Show simple item record

APPLICATION OF CYBERPHYSIC BIOSENSORS AND IMMUNOSENSORS SYSTEMS

ПРИМЕНЕНИЕ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ БИОСЕНСОРНЫХ И ИММУНОСЕНСОРНЫХ СИСТЕМ;
ЗАСТОСУВАННЯ КІБЕРФІЗИЧНИХ БІОСЕНСОРНИХ ТА ІМУНОСЕНСОРНИХ СИСТЕМ

dc.creatorMartsenyuk, V. P.
dc.creatorSverstiuk, A. S.
dc.creatorBihunyak, T. V.
dc.creatorPavlyshyn, A. V.
dc.creatorMochulska, O. M.
dc.date2019-05-10
dc.date.accessioned2019-08-26T18:17:59Z
dc.date.available2019-08-26T18:17:59Z
dc.identifierhttps://ojs.tdmu.edu.ua/index.php/here/article/view/10108
dc.identifier10.11603/mie.1996-1960.2019.1.10108
dc.identifier.urihttps://repository.tdmu.edu.ua/handle/123456789/11365
dc.descriptionBackground. The artical reviews the cyber-physical biosensor and immunosensory systems, which are the new generation of information-measuring systems with the use in the design of biological materials, which ensures their high selectivity. It is considered the following types of cyberphysical biosensory and immunosensory systems: electrochemical; optical on the basis of silicon oxide, quartz and glass; on the basis of nanomaterials; genetically coded or synthetic fluorescent; microbial, developed using synthetic biology and genetic engineering. Materials and methods. It is carried out the classification of the studied systems for relatively sensitive elements and the possibility of using different modes of physico-chemical transformation of the measuring quantity. Methods of manufacturing electrochemical cyberphysical biosensory and immunosensory methods are considered. Separately presented methods of manufacturing, by modifying the surface of metallic and carbon electrodes using biomaterials such as enzymes, antibodies or DNA. Results. In the article, the studied systems are compared in terms of technology, specificity, detection threshold, analysis duration, cost and portability. Optical research systems, which realize their actions with the help of immobilizers and can be made of gold, carbon-based materials, quartz or glass, are presented. The most important directions of use of cyberphysical biosensor and immunosensory systems in clinics and diagnostic institutions are described, in particular, for monitoring of blood glucose levels in patients with diabetes, as well as for the development of new drugs, biopsy and biomedicine. It is labeled cyberphysical biosensor and immunosensory systems using genetic coding or synthetic fluorescence have been considered, which made it possible to study biological processes, including various molecular transformations within cells. The advantages of visualizing in vivo with the help of small molecule systems are described in order to better understand the cellular activity and mechanism of action of DNA, RNA and microRNA. Cellular biosensor and immunosensory systems that can be used to monitor the biochemical oxygen demand, environmental toxicity, to detect pesticides and heavy metals, and to monitor environmental efficiency in electricity generation are described. Conclusions. The studied systems of silicon-based nanomaterials have the highest potential in terms of application for bivamisalizatsii, biosensor analysis and treatment of oncological diseases. The creation of high sensitive miniature devices requires the development of various micro and nano-cyberphysical biosensor and immunosensory platforms with the use of integrated technologies that use electrochemical or optical bioelectronic principles with a combination of biomolecules or biological materials, polymers and nanomaterials.en-US
dc.descriptionВ работе представлен обзор киберфизических биосенсорных и иммуносенсорных систем, являющихся новым поколением информационно-измерительных систем с использованием в конструкции биологических материалов, что обеспечивает их высокую селективность. Проведена классификация исследуемых систем в отношении чувствительных элементов и возможности использования различных режимов физико-химического преобразования измеряемой величины. Рассмотрены следующие виды киберфизических биосенсорных и иммуносенсорных систем: электрохимические; оптические; на основе оксида кремния, кварца и стекла; на основе наноматериалов; генетически кодированные или синтетические флуоресцентные; микробные, разработанные при помощи синтетической биологии и генетической инженерии. Проведено сравнение исследуемых систем по технологии, специфичности, порогу обнаружения, продолжительности анализа, стоимости и портативности. Рассмотрены методы изготовления электрохимических киберфизических биосенсорных и иммуносенсорных систем. Отдельно представлены методы изготовления, путем модифицирования поверхности металлических и углеродных электродов с использованием биоматериалов, таких как ферменты, антитела или ДНК. Представлены оптические исследуемые системы, которые реализуют свое действие при помощи иммобилайзеров и могут изготавливаться из золота, материалов на основе углерода, кварца или стекла. Описаны наиболее важные направления использования киберфизических биосенсорных и иммуносенсорных систем в лечебных и диагностических заведениях, в частности, для мониторинга уровня глюкозы в крови пациентов с сахарным диабетом, а также для разработки новых лекарственных средств, биозондирования и биомедицины. Сделан вывод, что исследуемые системы из наноматериалов на основании оксида кремния обладают наиболее высоким потенциалом по применению для биовизуализации, биосенсорного анализа и лечения онкологических заболеваний. Рассмотрены меченные киберфизичические биосенсорные и иммуносенсорные системы с использованием генетического кодирования или синтетической флуоресценции, что позволило изучать биологические процессы, в том числе, различные молекулярные превращения внутри клеток. Приведены преимущества визуализации in vivo при помощи исследуемых систем малых молекул с целью лучшего понимания клеточной активности и механизма действия ДНК, РНК и микро-РНК. Описаны клеточные биосенсорные и имуносенсорные системы, которые можно применять для мониторинга биохимической потребности в кислороде, токсичности в окружающей среде, для выявления пестицидов и тяжелых металлов, наблюдения за экологической эффективностью при производстве электроэнергии. Сделан вывод, что для создания высокочувствительных миниатюрных устройств требуется разработка различных микро- и нано-киберфизических биосенсорных и им-муносенсорних платформ с привлечением интегрированных технологий, использующих электрохимический или оптический биоэлектронные принципы с комбинацией биомолекул или биологических материалов, полимеров и наноматериалов.ru-RU
dc.descriptionУ роботі проведено огляд кіберфізичних біосенсорних та імуносенсорних систем, що є новим поколінням інформаційно-вимірювальних систем із використанням у конструкції біологічних матеріалів, які забезпечують їх високу селективність. Проведена класифікація досліджуваних систем відносно чутливих елементів і можливості використанням різних режимів фізико-хімічного перетворення вимірювальної величини. Розглянуто такі види кіберфізичних біосенсорних та імуносенсорних систем: електрохімічні; оптичні; на основі оксиду кремнію, кварцу та скла; на основі наноматеріалів; генетично кодовані або синтетичні флуоресцентні; мікробні, розроблені за допомогою синтетичної біології та генетичної інженерії. Досліджувані системи порівняно за технологією, специфічністю, порогом виявлення, тривалістю аналізу, вартістю та портативністю. Розглянуто методи виготовлення електрохімічних кіберфізичних біосенсорних та імуносенсорних систем. Окремо представлено методи виготовлення, шляхом модифікування поверхні металевих і вуглецевих електродів із використанням біоматеріалів, таких як ферменти, антитіла або ДНК. Представлено оптичні досліджувані системи, що реалізуть свою дію за допомогою іммобілайзерів і можуть виготовлятися із золота, матеріалів на основі вуглецю, кварцу або скла. Описано найбільш важливі напрями використання кіберфізичних біосенсорних та імуносенсорних систем у лікувальних і діагностичних закладах, зокрема для моніторингу рівня глюкози в крові пацієнтів із цукровим діабетом, а також для розроблення нових лікарських засобів, біозондування та біомедицини. Зроблено висновок, що досліджувані системи з наноматеріалів на основі оксиду кремнію володіють найбільш високим потенціалом щодо застосування для біовізуалізаціі, біосенсорного аналізу та лікування онкологічнх захворювань. Розглянуто мічені кіберфізичні біосенсорні та імуносенсорні системи з використанням генетичного кодування або синтетичної флуоресценції, що дало змогу вивчати біологічні процеси, в тому числі, різні молекулярні перетворення всередині клітин. Наведено переваги візуалізації in vivo за допомогою досліджуваних систем малих молекул з метою кращого розуміння клітинної активності та механізму дії ДНК, РНК та мікро-РНК. Описано клітинні біосенсорні та імуносенсорні системи, що можна застосовувати для моніторингу біохімічної потреби в кисні, токсичності в навколишньому середовищі, для виявлення пестицидів і важких металів, спостереженні за екологічною ефективністю при виробництві електроенергії. Зроблено висновок, що для створення високочутливих мініатюрних пристроїв потрібне розроблення різних мікро- і нано-кіберфізичних біосенсорних та імуносенсорних платформ із залученням інтегрованих технологій, які використовують електрохімічний або оптичний біоелектронні принципи з комбінацією біомолекул або біологічних матеріалів, полімерів і наноматеріалів.uk-UA
dc.formatapplication/pdf
dc.languageukr
dc.publisherI. Horbachevsky Ternopil National Medical Universityen-US
dc.relationhttps://ojs.tdmu.edu.ua/index.php/here/article/view/10108/9713
dc.sourceMedical Informatics and Engineering; No 1 (2019); 25-38en-US
dc.sourceМедицинская информатика и инженерия; № 1 (2019); 25-38ru-RU
dc.sourceМедична інформатика та інженерія; № 1 (2019); 25-38uk-UA
dc.source1997-7468
dc.source1996-1960
dc.source10.11603/mie.1996-1960.2019.1
dc.subjectcyberphysical systemen-US
dc.subjectbiosensor systemen-US
dc.subjectimmunosensory systemen-US
dc.subjectportable systemen-US
dc.subjectкиберфизическая системаru-RU
dc.subjectбиосенсорная системаru-RU
dc.subjectиммуносенсорная системаru-RU
dc.subjectпортативная системаru-RU
dc.subjectкіберфізична системаuk-UA
dc.subjectбіосенсорна системаuk-UA
dc.subjectімуносенсорна системаuk-UA
dc.subjectпортативна системаuk-UA
dc.titleAPPLICATION OF CYBERPHYSIC BIOSENSORS AND IMMUNOSENSORS SYSTEMSen-US
dc.titleПРИМЕНЕНИЕ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ БИОСЕНСОРНЫХ И ИММУНОСЕНСОРНЫХ СИСТЕМru-RU
dc.titleЗАСТОСУВАННЯ КІБЕРФІЗИЧНИХ БІОСЕНСОРНИХ ТА ІМУНОСЕНСОРНИХ СИСТЕМuk-UA
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion


Files in this item

FilesSizeFormatView

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record