127. Sitkov N. et al. Automated Modelling and Validation of Oligopeptide Ap-tamers with High Affinity to Protein Markers of Cardiovascular Diseases //European journal of clinical investigation. - 111 River ST, Hoboken 07030-5774, NJ USA : Wiley, 2021. - T. 51. - C. 98-99.

128. Sitkov N. O. et al. Development of biosensors for express-detection of protein markers of diseases in blood using peptide biorecognition elements / Sitkov N.O., Karasev V.A., Luchinin V.V., Zimina T.M. //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing LLC, 2019. - T. 2140. - №. 1. - C. 020072.

129. Карасев В. А., Калинин С. Б. Компьютерная программа Predicto@ Designer для прогнозирования и проектирования вторичных структур белка: upgrade I. База данных пентафрагментов белков, учитывающая Nj H...Oj_3, NjH...Oj_4H другие типы Н-связей во вторичных структурах белков//Биотехносфера. - 2016. - №. 1 (43). - С. 49-55.

130. Карасев В. А. Конструирование лигандов маркерных белков для диагностики инфаркта миокарда на основе принципа комплементарное™ //Биотехносфера. - 2014. - №. 6 (36). - С. 8-15.

131. Ghisaidoobe А. В. Т., Chung S. J. Intrinsic tryptophan fluorescence in the detection and analysis of proteins: a focus on Förster resonance energy transfer techniques //International journal of molecular sciences. - 2014. - T. 15. -№. 12.-C. 22518-22538.

132. Lakowicz J. R. Protein fluorescence //Principles of fluorescence spectroscopy. - Springer, Boston, MA, 1983. - C. 341-381.

133. Wani T. A. et al. Spectrophotometry and molecular modelling studies on in vitro interaction of tyrosine kinase inhibitor linifanib with bovine serum albumin / Wani T.A., Bakheit A.H., Zargar S., Hamidaddin M.A., Darwish, I.A. //PLoS One. - 2017. - Т. 12. - №. 4. - С. eO 176015.

134. Tang Q. et al. Site-Directed Mutagenesis of Myoglobin for Studies of Their Interaction with Iron (III) by Multi-Spectroscopic Techniques / Tang Q., Peng X.J., Cao H.Y., Yang Y.J., Ma J., Wang J.Y., Zheng X.F. //Journal of Spectroscopy. - 2012. - T. 2013.

135. STEMMER IMAGING AG. Knowledge base: [сайт]. - Puchheim, 2020. -URL: https://www.stemmer-imaging.com/en/knowledge-base/spectral-re-sponse/ (дата обращения: 16.08.2020). - Текст. Изображение: электронные.

136. Микромед. Видеоокуляр ToupCam 5.1 MP [сайт]. - ООО «Наблюдательные приборы», 2021. - URL: http://micromed-spb.ru/products/kamery-dlya-mikroskopii/videookulyar-toupcam-5-1 -тр/ (дата обращения: 11.02.2021). - Текст. Изображение: электронные.

137. ON Semiconductror. МТ9Р006: CMOS Image Sensor, 5 MP, 1/2.5" [сайт]. - Semiconductor Components Industries, LLC, 2021. - URL: https://www.onsemi.com/products/sensors/image-sensors-processors/image-sensors/mt9p006 (дата обращения: 11.02.2021). - Текст. Изображение: электронные.

138. Гвоздев Ю. А. и др. Элементы микрогидравлической логики в лабораториях на чипе / Гвоздев Ю.А., Хафизов P.A., Гаммадов Ш.М., Каблуков

Д.Е., Соловьев А.В., Зимина Т.М., ... Цветков Б.Н //Биотехносфера. -2013.-№.6 (30).-С. 2-15.

139. Wang Y. L. et al. Mobility of cytoplasmic and membrane-associated actin in living cells / Wang Y. L., Lanni F., McNeil P.L., Ware B.R., Taylor D.L. //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1982. - T. 79. -№. 15. - C. 4660-4664.

140. Sitkov N. O. et al. Biochip for Detection of Target Protein Markers Using Deposited Luminophore Re-Emission Layer / Sitkov N.O., Zimina T.M., Kiseleva M.I., Naretskaya O.A //2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). - IEEE, 2021.-C. 1835-1838.

141. Cary Eclipse Fluorescence Spectrophotometer [сайт]. - Agilent Technologies, Inc. 2020. - URL: https://www.agilent.com/en/product/molecular-spec-troscopy/fluorescence-spectroscopy/fluorescence-systems/cary-eclipse-fluo-rescence-spectrophotometer (дата обращения: 16.08.2020) - Текст. Изображение: электронные.

142. Sitkov N. et al. Toward Development of a Label-Free Detection Technique for Microfluidic Fluorometric Peptide-Based Biosensor Systems / Sitkov N., Zimina Т., Kolobov A., Karasev V., Romanov A., Luchinin V., Kaplun D. //Micromachines. - 2021. - Т. 12. - №. 6. - C. 691.

143. Takeda S. et al. Structure of the core domain of human cardiac troponin in the Ca 2+-saturated form / Takeda S., Yamashita A., Maeda K., Maeda Y. //Nature. - 2003. - T. 424. - №. 6944. - C. 35-41.

144. Sitkov N. O. et al. Design of peptides for spatial recognition of myeloperoxidase and myoglobin in express-diagnostics using biosensor format / Sitkov, N.O., Karasev V.A., Zimina T.M., Luchinin V.V., Kaplun D.I., Romanov S.A.,... Bunenkov N.S. //FEBS OPEN BIO. - 111 River ST, Hoboken 07030-5774, NJ USA : Wiley, 2019. - T. 9. - C. 405-405.

145. Sitkov N. et al. Label-Free Peptide-Based Biosensor for Express Detection of Protein Markers of Acute Cardiovascular Conditions in Biological Fluids / Sitkov N., Zimina Т., Karasev V., Naretskaya O., Kiseleva, M. //Multidisci-plinary Digital Publishing Institute Proceedings. - 2020. - T. 60. - №. 1. - C. 8.

146. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021662026 Российская Федерация. Программа для анализа пространственной конфигурации белковых структур и поиска участков, перспективных для использования в качестве лигандов-распознавателей: № 2021661242 заявл. 15.07.2021 опубл. 21.07.2021 / И.О. Ситков

147. Sitkov N. О. et al. Design of Peptide Ligands (Aptamers) for Detennination of Myeloperoxidase Level in Blood Using Biochips / Sitkov N.O., Zimina T.M., Karasev V.A., Lemozerskii V.E., Kolobov A.A. //2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). - IEEE, 2020. - C. 1599-1603.

148. Zimina T. et al. Peptide-Based Biosensor for Express Diagnostics of Coronavirus Respiratory Infections / Zimina Т., Karasev V., Luchinin V., Kolobov A., Mandrik I., Sitkov N.,... Orekhov Y. //Multidisciplinary Digital Publishing Institute Proceedings. - 2020. - T. 60. - №. 1. - C. 52.

149. Егоров А. И. и др. Матричные пептидные биосенсорные системы на основе молекулярного распознавания для экспресс-диагностики заболеваний / Егоров А.И., Зимина Т.М., Карасев В.А., Колобова A.A. //Биотехносфера. - 2017. - №. 3. - С. 48-56.

150. Miranda A., Martinez L., De Beule P. A. A. Facile synthesis of an ami-nopropylsilane layer on Si/Si02 substrates using ethanol as APTES solvent //MethodsX. - 2020. - T. 7. - С. 100931.

151. Sitkov N. et al. Study of the Fabrication Technology of Hybrid Micro fluidic Biochips for Label-Free Detection of Proteins. / Sitkov N., Zimina Т.,

Kolobov A., Sevostyanov E., Trushlyakova V., Luchinin V., ... Kaplun D. //Micromachines. - 2022. - T. 13. - №. 1. - C. 20.

152. Moon J. H. et al. Formation of uniform aminosilane thin layers: an imine formation to measure relative surface density of the amine group / Moon J.H., Shin J.W., Kim S.Y., Park J.W. //Langmuir. - 1996. - T. 12. - №. 20. - C. 4621-4624.

153. Carter J. M. Conjugation of peptides to carrier proteins via glutaraldehyde //The protein protocols handbook. - Humana Press, 1996. - C. 679-687.

154. Пат. 2588816 Российская Федерация. Способ и устройство для анализа взаимодействий биологических молекул на биологическом микрочипе на основе флуоресценции аминокислотных остатков триптофана / В.И. Барский, О.А. Заседателева, В.А. Василисков, Э.Я. Крейдлин, А.С. Засе-дателев; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук (ИМБ РАН). - № 2014103198/15; заявл. 31.01.2014 ; опубл. 10.07.2016 , № 22. -30 с.

155. Lee В. S. Fluorescent biochip diagnosis device : заяв. пат. 12743998 США. -2010.

Приложение А Акты внедрения

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная

биосенсорная система»

Составлен комиссией в составе:

Председатель: директор ИЦ ЦМИД, д.т.н., профессор Лучинин В.В. Члены комиссии: зам. директора ИЦ ЦМИД. Хмельницкий К.О., научный руководитель темы НР/ЦМИД-97, к.ф.-м.н. Зимина Т.М

Комиссия составила настоящий акт о том. что результаты диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная биосенсорная система» были использованы в инжинириноговом центре «Центр микротехнологии и диагностики» при выполнении НИР «Аппаратная и технологическая оптимизация протеомных биосенсорных систем для мультипараметрического экспресс-детектирования белковых маркеров заболеваний» (Шифр темы НР/ЦМИД-97).

В рамках выполнения научно-исследовательской работы использован разработанный и изготовленный оптический узел регистрации сигнала в микрофлюидном биочипе на основе комбинированной твердотельной матрицы с нанесенным переизлучающим слоем твердотельного люминофора. Разработанный в рамках диссертационной работы макет мобильной аналитической системы с линейкой одноразовых гибридно-интегрированных микрофлюидных биочипов содержит оптический узел регистрации сигнала, обеспечил реализацию технического задания научно-исследовательской работы НР/ЦМИД-97.

Научный руководитель темы НР/ЦМИД-9

Председатель:

Директор ИЦ ЦМИД. д.т.н., профессор

Члены комиссии:

зам. директора ИЦ ЦМИД

АКТ

внедрения научно-технических результатов диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича

Тема диссертационной работы - «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная биосенсорная система»

Результаты диссертационного исследования:

- формированияе рельефа микрофлюидной системы с помощью гр\ пповой технологии пленочного фоторезиста;

- исследование биоселективного элемента с заданными оптическими свойствами на основе принципов атомно-молекулярной архитектоники и дизайна;

- технологические решения для интеграции биораспознающего элемента в рабочую область микрофлюидного чина в рамках единого технологического цикла

использованы в практической работе НПФ «Верта» для создания 11 рототипов диагностических микрочипов.

Колобов А.А.

Директор ООО «НПФ Верта»

197110 Санкт-11етербург, Левашовский пр., д. 12, Пом. 1Н, офис 307

[phone]

ОГРН 1037843007938

НИН 7803019227 ОКНО 31037600 КИП 781301001

\ с па. [e-mail]

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюилная биосенсорная

система».

Составлен комиссией в составе:

Председатель: зам. декана ФРТ по научной работе, к.т.н. Маркелов O.A.

Члены комиссии: главный научный сотрудник НОЦ ЦТТ. д.т.н.. доцент Богачев М.И.;

доцент кафедры AI 1У. к.т.н.. доцент Каплун Д.И..

Комиссия составила настоящий акт о том. что результаты диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная биосенсорная система» были использованы при выполнении НИР «Разработка научных основ создания экспертной системы для экспресс-диагностики хронических заболеваний на основе анализа массивов белков-маркеров в биологических жидкостях с помощью мультимодальных биочипов» (Шифр темы РНФ/ЦТТ-2).

В рамках выполнения научно-исследовательской работы нашли применение результаты формирования конструкция гибридной биосенсорной системы на основе принципов капиллярного транспорта. биораспознавания и оптического детектирования связанных белковых структур, компьютерною моделирования биораспознаюших элементов, а также спектральной селекции конструкционных материалов относительно поглощения естественной флуоресценции белковых структур в ультрафиолетовой области спектра. Указанные результаты используются для создания экспертной системы для экспресс-диагностики хронических заболеваний на основе анализа массивов белков-маркеров в биологических жидкостях с помощью мультимодальных биочипов.

доцент кафедры АГ1У. к.т.н.. доцент

Члены комиссии:

главный научный сотрудник НОЦ ЦТТ. д.т.н.. доце

Председатель:

зам. декана ФРТ по научной работе, к.т.н.

Маркелов O.A.

Каплу н Д.И.

Богачев М.И.

УТВЕРЖДАЮ

«

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная

биосенсорная система»

Составлен комиссией в составе:

Председатель: зав. кафедрой микро- и наноэлектроники, д.т.н., профессор Лучинин

Члены комиссии: зам. зав. кафедрой микро- и наноэлектроники по учебной работе доцент к.т.н. Лазарева Н.П., доцент к.ф.-м.н. Зимина Т.М.

Комиссия составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная биосенсорная система» были использованы при обучении магистров в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» по дисциплине: «Бионаноинженерия и бионика» магистерской программы «Нано- и микросистемная техника». В учебном процессе при чтении лекций и реализации практических занятий использованы конструкторско-технологические решения в области функциональных модулей систем капиллярного транспорта и молекулярного распознавания белковых структур. Использование указанных результатов обеспечивает повышение уровня подготовки студентов в области разработки и использования современных процессов микротехнологии при формировании гстсрогснно-интегрированных микро- и наносистем в портативных приборах экспресс-биодиагностики.

Председатель: Заведующий кафедрой микро- и наноэлектроники

В.В.

Члены комиссии: Зам. заведующег о кафедрой микро- и наноэлектроники к.т.н., доцент

д.т.н., профессор

к.ф.-м.н., доцент

Лучинин В.В.

Лазарева Н.Г1.

Зимина Т.М.

Г\рфёкгор по.учёбной работе

«ж»

ин С.Л.

ъЛС 20¿гг.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная

биосенсорная система»

Составлен комиссией в составе:

Председатель: зав. кафедрой биотехнических систем, д.т.н., профессор Юлдашев З.М. Члены комиссии: зам. зав. кафедрой биотехнических систем по учебной работе, к.т.н., доцент Семенова Е.А., зам. зав. кафедрой биотехнических систем по научной работе, к.т.н., доцент Машевский Г.А.

Комиссия составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Ситкова Никиты Олеговича «Гетерогенно-интегрированная микрофлюидная биосенсорная система» были использованы при обучении бакалавров в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» по дисциплине: «Основы биологии и биофизики» по направлению подготовки бакалавров 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника». В учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий использованы результаты исследований биоселективного элемента с заданными оптическими свойствами для идентификации стрессовых белков. Использование указанных результатов обеспечивает современный уровень подготовки студентов в области разработки микро- и наносистем для экспресс-биодиагностики.

Председатель: Заведующий кафедрой биотехнических систем д.т.н., профессор

Члены комиссии: Зам. заведующего кафедрой биотехнических систем по учебной работе к.т.н.. доцент

иасА

Юлдашев З.М.

Семенова Е.А.

Зам. заведующего кафедрой биотехнических систем по научной работе к.т.н., доцент

Машевский Г.А.