Silicon-based nanochannel glucose sensor

Silicon nanochannel biological field effect transistors have been developed for glucose detection. The device is nanofabricated from a silicon-on-insulator wafer with a top-down approach and surface functionalized with glucose oxidase. The differential conductance of silicon nanowires, tuned with source-drain bias voltage, is demonstrated to be sensitive to the biocatalyzed oxidation of glucose. The glucose biosensor response is linear in the 0.5-8 mM concentration range with 3-5 min response time. This silicon nanochannel-based glucose biosensor technology offers the possibility of high density, high quality glucose biosensor integration with silicon-based circuitry.Comment: 3 pages, 3 figures, two-column format. Related papers can be found at http://nano.bu.ed

Conductometric urease microbiosensor based on thin-film interdigitated electrodes for urea determination

The characteristics of conductometric urease microbiosensor based on thin-film inter-digitated electrodes for urea determination have been studied. Urease has been immobilized by cross-linking with bovine serumalbumin using glutaraldehyde. The resulting conductivity changes are produced by enzymatically catalyzed hydrolysis of urea. This process for both immobilized enzyme and soluble one is described by the classic laws of enzymatic kinetics. The influence of ionic strength, pH and buffer capacity of the samples on the biosensor response has been thoroughly tested. The results have been discussed concerning urea concentration analysis in human blood.Вивчено характеристики кондуктометричного уреазного біосенсора для визначення сечовини на основі тонкоплівкових гребінчастих електродів. Уреазу іммобілізовали ковалентною зшивкою з сироватковим альбуміном бика за допомогою глутарового альдегіду. Результуючі зміни провідності викликано ферментативним гідролізом сечовини. Згаданий процес як для іммобілізова­ ного, так і для вільного ферменту описується класичними законами ферментативної кінетики. Досліджено вплив на величину відгуку іонної сили, рН та буферної ємності розчину. Розглянуто питання стосовно визначення концентрації сечовини у крові людини.Изучены характеристики кондуктометрического уреазного микробиосенсора для определения мочевины на основе тонкопленочных гребенчатых электродов. Уреазу иммобилизовали ковалентной сшивкой с бычьим сывороточным альбумином с помощью глутарового альдегида. Результи­рующее изменение проводимости вызвано ферментативным гидролизом мочевины. Этот про­цесс как для иммобилизованного, так и для свободного фермента описывается классическими законами ферментативной кинетики. Исследовано влияние на величину отклика ионной силы, рН и буферной емкости раствора Рассмотрены вопросы, связанные с определением концентра­ ции мочевины в крови человека

Conductometric urease microbiosensor based on thin-film interdigitated electrodes for urea determination

The characteristics of conductometric urease microbiosensor based on thin-film interdigitated electrodes for urea determination have been studied. Urease has been immobilized by cross-linking with bovine serum albumin using glutaraldehyde. The resulting conductivity changes are produced by enzymatically catalyzed hydrolysis of urea. This process for both immobilized enzyme and soluble one is described by the classic laws of enzymatic kinetics. The influence of ionic strength, pH and buffer capacity of the samples on the biosensor response has been thoroughly tested. The results have been discussed concerning urea concentration analysis in human blood

Biosensors based on conductometric detection

The present paper is a self-review on the development of about 20 conductometric biosensors based on planar electrodes and containing different biological material (enzymes, cells, antibodies), bio-mimics or synthetic membranes, including Imprinting polymers, as a sensitive element. Highly specific, sensitive, simple, fast and cheap determination of different analytes makes them promising for needs of medicine, biotechnology, environmental control, agriculture and food industry. Non-specific interference of back-ground ions may be overcome by the differential mode of measurement, the usage of rather concentrated sample buffer and additional negatively or positively charged membranes, which decrease buffer capacity influence and extend a dynamic range of sensors response. For development of easy-to-use small conductometric immunosensors several approaches seem to be promising: i) the usage of polyaniline as electroconductive label for antibodies detection in competitive electroimmunoassay; ii) the elaboration of multilayer structures with phtalocyanine films; iii) the usage of acrylic copolymeric membranes. The advantages and disadvantages of conductometric biosensors created are discussed. For future commercialisation our effort are aimed to unite a thin-film technology with membranes deposition and to find the ways of membrane stabilisation, including bio-mimics creation, utilisation of bioaffinity polymeric membranes, imprinting polymers etc.Огляд присвячено аналізу власних робіт з розробки близько 20 кондуктометричних біосенсорів на основі планарних електродів та різноманітного біологічного матеріалу (ферменти, клітини, антитіла), синтетичних мембран як чутливих елементів. Висока селективність, чутливість, низька ціна, простота та експресність визначення різноманітних речовин роблять біосенсори необхідними для потреб медицини, біотехнологїі, екологи, сільського господарства та харчової промисловості. При аналізі реальних зразків неспецифічний вплив фонових електролітів можна суттєво зменшити завдяки використанню диференційного режиму вимірювань, більш концентрованих буферних розчинів, а також додаткових негативно чи позитивно заряджених мембран, які запобігають впливові буферної ємності та іонної сили розчинів і розширюють динамічний діапазон роботи сенсорів. Для створення мініатюрних імуносенсорів було запропоновано такі підходи: а) використання поліаніліну як електропровідної мітки при виз наче пні антитіл у конкурентному імуноаналізі: б) створення багатошарових структур з плівками фталоціаніну; в) використання акрилових сополімерних мембран. Обговорено переваги та недоліки розроблених кондуктометричних біосенсорів. Подальша комерціалізація таких приладів пов'язана з пошуком шляхів стабілізації чутливих мембран та суміщення тонкоплівкових технологій з нанесенням мембран у єдиному технологічному циклі.Обзор посвящен анализу собственных работ по разработке около 20 кондуктометрических биосенсоров на. основе планарных электродов и различного биологического материала, (ферменты, клетки, антитела) и синтетических мембран о качестве чувствительных элементов. Высокая селективность, чувствительность, дешевизна, простота и быстрота определения различных веществ делают биосенсоры необходимыми в медицине, биотехнологии, экологии, сельском хозяйстве и пищевой промышленности. При анализе реальных образцов неспецифическое влияние фоновых электролитов можно устранить благодаря использованию дифференциального режима измерений, более концентрированных буферных растворов, а также дополнительных отрицательно или положительно заряженных мембран, уменьшающих влияние буферной емкости и ионной силы растворов и расширяющих динамический диапазон работы сенсоров. Для создания миниатюрных иммуносенсоров предложены следующие подходы: а) использование полианилина как электропроводящей метки при определении антител в конкурентном иммуноанализе; б) создание многослойных структур с пленками на основе фталоцианина; в) использование акриловых со полимерных мембран. Обсуждены преимущества и недостатки разработанных кондуктометрических биосенсоров. Дальнейшая коммерциализация, таких приборов связана с поиском путей стабилизации чувствительных мембран и совмещения, тонкопленочной технологии с нанесением мембран в едином технологическом цикле

Using the grade-rating system assessing the knowledge when teaching informational and legal disciplines in universities of law enforcement agencies

This article discusses the practical experience of using the grade-rating system for assessing the knowledge of cadets in educational organizations within the Ministry of Internal Affairs of Russia when using the Moodle virtual learning environment. The advantages and disadvantages of the grade-rating system are analyzed

Optimization of Urea-EnFET Based on Ta2O5 Layer with Post Annealing

In this study, the urea-enzymatic field effect transistors (EnFETs) were investigated based on pH-ion sensitive field effect transistors (ISFETs) with tantalum pentoxide (Ta2O5) sensing membranes. In addition, a post N2 annealing was used to improve the sensing properties. At first, the pH sensitivity, hysteresis, drift, and light induced drift of the ISFETs were evaluated. After the covalent bonding process and urease immobilization, the urea sensitivity of the EnFETs were also investigated and compared with the conventional Si3N4 sensing layer. The ISFETs and EnFETs with annealed Ta2O5 sensing membranes showed the best responses, including the highest pH sensitivity (56.9 mV/pH, from pH 2 to pH 12) and also corresponded to the highest urea sensitivity (61 mV/pCurea, from 1 mM to 7.5 mM). Besides, the non-ideal factors of pH hysteresis, time drift, and light induced drift of the annealed samples were also lower than the controlled Ta2O5 and Si3N4 sensing membranes

Ion-Sensitive Field-Effect Transistor for Biological Sensing

In recent years there has been great progress in applying FET-type biosensors for highly sensitive biological detection. Among them, the ISFET (ion-sensitive field-effect transistor) is one of the most intriguing approaches in electrical biosensing technology. Here, we review some of the main advances in this field over the past few years, explore its application prospects, and discuss the main issues, approaches, and challenges, with the aim of stimulating a broader interest in developing ISFET-based biosensors and extending their applications for reliable and sensitive analysis of various biomolecules such as DNA, proteins, enzymes, and cells

Using the grade-rating system assessing the knowledge when teaching informational and legal disciplines in universities of law enforcement agencies

This article discusses the practical experience of using the grade-rating system for assessing the knowledge of cadets in educational organizations within the Ministry of Internal Affairs of Russia when using the Moodle virtual learning environment. The advantages and disadvantages of the grade-rating system are analyzed