Досліджено можливість використання мембранного Д1 білка (компоненту реакційного центру фотосистеми 2) для визначення концентрації гербіцидів, що інгібують фотосинтез. Аналіз базується на природних рецепторних властивостях Д1 білка, інактивація якого лежить в основі дії багатьох гербіцидів, що широко застосовуються в сільському господарстві. Метод базується на конкуренції між тріазиновим гербіцидом атразином та його аналогом меламіном за зв'язування з Д1 білком. Конкурентна реакція, яку досліджено за допомогою еліпсометрії, можлива завдяки здатності білка до зв'язування з обома речовинами. У присутності атразину відбувається інгібування зв'язування Д1 білка з меламіном. Отримані експериментальні дані можна використовувати для створення сенсора, який дозволяє визначати концентрацію гербіцидів, що інгібують фотосинтез.

За допомогою комбінації методів молекулярного імпринтингу та комп'ютерного моделювання розроблено синтетичні аналоги біологічних рецепторів, які є здатними до селективного розпізнавання мікотоксинів із групи афлатоксинів. Ці рецептори одержано у формі тонких і пористих полімерних мембран, синтезованих на основі напіввзаємопроникних полімерних сіток. Вибір функціональних мономерів, здатних до нековалентних взаємодій з афлатоксинами B1, B2 і G2, базувався на даних комп'ютерного моделювання. Аліламін, діетиламіноетилметакрилат і N,N'-метиленбісакриламід, які забезпечують високі енергії зв'язування з афлатоксинами B1, B2 і G2, використано для синтезу афлатоксинселективних молекулярно-імпринтованих мембран. Показано, що афлатоксин B1-імпринтовані полімерні мембрани, що синтезовані з використанням N,N'-метиленбісакриламіду як функціонального мономера, характеризуються достатньою механічною стабільністю, а також високою адсорбційною здатністю щодо матричних молекул. Продемонстровано незначну адсорбцію афлатоксину B1 на поверхні контрольних мембран, в яких не були сформовані селективні синтетичні сайти зв'язування. Для молекулярно-імпринтованих полімерних мембран характерною є ефективна адсорбція мікотоксинів із групи афлатоксинів. У той самий час спостережено незначне зв'язування охратоксину A цими мембранами. Таким чином, одержано синтетичні аналоги біологічних рецепторів, які є здатними до групоселективного розпізнавання афлатоксинів у концентраціях 1 - 1000 ppb.

Розроблено ємнісний сенсор для екологічного моніторингу на основі тонких плівок молекулярно-імпринтованого полімеру, селективного до триазинового гербіциду десметрину, та запропоновано метод модифікації поверхні золотих електродів тонким шаром гербіцидселективного полімеру із застосуванням методу прищепленої полімеризації. Використовуючи комп'ютерне моделювання, вдалося оптимізувати композицію синтетичних аналогів біологічних рецепторів, селективних до десметрину. Показано, що оптимальним функціональним мономером для десметрину є 2-акриламідо-2-метил-1-пропансульфонова кислота. Встановлено, що енергія взаємодії матриця - функціональний мономер та кількість функціональних груп, які беруть участь у розпізнаванні матричної молекули, належать до факторів, що істотно впливають на формування синтетичних сайтів зв'язування в молекулярно-імпринтованих полімерах. Проаналізовано електрохімічні процеси, які відбуваються на електроді, що модифікований шаром десметринселективного полімеру. Межа визначення десметрину за допомогою розробленого сенсора становить 100 нМ. Продемонстровано високу селективність ємнісного сенсора до структурних аналогів десметрину, високу операційну стабільність, а також його стабільність під час зберігання.

За допомогою методу молекулярного імпринтингу синтезовано штучні аналоги біологічних рецепторів, здатні до селективного розпізнавання афлатоксину В1. На їх основі створено флуоресцентну тест-систему для селективного виявлення афлатоксину В1. Склад молекулярно-імпринтованих полімерів, здатних до високоспецифічного розпізнавання афлатоксинів, оптимізовано за допомогою методу комп'ютерного моделювання. Це уможливило вибір функціональних мономерів, здатних до нековалентної взаємодії з різними частинами молекул мікотоксинів, що належать до групи афлатоксинів. Завдяки цьому одержано синтетичні рецептори, здатні до високоспецифічного розпізнавання афлатоксину В1 із суміші його близьких структурних аналогів - афлатоксинів В2 і G2. Акриламід і 2-акриламідо-2-метил-1-пропансульфонову кислоту, що забезпечують високу енергію зв'язування з афлатоксином В1, застосовано як функціональні мономери для синтезу штучних рецепторів до афлатоксину В1. Молекулярно-імпринтовані полімери з оптимізованою композицією одержано у формі пористих полімерних мембран, синтезованих за принципом формування напіввзаємопроникних полімерних сіток. Структурний аналог афлатоксину В1 (етил-2-оксоциклопентанкарбоксилат) використано як матричну молекулу під час синтезу молекулярно-імпринтованих полімерних мембран. Показано, що етил-2-оксоциклопентанкарбоксилат-імпринтовані полімерні мембрани, які синтезовано з використанням акриламіду, як функціонального мономера, характеризуються достатньою механічною стабільністю, а також високою адсорбційною здатністю щодо афлатоксину В1. Для молекулярно-імпринтованих полімерних мембран характерним є яскраво виражений ефект імпринтингу.

Спостережено також незначну адсорбцію близьких структурних аналогів афлатоксину В1 - афлатоксинів В2 і G2. Таким чином, одержано синтетичні аналоги біологічних рецепторів, що здатні до високоспецифічного розпізнавання афлатоксину В1. Молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани оптимізованого складу застосовано як основу для оптичної сенсорної системи в разі визначення афлатоксину В1 у концентраціях 1 - 500 нг/мл.

Синтезовано молекулярно імпринтовані полімерні (МІП) мембрани на основі акрилат-поліуретанових напів-ВПС, здатні високоселективно розпізнавати бісфенол А. Склад МІП мембран оптимізовано з використанням методу комп'ютерного моделювання (молекулярної динаміки). Синтезовані полімерні мембрани склали основу простої у використанні та недорогої колориметричної сенсорної системи для визначення вмісту бісфенолу А у водних розчинах. Селективне розпізнавання бісфенолу А МІП мембранами забезпечується завдяки наявності у їхній структурі селективних рецепторних сайтів зв'язування, комплементарних молекулам аналіту. Молекули бісфенолу А, адсорбовані на поверхні МІП мембран, виявляли за допомогою кольорової реакції з 4-аміноантипірином. Інтенсивність забарвлення мембран пропорційна концентрації бісфенолу А у аналізованих зразках. Межа визначення бісфенолу А за допомогою створеної колориметричної сенсорної системи становила 50 мкМ, а діапазон її роботи - 50 мкМ - 1 мМ. Проведено експериментальну перевірку розроблених сенсорних систем для моніторингу довкілля, а саме аналізу природних вод.

Комбінуючи методи молекулярного імпринтингу і комп'ютерного моделювання, на основі акрилатполіуретанових напів-ВПС синтезовано пористі полімерні мембрани для високоселективного попереднього концентрування бісфенолу А (БФА) з розбавлених водних розчинів. Пористі молекулярно імпринтовані (МІП) мембрани отримано методом полімеризації in situ. Значення енергії зв'язування БФА з функціональними мономерами (ФМ) у складі МІП мембран - ітаконовою, метакриловою, 2-акриламідо-2-метил-1-пропансульфоновою кислотами та діетиламіноетилметакрилатом становили -40,8; -38,1; -36,7 і -28,1 кКал/Моль відповідно. Виявлено кореляцію між енергією взаємодії БФА-ФМ і здатністю МІП мембран, синтезованих на основі зазначених мономерів, високоселективно розпізнавати БФА. Досліджено залежність адсорбційної здатності МІП мембран від складу аналізованого зразка (pH, концентрація солей у зразку). Для МІП мембран, одержаних із застосуванням ітаконової кислоти, продемонстровано незначне зв'язування близьких структурних аналогів БФА. Застосування МІП мембран у процедурі твердофазової екстракції забезпечило ефективне попереднє концентрування (у 100 разів) розбавлених водних розчинів, що містять БФА.

Розробка сенсорних систем на основі штучних аналогів біологічних макромолекул є актуальною для сучасної аналітичної біотехнології, оскільки забезпечує нові ефективні експрес-методи детекції малих органічних молекул, в тому числі фармацевтичних препаратів. Мета роботи - запропонувати аналітичну систему для високоселективного та чутливого визначення сульфаметоксазолу на основі молекулярно імпринтованих полімерних (МІП) мембран, синтезованих із застосуванням методу полімеризації in situ у комбінації з методом комп'ютерного моделювання. Молекули сульфаметоксазолу, селективно адсорбовані штучними рецепторними сайтами у структурі МІП мембран, візуалізували завдяки їх здатності формувати забарвлені у коричневий колір комплекси після реакції з фериціанідом калію та нітропрусидом натрію в лужному середовищі. Результати дослідження. Межа визначення сульфаметоксазолу становила 2 мМ, а лінійний динамічний діапазон роботи сенсорної системи - 2 - 15 мМ, що надає змогу визначати сульфаметоксазол у фармацевтичних препаратах. Стабільність розроблених сенсорних систем на основі МІП становила принаймні 6 місяців, що значно перевищує стабільність аналогічних пристроїв на основі природних рецепторів. Висновки: доведено придатність розроблених сенсорних систем для аналізу сульфаметоксазолу як у модельних, так і в реальних зразках (комерційно доступних фармацевтичних препаратах). Розроблені сенсорні системи характеризуються високою селективністю, чутливістю, портативністю та невисокою вартістю.