Изучение физико-химических свойств тонких полимерных пленок на твердой подложке методами зондовой микроскопии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат физико-математических наук Ерофеев, Александр Сергеевич

• Ерофеев, Александр Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Ерофеев, Александр Сергеевич

Содержание

Введение

Глава 1 Использование методов зондовой микроскопии и при изучении свойств тонких полимерных пленок

Метод сканирующей атомно-силовой микроскопии

Кантилеверные сенсоры

Системы регистрации отклонения

Модификация кантилеееров

Измерения присоединенной массы с помощью АСМкантилеееров

Высокочувствительные сенсоры массы

Свойства и использование сополимеров малеиновой кислоты

Биосенсоры

Изучение физико-химических свойств полимерных пленок с помощью

кантилеверных систем

Экспериментальное изучение физико-химических свойств полимерных пленок

Применение кантилеверных систем, модифицированных биополимерами, в

качестве сенсоров в области диагностики заболеваний

Глава 2 Методики и оборудование

Приготовление образцов сополимеров малеиновой кислоты и их свойства

Система определения резонансной частоты кантилевера

Чувствительность определения массы

Определение коэффициента жесткости кантилевера

Устройство и принцип работы восьмикантилеверной системы

Теоретическая оценка пределов чувствительности микромеханической

кантилеверной системы

Принцип работы Биотоке-ЮМ

Глава 3 Определение массы полимерных пленок с помощью АСМ кантилевера

Калибровка кантилеверного сенсора массы

Определение сорбции ПДДА с помощью АСМ кантилевера

2

Глава 4 Изучение свойств полимерных пленок полималеинового ангидрида и его

производных

Изображение сополимеров малеиновой кислоты с этиленом в АСМ

Изучение изменения латеральных напряжений внутри полимерных пленок,

содержащих металл-полимерные комплексы кобальта

Динамический метод

Статический метод

Влияние молекул аммиака на усиленную хемилюминесценцию люминола в

присутствии металл-полимерного комплекса

Зависимость изменения латерального напряжения в пленке металл-полимерного комплекса с хлоридом кобальта от природы лигандов (статический метод)

Благодарность

Список использованной литературы

Список сокращений

СЗМ - сканирующая зондовая микроскопия

АСМ - атомно-силовой микроскоп

11110 - плотность погрешности отклонения

ОВ - оптоволокно

ПО - программное обеспечение

РНК - рибонуклеиновая кислота

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

ПДДА - полидиаллилдиметиламмоний хлорида

ПМА - полималеиновая кислота

ПЭК - полиэлектролитный комплекс

ПНП - послойное нанесение полимеров

СГ - супрамолекулярный гидрогель

ДММФ - диметилметилфосфонат

ПСА - простата специфический антиген

БСА - бычий сывороточный альбумин

ФЭУ - фотоэлектронный умножитель

АПС - 3-аминопропил-силатран

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение физико-химических свойств тонких полимерных пленок на твердой подложке методами зондовой микроскопии»

Введение

Актуальность работы

Полимерные пленки используются для доставки лекарств, в топливных элементах, как мембраны для фильтрации молекул, а также в сенсорных приложениях. Изучение физико-химических свойств тонких, в том числе монослойных полимерных покрытий на твердых поверхностях, является важной задачей современной науки о полимерах. Как правило, полимерные пленки, используемые в практических приложениях, в частности, полиэлектролитные пленки, первоначально адсорбируются на твердой подложке. При снятии полимерной пленки с поверхности подложки может происходить деформация пленки в результате внутренних напряжений. Напряжения внутри полимерных пленок зависят как от внутримолекулярных сил, так и от параметров среды и сорбции молекул внутри полимерных пленок.

Полимерные слои на твердой подложке являются основой для различных сенсорных покрытий электрохимических и механических датчиков. Для создания современных сенсоров необходимо производить комплексное изучение тонких полимерных пленок. Эффективность и стабильность сенсоров определяется во многом качествами сенсорного слоя. Такие параметры сенсоров как толщина, структура и масса полимерных пленок, лежащие в основе сенсорных слоев, являются определяющими. Процесс возникновения поверхностных напряжений в тонких полимерных пленках лежит в основе создания сенсоров с механическими преобразователями, но он изучен недостаточно глубоко. Атомно-силовая микроскопия (АСМ) и ее приложение в виде наномеханических кантилеверных систем позволяют проводить анализ многих ключевых параметров тонких полимерных пленок, которые лежат в основе создания сенсоров. Атомно-силовая микроскопия позволяет определять структуру пленок с нанометровым пространственным разрешением. По изменению резонансной частоты стандартного АСМ кантилевера для полуконтактной микроскопии возможно определение присоединенной массы с чувствительностью в 1 пг. Наномеханические кантилеверные системы позволяют определять изменение

5

механических напряжений внутри полимерных пленок, нанесенных на одну из поверхностей кантилевера. На данный момент это практически единственный прямой метод определения напряжений внутри тонких полимерных пленок на микромасштабе.

Наномеханические кантилеверные системы - это платформы для создания сенсоров. Одна из сторон кантилевера модифицируется рецепторным слоем, а другая пассивируется нейтральным реагентом. Селективное взаимодействие определяемого вещества с рецепторным слоем приводит к изменению поверхностного натяжения в пленке, а также к изменению резонансной частоты кантилевера. Отличительной особенностью наномеханических кантилеверных систем от других сенсорных систем является устойчивость к актам неспецифического связывания, как правило, только при взаимодействии сенсорной пленки со специфическим объектом происходит изменение латеральных напряжений в ней. При использовании полимеров в качестве сенсорных пленок важно изучить принципы влияния различных типов веществ на генерацию напряжений в полимерных пленках. На основе этих принципов могут быть построены системы селективных сенсорных слоев.

Цель и задачи исследования

Цель работы - изучение процессов, приводящих к возникновению латеральных напряжений в тонких полимерных пленках, определение поверхностной плотности адсорбционных полимерных пленок.

Для этого необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать методику изучения адсорбции поликатионов на основе определения изменения резонансных свойств АСМ кантилевера.

2. Определить влияние иодид-аниона на изменение поверхностной плотности при адсорбции полидиаллилдиметиламмоний хлорида (ПДДА) на коллоидные частицы оксида марганца.

3. Определить характер изменения латеральных напряжений внутри полимерных пленок в зависимости от конформации металл-полимерного комплекса.

4. Определить влияние природы лигандов металл-полимерного комплекса кобальта на латеральные напряжения тонких полимерных пленок.

Научная новизна работы

1. Разработана и протестирована новая методика изучения сорбции и измерения массы тонких полимерных пленок с помощью микроконсолей (АСМ кантилеверов) на примере ПДДА.

2. Определена поверхностная плотность полимерного слоя ПДДА, адсорбировавшегося на коллоидных частицах оксида марганца. Выявлено, что присутствие иодид-аниона увеличивает поверхностную плотность адсорбировавшегося слоя ПДДА в 1,5 раза.

3. Разработана многокантилеверная система на основе массива оптоволокон и лазерно-оптической детекции для определения латеральных напряжений внутри тонких пленок с чувствительностью 1СГ4 Н/м.

4. На примере металл-полимерных комплексов кобальта было показано, что изменение конформации координационного комплекса вызывает изменения латеральных напряжений внутри полимерных пленок.

5. Впервые было показано, что изменение латерального напряжения в пленке, содержащей металл-полимерный комплекс кобальта, пропорционально силе поля лигандов.

6. Впервые было обнаружено, что при взаимодействии металл-полимерного комплекса кобальта с молекулами аммиака образуется устойчивый координационный комплекс, а в полимерной пленке наблюдается релаксационный процесс латеральных напряжений с характерным временем в несколько минут.

Практическая значимость работы

Разработана методика поверки системы для определения присоединенной массы по изменению резонансной частоты АСМ кантилевера.

Разработана методика определения массы адсорбционных поликатионных пленок на примере ПДДА, который является основой сенсорных покрытий амперометрических сенсоров, формируемых методом послойного нанесения.

Разработана и протестирована универсальная многокантилеверная экспериментальная установка для изучения латеральных напряжений в тонких пленках.

Были изучены принципы формирования латеральных напряжений в полимерных пленках, которые могут быть положены в основу создания портативных сенсоров на амины.

Апробация работы

3rd Kanazawa Bio-AFM Workshop, 5-8 Ноября, 2012, Канадзава, Япония.

9th International Workshop on Nanomechanical Sensing 4-9 июня, 2012, Мумбаи, Индия.

VI международная конференция «Химические проблемы современности», 2012, Донецк.

Всероссийская конференция молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием, «Менделеев 2012», 2012, Санкт-Петербург.

Международная научно-практическая конференция «Фармацевтические и медицинские биотехнологии», 2012, Москва.

Международный форум по нанотехнологиям, 2010, 1-3 ноября, Москва.

Четвертая международная конференция «Современные достижения бионаноскопии», 16-18 июня, 2010, Москва.

Третья международная конференция «Современные достижения бионаноскопии», 16-18 июня, 2009, Москва.

Вторая международная конференция «Современные достижения бионаноскопии», 17-19 июня, 2008, Москва.

8

Личный вклад автора

Автор принимал непосредственное участие в постановке задач диссертационной работы. Им лично были подготовлены образцы (за исключением химического синтеза) для проведения атомно-силовой микроскопии и ее сенсорных методов. Автор разработал методику измерения массы монослойных полимерных пленок с помощью АСМ кантилевера. Автор участвовал в разработке 8-ми кантилеверной наномеханической системы. Автор лично провел все эксперименты с применением атомно-силовой микроскопии и наномеханической кантилеверной системы. Автором лично проведены анализ и интерпретация экспериментальных данных, обобщены результаты и выявлены факторы, влияющие на массу, структуру и изменение поверхностных напряжений в тонких полимерных пленках на твердой подложке.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 20 печатных работах, из которых 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 6 патентов РФ и 10 тезисов докладов на российских и международных конференциях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Ерофеев, Александр Сергеевич, 2013 год

Список использованной литературы

[1] Миронов В:Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. - М.: Техносфера, 2005, с. 114.

[2] Ерофеев А.С., Яминский И.В. Кантилеверные биохимические анализаторы // Нано- и микросистемная техника, - 2009, №9, с. 45-48.

[3] Butt H.-J. A Sensitive Method to Measure Changes in the Surface Stress of Solids // J. Colloid Interface Sci. - 1996, - Vol. 180, - P. 251-260.

[4] J. Yang, T. Ono and M. Esashi, Mechanical behavior of ultrathin microcantilever // Sens. Actuators, A, - 2000, - Vol. 82, - p. 102-107.

[5] Stoney, G. G. The Tension of Metallic Films Deposited by Electrolysis // Proc. R. Soc. (London) - 1909, - Vol. 82, - P. 172-175.

[6] Timoshenko S. Analysis of Bi-metal Thermostats, // J. Opt. Soc. Am. - 1925, - Vol.

\

11,-P. 233-255.

[7] Ziegler C., Cantilever-based biosensors // Anal. Bioanal. Chem., - 2004, - Vol. 379, - P. 946-959.

[8] D.Sarid. Scanning Force Microscopy // Oxford University Press, - New York, - 1991.

[9] R. L. Johnson. Characterization of piezoelectric ZnO thin films and the fabrication of piezoelectric micro-cantilevers // PhD Iowa State University Ames, 2005.

[10] J. Thaysen, A. Boisen, O. Hansen, and S. Bouwstra, Atomic force microscopy probe with piezoresistive read-out and a highly symmetrical Wheatstone bridge arrangement // Sens. Actuators A, Phys., - 2000, - Vol. 83, - Iss. 1-3, - pp. 47-53.

[11] G. Meyer and N. M. Amer. Novel optical approach to atomic force microscopy // Appl. Phys. Lett., - 1988, - Vol. 53, - p. 1045.

[12] Fukuma, T; Kimura, M; Kobayashi, K; Matsushige, K; Yamada, H. Development of low noise cantilever deflection sensor for multienvironment frequency-modulation atomic force microscopy // Review of Scientific Instruments, - 2005, - Vol. 76(5), - P. 053704.

[13] R. Amantea, L. A. Goodman, F. Pantuso, D. J. Sauer, M. Varhese, T. S. Villianni, and L. K. White. Progress toward an uncooled IR imager with 5-mK NETD // Infrared Technology and Applications XXIV, - 1998, - Vol. 3436, - p. 647.

[14] . P. A. Rasmussen, J. Thaysen, S. Bouwstra, and A. Boisen, Modular design of AFM probe with spattered silicon tip // Sens. Actuators A, Phys., - 2001, - Vol. 92, - Iss. 1-3, - p. 96-101.

[15] Su, M.; Dravid, V. Surface Combustion Microengines Based on Photocatalytic Oxidations of Hydrocarbons at Room Temperature // Nano Lett. - 2005, - Vol. 5, - P. 2023-2028.

[16] A. Bietsch, J. Y. Zhang, M. Hegner, H. P. Lang and C. Gerber, Rapid functionalization of cantilever array sensors by inkjet printing // Nanotechnology, - 2004, - Vol. 15, - p. 873-880.

[17] A. Subramanian, P. I. Oden, S. J. Kennel, К. B. Jacobson, R. J. Warmack, T. Thundat, and M. J. Doktycz, Glucose biosensing using an enzyme-coated microcantilever // Appl. Phys. Lett., - 2002, - Vol. 81, - p. 385.

[18] Бронштейн А.А., Обонятельные рецепторы позвоночных. - Д.: Наука, - 1977.

[19] H. P. Lang, M. К. Bailer, R. Berger et al. An artificial nose based on a micromechanical cantilever array // Analytica Chimica Acta, - 1999, - Vol.393, - p.59-65.

[20] Johann Mertens, Eric Finot, Marie-Hélène Nadal et al. Detection of Gas Trace of Hydrofluoric Acid Using Microcantilever // Sensors and Actuators B: Chemical, - 2004, - Vol.99, - p.58-65.

[21] L.A. Pinnaduwage, V.I. Boiadjiev, G.M. Brown et al. Detection of Hexavalent Chromium in Ground Water Using a Single Microcantilever Sensor // Sensor Letters, -2004, - Vol.2, - pp.25-30.

[22] N.V. Lavrik, C.A. Tipple, M.J. Sepaniak et al. Gold Nano-Structures for Transduction of Biomolecular Interactions into Micrometer Scale Movements // Biomedical Microdevices, - 2001 , - Vol.3, Number 1, pp. 35-44.

[23] Calorimetric Sensor Патент WO 95/02180, 1995, класс G01N25/36.

[24] К. Jenesen, Kwanpyo Kim, A. Zettl. An atomic-resolution nanomechanical mass sensor // Nature nanotechnology , - 2008, - Vol. 3, - P. 533.

[25] http://www.qsense.com - сайт производителя кварцевых микровесов.

[26] Sauerbrey G. The use of oscillators for weighing thin layers and for microweighing HZ. Phys., - 1959, -Vol. 155, - P. 206.

[27] Newell W. E. Miniaturization of Tuning Forks // Science, -1968, - Vol. 161, - P. 1320.

[28] Li M., Tang H.X., Roukes M.L. Ultra-sensitive NEMS-based cantilevers for sensing, scanned probe and very high-frequency applications // Nature Nanotechnology, - 2007, - Vol. 2, - P. 114.

[29] Park K., Jang J., Irimia D. et al. 'Living cantilever arrays' for characterization of mass of single live cells in fluids // Lab on a Chip , - 2008, - Vol. 8, - P. 993.

[30] Ilic В., Czaplewski D., Zalatudinov M. et al. Single cell detection with micromechanical oscillators II J. Vac. Sci. Technol. B, - 2001, - Vol. 19, - P. 2825.

[31] Oliviero G., Bergese P., Giancarlo C. et al. A biofunctional polymeric coating for microcantilever molecular recognition // Analytica Chimica Acta , - 2008, - Vol. 630, -P. 161.

[32] Dohn S., Schmid S., Amiot F. et al. Position and mass determination of multiple particles using cantilever based mass sensors // Applied Physics Letters, - 2010, -Vol. 97, - P. 044103.

[33] P. Фейнман, P. Лейтон, M. Сэндс, Фейнмановские лекции по физике - М.: Мир 1966.

[34] В.А. Алешкевич, Л.Д. Деденко, В.А. Караваев, Механика сплошных сред. Лекции - М.: изд-во Физического факультета МГУ, 1998.

[35] http://ru.ntmdt.ru.

[36] Т. Naik, Е.К. Longmire, S.C. Mantell, Dynamic response of a cantilever in liquid near a solid wall // Sensors Actuators A, - 2003, - Vol. 102, - P. 240-254.

[37] T. Braun, V. Barwich, M.K. Ghatkesar, A.H. Bredekamp, C. Gerber, M. Hegner, H.P. Lang, Micromechanical mass sensors for biomolecular detection in a physiological environment // Phys. Rev. E, - 2005, - Vol. 72, - P. 031907.

113

[38] J.E. Sader, Frequency response of cantilever beams immersed in viscous fluids with applications to the atomic force microscope // J. Appl. Phys., - 1998,- Vol. 84, -P. 1.

[39] R. Berger, Ch. Gerber, J.K. Gimzewski, E. Meyer, H.J. Gufentherodt, Thermal analysis using a micromechanical calorimeter // Appl. Phys. Lett., - 1996, - Vol. 69, -P. 40.

[40] Т. Ono, X. Li, H. Miyashita, M. Esashi, Mass sensing of adsorbed molecules in sub-picogram sample with ultrathin silicon resonator // Rev. Sci. Instrum., - 2003, -Vol. 74, - P. 1240-1243.

[41] Y. Chen, T. Thundant, E. A. Wachter, R. J. Warmack, Adsorption-induced surface stress and its effects on resonance-frequency of microcantilevers // J. Appl. Phys., -1995, - Vol. 77, - P. 3618-3622.

[42] H.P. Lang, R. Berger, F. Battiston, J.-P. Ramseyer et. al. A chemical sensor based on a micromechanical cantilever array for the identification of gases and vapors // Appl. Phys. A, - 1998, - Vol. 66, - P. S61-S64.

[43] S. Lenzl, S.K. Nett, M. Memesa, R. Berger, A. Timmann, S.V. Roth, J.S. Gutmann, Max-Planck Institute for Polymer Research, Ackermannweg , D-55128 Mainz (Germany) Institute for Physical Chemistry, Johannes Gutenberg University, Jakob-Welder-Weg , D-55099 Mainz (Germany) HASYLAB at DESY, Notkestr., D-22603 Hamburg (Germany) Center for Researching on Adaptive Nanostructures and Nanodevices and School of Physics.

[44] Lin S.S., Ko-Shao Chen K. S., Run-Chu L. // Control Release. 2000, V. 68., p. 343350.

[45] Вилемсон A.M., Кусков A.H., Штильман М.И. и др. // Биохимия, 2004, Т. 69, Вып. 6, с. 621-629.

[46] Ravi Kumar M.N.V., Muzzarelli R.A.A., Muzzarelli С., Sashiwa H., Domb A. J. // Chem. Rev., 2004, V. 104, p. 6017.

[47] Изумрудов В.А., Сыбачии A.B. Влияние ионной силы раствора на комлексообразование // Высокомолек. соед. А. , - 2006, - Т. 48, - № 10, - с.1849.

[48] Chiang C.-L., Sung C.-S., Wu T.-F. et al. Application of super paramagnetic nanoparticles in purification of plasmid DNA from bacterial cells // J. of Chromatography B., - 2005, - V. 822, p. 54—60.

[49] Taylor J.I., Hurst C.D., Davies M.J. et al. Application of magnetite and silicamagnetite composites to the isolation of genomic DNA // J. of Chromatography A.,

- 2000, - Vol. 890, - p. 159—166.

[50] Gu H., Xu K., Xu C. et al. Biofunctional magnetic nanoparticles for protein separation and pathogen detection // J. of the American Chemical Society Chem. Commun., - 2006, p. 941—949.

[51] Xu C., Xu K., Gu H. et al. Dopamine as A robust anchor to immobilize functional molecules on the iron oxide shell of magnetic nanoparticles // J. Am. Chem. Soc. , -2004, - Vol. 126 (32), - p. 9938—9939.

[52] Molday R.S., Mackenzie D. Immunospecific ferromagnetic iron-dextran reagents for the labeling and separation of cells // J. of Immunologica Methods., - 1982, - Vol. 52,

- p. 353—367.

[53] Jeng J., Lin M.-F., Cheng F.-Y. et al. Using high-concentration trypsin-immobilized magnetic nanoparticles for rapid in situ protein digestion at elevated temperature // Rapid Commun. Mass Spectrom., - 2007, - Vol. 21, - p. 3060—3068.

[54] Tan W., Wang K., He X. et al. Bionanotechnology based on silica nanoparticles // Medicinal Research Reviews. , -2004, - Vol. 24, - № 5, - p. 621—638.

[55] Tibbe A., de Grooth B., Greve J. et al. Optical tracking and detection of immunomagnetically selected and aligned cells // Nature Biotechnol. , - 1999, - Vol. 17, -p. 1210—1213.

[56] Pomogailo A.D., Wohrle D., Ciardeli D. Macromolecule metal complexes. -Berlin: Springer. 1996, p. 53.

[57] Hamle Y.U., Physics of Block Copolymers. - Oxford: Oxford University press, UK. 1998, p. 32.

[58] Roy S., Ghose J. Moessbauer Study of nanocrystalline Cubic CuFe304 synthesized by precipitalion in puiymcr inairix // JMMM, - 2006, - T. 307, - p. 32-37.

[59] Ditsch A., Laibinis P.E., Wang D. I. C., Hatton T.A. Controlled clustering and enhanced stability of polymer-coated magnetic nanoparticles // Langmuir, - 2005, -Vol. 21,-p. 6006-6018.

[60] Кабанов B.A., Зубов В.Г., Семчинов Ю.Д. Комплексная радикальная полимеризация. - М.: Химия, 1987, с. 253.

[61] Самойлова H.A., Краюхина М.А., Ямской И.А. Новые ионообменные и аффинные сорбенты на основе полиэлектролитных комплексов хитозана // Журнал физической химии. , - 2002, - т. 76, - №9, - с. 1660.

[62] Кабанов В.А. Физико-химические основы и перспективы применения растворимых интерполиэлектролитных комплексов // Высокомолекулярные соединения, - 1994, - Т. 36, - № 2, - с. 183-197.

[63] Скрябин К.Г., Вихорева Г.А., Варламов В.П. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. М.: Наука, 2002.

[64] Краюхина М.А., Самойлова H.A., Ямсков И.А. Полиэлектролитные комплексы хитозана: формирование, свойства и применение // Успехи химии. -2008, - Т. 77, - № 9, - с. 854.

[65] Давыдова В.Н., Набережных Г.А., Ермак И.М., Горбач В.И., Соловьева Т.Ф. Определение констант связывания липополисахаридов различной структуры с хитозаном // Биохимия. , - 2006, - Т. 71, - №3, - с. 417.

[66] Агеев Е.П., Котова С.Д., Скорикова Е.Е., Зезин А.Б. Первапорационные мембраны на основе полиэлектролитных комплексов хитозана и полиакриловой кислоты // Высокомолек. соед. А. , - 1996, - Т. 38, - № 2, - с. 323.

[67] Скорикова Е.Е., Калюжная Р.И., Вихорева Г.А., Гальбрайх JI.C., Котова C.JL, Агеев Е.П., Зезин А.Б., Кабанов В.А. Свойства интерполиэлектролитных комплексов хитозана и полиакриловой кислоты // Высокомолек. соед. А., - 1996, -Т. 38,-№ 1, - С. 61.

[68] Torrado S., Prada P., De la Torre P.M, Torrado S. Chitosan-poly(acrylic) acid polyionic complex // Biomaterials. , - 2004, - Vol. 25, - P. 917.

[69] Папков С.П. Студнеобразное состояние полимеров. М.: Химия, 1974.

[70] Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. М.: Мир, 1982. Т. 1.

116

[71] Неппер Д. Стабилизация коллоидных дисперсийполимерами. М.: Мир, 1986.

[72] Fritz J., Cantilever biosensors 11 Analyst, - 2008, - Vol. 133, p. 855-863.

[73] Park K., Daniel J.J., Sturgis I.J., Leeyy J., Robinsonzz J.P., Rashid M.T., Living — cantilever arrays' for characterization of mass of single live cells in fluids // Lab Chip,

- 2008, - Vol. 8, - P. 1034-1041.

[74] Lang H.P., Hegner M., Gerber C. Cantilever array sensors // Materials Today, - 2005, - Vol. 8 (4), - P. 30.

[75] Marie, R.; Jensenius, H.; Thaysen, J.; Christensen, С. В.; Biosen, A. Adsorption kinetics and mechanical properties of thiol-modified DNA-oligos on gold investigated by microcantilever sensors // Ultramicroscopy - 2002, - Vol. 91, - P. 29-36.

[76] Shu, W.; Laurenson, S.; Knowles, T. P. J.; Ferrigno, P. K.; Seshia, A. A. Highly specific label-free protein detection from lysed cells using internally referenced microcantilever sensors // Biosens. Bioelectron. - 2008, - Vol. 24, - P. 233-237.

[77] .Campanella, L.; Sammartino, M. P.; Tomassetti, M., An Enzyme Sensor For Determination of Acetylcholine and Choline In Rat Brain Extracts. // Anal. Lett. - 1989,

- Vol. 22, (6), - P. 1389 - 1402.

[78] Еременко А. В., Курочкин И. H., Сиголаева J1. В., Еремеев Н. JL, Бармин А. В., Морзунова Т. Г., Кондратов Ю. В., Райнина Е. И., Варфоломеев С. Д., Завьялова Н. В., Холстов В. И., Автоматический проточно-инжекционный экспресс-анализатор фосфорорганических соединений и других ингибиторов холинэстераз. // Хим. и биол. Безопасность , - 2004, -Vol. 3-4 ,- Р. 26-35.

[79] Львов, Ю. М.; Дехер, Г., Сборка мультислойных упорядоченных пленок последством чередующейся адсорбции противоположно заряженных макромолекул. // Кристаллогр., - 1994, - Vol. 39, (4), - Р. 696-716.

[80] Klitzing, V. R., Internal structure of polyelectrolyte multilayer assemblies. // Phys. Chem. Chem. Phys. , - 2006, - Vol. 8, (43), - P. 5012-33.

[81] Wu G.H., Datar R., Hansen K., Thundat Т., Cote R., Majumdar A. Bioassay of prostate-specific antigen (PSA) using microcantilevers // Nat. Biotechnol. - 2001, -Vol. 19, - P. 856-860.

[82] X. Yan, X. К. Xu, and H.-F. Ji. Glucose Oxidase Multilayer Modified Microcantilever for Glucose Measurement // Anal. Chem. - 2005, - Vol. 77(19), - p. 6197-6204.

[83] Wu, G.H., Datar, R.H., Hansen, K.M., Thundat, Т., Cote, R.J. & Majumdar, A. Bioassay of prostate-specific antigen (PSA) using microcantilever. // Nat. Biotechnol., -2001, - Vol. 19, - P. 856-60.

[84] Дж. Ферри, Вязкоупругие свойства полимеров, Пер. с англ. М.: ИЛ, 1963. -536с.

[85] Timoshenko S. Analysis of Bi-metal Thermostats, // J. Opt. Soc. Am. - 1925, -Vol. 11,-P. 233-255.

[86] Clyne T. W. In Interfacial Effects in Particulate, Fibrous and Layered Composite // Materials Key Engineering Materials - 1996, - Vols. 116-117, - P. 307-330.

[87] Martin S. J., Frye G. C., Senturia S. D. Dynamics and response of polymer-coated surface acoustic wave devices: effect of viscoelastic properties and film resonance // Anal. Chem. - 1994 - Vol. 66, - P. 2201-2219.

[88] Sader J. E. Surface stress induced deflections of cantilever plates with applications to the atomic force microscope: Rectangular plates. // J. Appl. Phys. - 2001, - Vol. 89, -P. 2911-2921.

[89] McCrum N. G., Read В. E., Williams G. Anelastic and Dielectric Effects in Polymeric Solids // Wiley, New York, - 1967, - P. 617.

[90] Wenzel M. J., Josse F., Heinrich S. M., Yaz E., Datskos P. G. Sorption-induced static bending of microcantilevers coated with viscoelastic material // J. Appl. Phys. -2008, - Vol. 103, - P. 064913-1-064913-11.

[91] S.O. Cho, H.Y. Jun. Surface hardening of poly(methyl methacrylate) by electron // Nucl. Instrum. Methods. B, -2005, - Vol. 237, -P. 525.

[92] S.J. Park, K.S. Cho, C.G. Choi, J. Effect of fluorine plasma treatment on PMMA and their application to passive optical waveguides // Colloid Interface Sci., -2003, -Vol. 258, - P. 424.

[93] X. Colom, T. Garca, J.J. Sunol, J. Saurina, F. Carrasco. Properties of PMMA artificially aged II J. Non-Cryst. Solids, - 2001, - Vol. 287, - P. 308.

118

[94] B. Adhikari, S. Majumdar, Polymers in sensor applications // Prog. Polym. Sci., -2004, -Vol. 29, - P. 699-766.

[95] R. Capan, A.K. Ray, T. Tanrisever, A.K. Hassan, Spun thin films of poly (methyl methacrylate) polymer for benzene sensing // Smart Mater. Struct., - 2005, - Vol. 14, -P. 11.

[96] P.G. Lye, M. Boerkamp, A. Ernest, D.W. Lamb, Investigating the sensitivity of PMMA optical fibres for use as an evanescent field absorption sensor in aqueous solutions II J. Phys.: Conf. Ser., - 2005, - Vol. 15, - P. 262.

[97] B. Philip, J.K. Abraham, A. Chandrasekhar, V.K. Varadan, Carbon nanotube/PMMA composite thin films for gas-sensing applications // Smart Mater. Struct., - 2003, - Vol. 12, - P. 935.

[98] A.V. Nabok, A.K. Hassan, A.K. Ray, Condensation of organic vapours within nanoporous calixarene thin films II J. Mater. Chem., - 2000, - Vol. 10, -P. 189.

[99] M. Garcia, M.J. Fernandez, J.L. Fontecha, J. Lozano, J.P. Santos, M. Aleixandre, I. Sayago, J. Gutierrez, M.C. Horrillo, Differentiation of red wines using an electronic nose based on surface acoustic wave devices // Talanta , - 2006, - Vol. 68. - P. 1162.

[100] A. Guadarrama, J.A. Ferna'ndez, M. I'n~iguez, J. Souto, J.A. de Saja Array of conducting polymer sensors for the characterisation of wines // Anal. Chim. Acta , -2000, -Vol. 411, P. 193.

[101] R. A. Potyrailo, C. Surman, N. Nagraj and A. Burns, Materials and transducers toward selective wireless gas sensing // Chem. Rev., - 2011, - Vol. Ill, - P. 7315.

[102] L. Senesac and T. G. Thundat, Nanosensors for trace explosive detection // Mater. Today, -2008,- Vol. 11 (3), - P. 28.

[103] L. P. Ding and Y. Fang, Chemically assembled monolayers of fluorophores as chemical sensing materials. // Chem. Soc. Rev., - 2010, - Vol. 39, - P. 4258.

[104] M. E. Germain and M. J. Knapp, Optical explosives detection: from color changes to fluorescence turn-on // Chem. Soc. Rev., - 2009, - Vol. 38, - P. 2543

[105] Li and D.-W. Lee, Integrated microcantilevers for high-resolution sensing and probing //Meas. Sci. Technol., - 2012, - Vol. 23(2), - P.022001.

[106] W. Pang, H. Y. Zhao, E. S. Kim, H. Zhang, H. Y. Yu and X. T. Hu, Piezoelectric microelectromechanical resonant sensors for chemical and biological detection // Lab Chip, - 2012, - Vol. 12(1), - P. 29.

[107] Zhou, Y. M. Zhai and S. J. Dong, Electrochemical sensing and biosensing platform based on chemically reduced graphene oxide II Anal. Chem., - 2009,-Vol. 81, - P. 5603.

[108] Xu, Z. X. Cheng, Q. Y. Pan, J. Q. Xu, Q. Xiang, W. J. Yu and Y. L. Chu, High aspect ratio in nanowires: synthesis, mechanism and N02 gas-sensing properties // Sens. Actuators, B, - 2008,-Vol. 130, - P. 802.

[109] Zhang, J. Q. Xu, P. C. Xu, Y. H. Zhu, X. D. Chen and W. J. Yu, Decoration of ZnO nanowires with Pt nanoparticles and their improved gas sensing and photocatalytic performance // Nanotechnology, - 2010, - Vol. 21, - P. 285501.

[110] J. H. Wosnick, C. M. Mello and T. M. Swager, Synthesis and application of poly (phenylene ethynylene) s for bioconjugation: a conjugated polymer-based fluorogenic probe for proteases II J. Am. Chem. Soc., - 2005, - Vol. 127, - P. 3400.

[111] N. Krasteva, Y. Fogel, R. E. Bauer, K. Mullen, Y. Joseph, N. Matsuzawa, A. Yasuda and T. Vossmeyer, Vapor Sorption and Electrical Response of AuDNanoparticle-Dendrimer Composites II Adv. Funct. Mater., - 2007, - Vol. 17, - P. 881.

[112] S. Volk, F. J. R. Schulein, F. Knall, D. Reuter, A. D. Wieck, T. A. Truong, H. Kim, P. M. Petroff, A. Wixforth and H. J. Krenner, Enhanced sequential carrier capture into individual quantum dots and quantum posts controlled by surface acoustic waves // Nano Lett., - 2010, - Vol. 10, -P. 3399.

[113] F. I. Bohrer, E. Covington, C. Kurdak and E. T. Zellers, Characterization of Dense Arrays of Chemiresistor Vapor Sensors with Submicrometer Features and Patterned Nanoparticle Interface Layers II Anal. Chem., - 2011, - Vol. 83, - P. 3687.

[114] Y. Chen, P. C. Xu and X. X. Li, Self-assembling siloxane bilayer directly on Si02 surface of micro-cantilevers for long-term highly repeatable sensing to trace explosives // Nanotechnology, - 2010, - Vol. 21, -P. 265501.

[115] P. C. Xu, X. X. Li, H. T. Yu, M. Liu and J. G. Li, J. Self-assembly and sensing-group graft of pre-modified CNTs on resonant micro-cantilevers for specific detection of volatile organic compound vapors // Micromech. Microeng., - 2010, -Vol. 20, - P. 115003.

[116] P. C. Xu, H. T. Yu and X. X. Li, Functionalized mesoporous silica for microgravimetric sensing of trace chemical vapors // Anal. Chem., - 2011, - Vol. 83, -P. 3448.

[117] A. Bietsch, J. Zhang, M. Hegner, H.-P. Lang, C. Gerber. Rapid functionalization of cantilever array sensors by inkjet printing // Nanotechnology, - 2004, -Vol.15, -P. 873

[118] K. Liu, H.-F. Ji. Detection of Pb2+ using a hydrogel swelling microcantilever sensor // Anal. Sci., -2004, -Vol. 20, -P. 9.

[119] Y. Zhang, H.-F. Ji, G.M. Brown, T. Thundat. Detection of Cr04(2-) using a hydrogel swelling microcantilever sensor II Anal Chem. -2003, -Vol. 75, -P. 4773.

[120] F. Ji, T. Thundat, R. Dabestani, G.M. Brown, P.F. Britt, P.V. Bonnesen. Ultrasensitive Detection of Cr042- Using Microcantilever Sensor // Anal. Chem., -2001, - Vol. 73, -P. 1572.

[121] Thomas A. Betts, Christopher A. Tipple, Michael J. Sepaniak, Panos G. Datskos. Selectivity of chemical sensors based on micro-cantilevers coated with thin polymer films // Analytica Chimica Acta, - 2000, - Vol. 422, - P. 89-99.

[122] Yan Zhang, Hyung H. Kim, Bong H. Kwon, Jeung S. Go. Polymeric cantilever sensors functionalized with multiamine supramolecular hudrogel // Sensors and Actuators B, - 2013, - Vol. 178, - P. 47-52.

[123] Yongjing Liu, Pengcgeng Xu, Haitao Yu, Guomin Zuo, Zhenxing Cheng, D. W. Lee and Xinxin Li. Hyper-branched sensing polymer directky constructed on a resonant micro-cantilever for the detection of trace chemical vapor // Journal of Materials Chemistry, - 2012, - Vol. 22, -P. 18004-18009.

[124] E. Sarantopoulou, Z. Kollia, A.C. Cefalas, K. Manoli, M. Sanopoulou, D. Goustiuridis, S. Chatzandriulis, 1. Raptis. Surface nano/micro functionalization of PMMA thin films bu 157 nm irradiation for sensing applications // Applied Surface Science, -2008, - Vol. 254, - P. 1710-1719.

[125] А.С. Ерофеев, П.В. Горелкин, Д.В. Колесов, И.В. Яминский, М.Ю. Рубцова, О.В. Игнатенко, Г.В. Преснова, A.M. Егоров. Кантилеверный сенсор для определения простат-специфического антигена. Патент на полезную модель №125712, 10.03.2013.

[126] Lee, J.H., Hwang, K.S., Park, J., Yoon, K.H., Yoon, D.S. & Kim, T.S. Immunoassay of prostate-specific antigen (PSA) using resonant frequency shift of piezoelectric nanomechanical microcantilever // Biosens. Bioelectron., - 2005, - Vol. 20, - P. 2157.

[127] C. Grogan, R. Raiteri, G.M. O'Connor, T.J. Glynn, V. Cunningham, M. Kane, M. Charlton, D. Leech. Characterisation of an antibody coated microcantilever as a potential immuno-based biosensor // Biosensors & Bioelectronics, - 2002, - Vol. 17, -P. 201.

[128] Arntz, J.D. Seelig, H.P. Lang, J. Zhang, P. Hunziker, J.P. Ramseyer, E. Meyer, M. Hegner, Ch. Gerber. Label-free protein assay based on a nanomechanical cantilever array // Nanotechnology, - 2003, - Vol.14, - P. 86.

[129] P. Dutta, C.A. Tipple, N.V. Lavrik, P.G. Datskos, H. Hofstetter, O. Hofstetter, M.J. Sepaniak. Enantioselective Sensors Based on Antibody-Mediated Nanomechanics II Analytical Chemistry, - 2003, - Vol. 75, p. 2342-2348.

[130] Jianhong Pei, Fang Tian, Thomas Thundat. Novel Clucose Biosensor Based on the Microcantilever // Mat. Res. Soc. Symp. Proc., - 2003, - Vol. 776, - P. 11.21.111.21.5.

[131] Battison, F.M., Ramseyer J.-P., Lang, H.P., Bailer, M.K., Gerber, C., Gimzewski, J.K., Meyer, E. & Guntherodt, H.-J. A chemical sensor based on a microfabricated cantilever array with simultaneous resonance-frequency and bending readout. // Sens. Actuators B, - 2001, - Vol. 77, - P. 122-31.

[132] Hansen, K.M., Ji, H.F., Wu, G., Datar, R., Cote, R., Majumdar, A. & Thundat T. Cantilever-based optical deflection assay for discrimination of DNA single-nucleotide mismatches // Anal. Chem., - 2001, - Vol. 73, - P. 1567-71.

[133] McKendry, R., Zhang, J., Arntz, Y., Strunz, Т., Hegner, M., Lang, H.P., Bailer, M.K., Certa, V., Meyer, E., Guntherodt, H.J. & Gerber, C. Multiple label-free

122

biodetection and quantitative DNA-binding assays on a nanomechanical cantilever array //Proc. Natl. Acad. Sci.USA,-2002, - Vol. 99(15), - P. 9783-88.

[134] Fritz, J., Bailer, M.K., Lang, H.P., Rothuizen, H., Meyer, E., Vettiger, P., Gunterodt, H.J., Gerber, C. & Gimzewski, J.K. Translating biomolecular recognition into nanomechanics. // Science, - 2002, - Vol. 288, - P. 316-18.

[135] Raiteri, M. Grattarola, H.-J. Butt, P. Skladal. Micromechanical cantilever-based biosensors // Sensors and Actuators, B, - 2001, - Vol. 79, - P. 115.

[136] F. Huber, M. Hegner, Ch. Gerber, H. Guntherodt, H. Lang Label freee analysis of transcription factors using microcantiliver arrays // Biosensors and Bioelectronics. -2006, - Vol. 21, P. 1599-1605.

[137] Краюхина M.A., Козыбакова С.А., Самойлова H.A. и д.р. Синтез и исследование свойств амфифильных сополимеров малеиновой кислоты // Журнал прикладной химии, - 2007, - Т. 80, Вып. 7, - с.1175-1180.

[138] Краюхина М.А., Самойлова Н.А., Ерофеев А.С. и др., Комплексообразование хитозана с сополимерами малеиновой кислоты // Высокомолекулярные соединения, Серия А, - 2010, - Т. 52, - №3, - с. 1-9.

[139] Самойлова Н.А., Краюхина М.А., Ямсков И.А. Новые ионообменные и аффинные сорбенты на основе полиэлектролитных комплексов хитозана // Журн. физ. химии., - 2002, - Т. 76, - № 9, - с. 1660.

[140] А.С. Ерофеев, И.В. Яминский, Г.А. Киселев. Система для

/

высокочувствительного взвешивания. Патент на изобретение №2469279, 10.12.2012.

[141] Sader J.E., Chon J.W., Mulvaney P. Calibration of rectangular atomic force microscope cantilevers // Rev. Sci. Instrum. , - 1999, - Vol. 70, - P 3967.

[142] Киселев Г.А., Ерофеев A.C., Яминский И.В. Система для определения положения гибких микромеханических элементов. Патент на полезную модель № 88429,10.11.2009.

[143] Г.А. Киселев, А.С. Ерофеев, И.В. Яминский. Система для определения положения микрокантилевера. Патент на полезную модель № 102118, 10.02.2011.

[144] Д.М. Ксенофонтов, А.С. Ерофеев, Д.В. Колесов, Г.А. Киселев, И.В. Яминский. Программные модули, управляющие работой микромеханической кантилеверной системы. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012616667, 25.07.2012.

[145] P. A. Rasmussen, J. Thaysen, S. Bouwstra, and A. Boisen, Modular design of AFM probe with spattered silicon tip // Sens. Actuators A, Phys., - 2001, - Vol. 92, - Iss. 1-3, - p. 96-101*.

[146] K.L. Ekinci, Y.T. Yang, M.L. Roukes, Ultimate limits to inertial mass sensing based upon nanoelectromechanical systems // J. Appl. Phys., - 2004, - Vol. 95, - P. 5.

[147] D. Sarid, Scanning Force Microscopy with Applications to Electric, Magnetic and Atomic Forces sOxford University Press, Oxford 1994d.

[148] Ерофеев А.С. Зотов Д.А., Яминский И.В., Киселев Г.А. Нановзвешивание и наномера// Нано- и микросистемная техника, -2012, №2, - с. 13-17.

[149] Ерофеев А.С., Яминский И.В. Определение массы полимерных пленок с помощью АСМ кантилевера // ВМУ., Серия 3., ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ, - 2011, - № 3, - с. 70.

[150] Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М., 1999.

[151] Shlyakhtenko L.S., Gall А.А., Filonov A. et al. Silatrane-based surface chemistry for immobilization of DNA, protein-DNA complexes and other biological materials // Ultramicroscopy, - 2003, - Vol. 97, - P. 279.

[152] Liyuan Ma, Chaoming Wang, Minghui Zhang Detecting protein adsorption and binding using magnetic nanoparticle probes // Sensors and Actuators B: Chemical, -2011, - Vol. 160, - P. 650-655.

[153] Ming Su, Shuyou Li, Vinayak P. Dravid Microcantilever resonance-based DNA detection with nanoparticle probes // Applied Physics Letters, - 2003, - Vol. 82, - P. 3562-3564.

[154] Дж.Хьюи Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность - Москва: Химия, 1987 - С. 322. /