Цель работы Формирование пористых структур с заданной морфологией и топологией на основе анодного оксида алюминия (АОА) для создания ростовых платформ, интегрированных в лабораторию на чипе (ЛНЧ) для микробиологического анализа. Актуальность задачи Нанопористые биосреды являются быстро развивающейся областью нанотехнологии с большим потенциалом развития и дальнейшего применения в областях медицинской диагностики инфекционных заболеваний, что является очень актуальным направлением в связи с рядом существующих на сегодня проблем. В настоящее время из-за отсутствия информации об этиологии инфекционного процесса, в подавляющем большинстве случаев лечение является неэффективным или несвоевременным, что опасно для здоровья многих заболевших людей. Разработка диагностических средств нового поколения на основе АОА позволит решить многие из этих проблем. Постановка задачи При создании миниатюрных диагностических средств для микробиологического анализа одной из основных проблем является создание биосовместимых и пригодных для интегрирования сред с заданной морфологией для формирования ростовых платформ. Преспективным материалом, обладающим высокоаспектной пористой структурой и экономически обоснованным, представляется АОА. Для достижения цели данной работы необходимо решить следующие задачи: разработать технологию создания пористых структур АОА с заданными свойствами, интегрированных в аналитический чип в едином технологическом цикле; достичь гомогенности пористой структуры, позволяющей оптическую регистрацию кластеров микроорганизмов, а так же прочности и надежности. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»)ё III Научно-техническая конференция с международным участием «НАУКА НАСТОЯЩЕГО И БУДУЩЕГО» марта 2015 г. ФОРМИРОВАНИЕ МАТРИЦ НАНОПОРИСТЫХ МИКРОПЛОЩАДОК НА ОСНОВЕ АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ В КАЧЕСТВЕ СУБСТРАТОВ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Е. Е. Нестеров, Т. М. Зимина, М. Н. Серкова, С. А. Корлякова, Е. А. Севостьянов Пример структуры с ростовыми порами Фотографии миниатюрных ростовых платформ. Размер ростовой зоны 1 мм. Толщина 100 мкм. Тип пленки определяется составом электролита и параметрами процесса анодирования. Электролит на основе 5% серной кислоты. (А) Схематическое изображение фрагмента АОА пористого типа В данной работе рассматривается использование АОА в микробиологической ЛНЧ в качестве субстрата для миниатюрной ростовой платформы. Это позволит радикально сократить время микробиологического анализа, повысить точность и, благодаря портативности, сделать его децентрализованным и доступным для широкой врачебной практики. Это внесет вклад в решение проблемы хронизации и носительства инфекций, сократит срок временной нетрудоспособности, инвалидизации и смертности населения из-за бактериальных инфекций, благодаря оперативной постановке диагноза и эффективного использования антибиотиков. Изображения фрагмента пористой структуры АОА. Размер пор 100 – 200 нм (В), нм (С). (D) – схема устройства ячейки для выращивания микроорганизмов Поперечное сечение сэндвич-структуры для анодирования алюминия с образованием ростовых площадок для микробиологического анализа 1 – предметное стекло 28 х 75 мм, 2 – полимерная пленка с клеевым слоем, 3 – отверстие для подачи питательной среды, 4 – окно ростовой площадки, 5 – алюминиевая фольга. А Литература 1. Патент на изобретение Способ выращивания колоний микробных клеток и устройство для его осуществления. Заявл Заявитель: Санкт-Петерб. гос. электротехн. ун-т. Авторы: Т.М. Зимина, А.В.Соловьев, В.В.Лучинин, Е.Н.Соколова, Л.А.Краева, Г.Я. Ценева, Н.И.Мухуров. 2. Ingham CJ, Sprenkels A, Bomer J, et al. The micro-Petri dish, a million-well growth chip for the culture and high-throughput screening of microorganisms / Proc Natl Acad Sci U S A Vol. 104(46). P Т. М.Зимина, В. В. Лучинин, Е. Н. Муратова и др. Принципы создания гибридных миниатюрных приборов для выращивания колоний микробных клеток на основе пористого анодного оксида алюминия. / НМСТ С На поверхности анода происходит окисление металла, а у катода – выделение восстановленного из воды водорода. К металлам, которые можно анодировать с образованием относительно толстой оксидной пленки, относятся AL, Ta, Nb, Ti, Zr. Эти оксиды проявляют асимметрию проводимости, т. е. обладают вентильными свойствами (образуются АОП с хорошими диэлектрическими свойствами: электрическое сопротивление Ом×м, электрическая прочность 10 8 В×м -1, ширина запрещенной зоны >3 эВ). Огромные возможности открываются при оксидировании металлов в растворах электролитов, поскольку применение различных электролитов позволяет варьировать структуру и морфологию пленок и, как следствие, их свойства. Лабораториная установка для анодирования Установка содержит источник тока, амперметр, ванну для анодирования. Отличительной особенностью является анодирование ростовых площадок, встроенных в сэндвич-структуру, которая далее используется для анализа. В качестве катода использовали графитовый картон, встроенный в сэндвич-структуру, симметричную анодируемому изделию. Для преодоления краевых эффектов величины «апертуры» анода и катода равны. В АОА мембраны как класс самоорганизующихся материалов являются высоко упорядоченным и био совместимым субстратом с регулярным размером пор, их равномерной плотностью, высокой пористостью и большой площадью поверхности. Эти важные свойства являются полезными для различных применений АОА мембран в биотехнологии и медицине, начиная от биофильтрации, опорных конструкций, биодатчиков, покрытий имплантов, системы доставки лекарств и каркасов для тканевой инженерии. С D