Полімери-біоміметики як альтернатива природним антитілам та рецепторам в аналітичній біотехнології
За матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 30 вересня 2026 року
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2026.10.030Анотація
У доповіді висвітлено нові принципи та підходи до синтезу штучних рецепторних сайтів, які моделюють антиген-зв’язувальні ділянки природних антитіл і активні центри ферментів у структурі полімерних мембран, методом молекулярного імпринтингу, а також створення на їх основі біосенсорів та афінних адсорбентів нового покоління. Розроблені полімери-біоміметики (штучні антитіла та ферменти) за селективністю подібні до природних біомакромолекул, проте значно перевершують їх за стабільністю (навіть у жорстких умовах). Наведено найбільш вагомі результати, отримані останніми роками, щодо застосування наноматеріалів (наночастинок металів) для поліпшення аналітичних характеристик флуоресцентних імуносенсорів, а також створення імуносенсорних пристроїв на основі смартфонів для потреб медицини, біотехнології та екологічного моніторингу. Представлено універсальне рішення проблеми підвищення чутливості як біосенсорів, так і традиційних аналітичних методів, з використанням новітніх пористих афінних полімерних мембран для ефективного попереднього концентрування розбавлених зразків аналізованих речовин. Доведено переваги застосування полімерів-біоміметиків у сучасній аналітичній біотехнології порівняно з природними біомакромолекулами.
Як цитувати:
Сергеєва Т.А. Полімери-біоміметики як альтернатива природним антитілам та рецепторам в аналітичній біотехнології (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 30 вересня 2026 року). Вісник НАН України. 2026. № 10. С. 30—38. https://doi.org/10.15407/visn2026.10.030
Посилання
Wulff G. Molecular imprinting in cross-linked materials with the aid of molecular templates — a way towards artificial antibodies. Angewandte Chemie International Edition. 1995. 34: 1812—1832. https://doi.org/10.1002/anie.199518121
Sergeyeva T.A., Panasyuk-Dileni T.L., Piletska O.V., Piletsky S.A., El’ska G.V. Capacitive sensor based on thin films of molecularly imprinted polymers for environmental monitoring. Computer modeling for optimization of the composition of synthetic bioreceptor analogues. Ukrainian Biochemical Journal. 2006. 78(2): 121—130.
Sergeyeva T.A., Piletska E.V., Piletsky S.A., Sergeyeva L.M., Brovko O.O., El’ska G.V. Data on structure and recognition properties of the template-selective binding sites in semi-IPN-based molecularly imprinted polymer membranes. Mater. Sci. Eng. C. 2008. 28: 1472—1479. https://doi.org/10.1016/j.msec.2008.04.006
Sergeyeva T.A., Gorbach L.A., Slinchenko O.A., Goncharova L.A., Piletska O.V., Brovko O.O., Sergeeva L.M., El’ska G.V. Towards development of colorimetric test-systems for phenols detection based on computationally-designed molecularly imprinted polymer membranes. Mater. Sci. Eng. C. 2010. 30: 431—436. https://doi.org/10.1016/j.msec.2009.12.012
Sergeyeva T.A., Piletsky S.A., Brovko A.A., Slinchenko E.A., Sergeeva L.M., Panasyuk T.L., El’skaya A.V. Conductimetric sensor for atrazine detection based on molecularly imprinted polymer membranes. Analyst. 1999. 124: 331—334. https://doi.org/10.1039/A808484J
Sergeyeva T.A., Matuschewski H., Piletsky S.A., Bendig J., Schedler U., Ulbricht M. Molecularly imprinted polymer membranes for substance-selective solid-phase extraction from water by surface photo-grafting polymerization. J. Chrom. A. 2001. 907: 89—99. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(00)01053-0
Sergeyeva T.A., Piletsky S.A., Brovko A.A., Slinchenko E.A., Sergeeva L.M., El’skaya A.V. Selective recognition of atrazine by molecularly imprinted polymer membranes. Development of conductometric sensor for herbicides detection. Anal. Chim. Acta. 1999. 392: 105—111. https://doi.org/10.1016/S0003-2670(99)00225-1
Sergeyeva T.A., Piletsky S.A., Piletska E.V., Brovko O.O., Karabanova L.V., Sergeeva L.M., Turner A.P.F., El’skaya A.V. In situ formation of porous molecularly imprinted polymer membranes. Macromolecules. 2003. 36(19): 7352—7357. https://doi.org/10.1021/ma030105x
Lipatov Yu.S., Sergeeva L.M. Interpenetrating polymer networks. Kyiv: Naukova Dumka, 1979.
Matuschewski H., Sergeyeva T.A., Bendig J., Piletsky S.A., Ulbricht M., Schedler U. Surface engineering: molecularly imprinted affinity membranes by photograft polymerization. SPIE. 2001. 4205: 65—74. https://doi.org/10.1117/12.417433
Sergeyeva T.A., Slinchenko O.A., Brovko O.O., Piletsky S.A., El’ska G.V. Portable sensor system for phenols detection based on molecularly imprinted polymers with catalytic properties. Ukrainian Biochemical Journal. 2009. 81(1): 20—30.
Sergeyeva T.A., Slinchenko O.A., Gorbach L.A., Matyushov V.F., Brovko O.O., Piletsky S.A., Sergeeva L.M., El’ska G.V. Catalytic molecularly imprinted polymer membranes: Development of the biomimetic sensor for phenols detection. Anal. Chim. Acta. 2010. 659(1–2): 274—279. https://doi.org/10.1016/j.aca.2009.11.065
Sergeyeva T.A., Yarynka D.V., Piletska E.V., Linnik R.P., Zaporozhets O.A., Brovko O.O., Piletsky S.A., El’skaya A.V. Development of a smartphone-based biomimetic sensor for aflatoxin B1 detection using molecularly imprinted polymer membranes. Talanta. 2019. 201: 204—210. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.04.016
Sergeyeva T.A., Yarynka D.V., Dubey L.V., Dubey I.Ya., Piletska E.V., Linnik R.P., Antonyuk M.Z., Ternovska T.K., Brovko O.O., Piletsky S.A., El’skaya A.V. Sensor Based on Molecularly Imprinted Polymer Membranes and Smartphone for Detection of Fusarium Contamination in Cereals. Sensors (Switzerland). 2020. 20(15): 4304—4324. https://doi.org/10.3390/s20154304
Zubova H., Melnyk H., Zayets I., Sergeyeva T., Havrylyuk O., Rogalsky S., Khirunenko L., Zaika L., Ruban T., Antonenko S., Kozyrovska N. Halochromic Bacterial Cellulose/Anthocyanins Hybrid Polymer Film with Wound-Healing Potential. Polymers. 2024. 16(16): 2327. https://doi.org/10.3390/polym16162327
Melnyk H., Havryliuk O., Zaets I., Sergeyeva T., Zubova G., Korovina V., Scherbina M., Savinska L., Khirunenko L., Amler E., Bordosova M., Gorbach O., Rogalsky S., Kozyrovska N. Red Cabbage Anthocyanin-Loaded Bacterial Cellulose Hydrogel for Colorimetric Detection of Microbial Contamination and Skin Healing Applications. Polymers. 2025. 17(15): 2116. https://doi.org/10.3390/polym17152116
Sergeyeva T.A., Chelyadina D.S., Gorbach L.A., Brovko O.O., Piletska E.V., Piletsky S.A., Sergeeva L.M., El’skaya A.V. Colorimetric biomimetic sensor systems based on molecularly imprinted polymer membranes for highly-selective detection of phenol in environmental samples. Biopolymers and Cell. 2014. 30(3): 209—215. http://dx.doi.org/10.7124/bc.000898
Yarynka D., Honcharenko A., Gorbach L., Piletska E., Piletsky S., Brovko O., Sergeyeva T. Validation of a smartphone-compatible MIP-based sensor for bisphenol A determination in wastewater samples. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2024. 416: 7121—7129. https://doi.org/10.1007/s00216-024-05616-y
Sergeyeva T.A., Gorbach L.A., Piletska E.V., Piletsky S.A., Brovko O.O., Honcharova L.A., Lutsyk O.D., Sergeeva L.M., Zinchenko O.A., Elskaya A.V. Colorimetric test-systems for creatinine detection based on composite molecularly imprinted polymer membranes. Anal. Chim. Acta. 2013. 770: 161—168. https://doi.org/10.1016/j.aca.2013.01.048
Sergeyeva T., Yarynka D., Lytvyn V., Demydov P., Lopatynskyi A., Stepanenko Y., Brovko O., Pinchuk A., Chegel V. Highly-selective and sensitive plasmon-enhanced fluorescence sensor of aflatoxins. Analyst. 2022. 147(6): 1135—1143. https://doi.org/10.1039/D1AN02173G
Yarynka D., Chegel V., Piletska E., Piletsky S., Dubey L., Dubey I., Nikolaiev R., Sergeyeva T. An enhanced fluorescent sensor system based on molecularly imprinted polymer chips with silver nanoparticles for highly-sensitive zearalenone analysis. Analyst. 2023. 148(11): 2633—2643. https://doi.org/10.1039/D2AN01991D
Yarynka D., Nikolaiev R., Brovko O., Sergeyeva T. Metal-enhanced fluorescent sensor system for bisphenol A determination using AgNP-modified molecularly imprinted polymer chips. RSC Advances. 2026. 16(39): 44470—44478. https://doi.org/10.1039/d6ra03667h
Piletsky S.S., Piletska E., Poblocka M., Macip S., Jones D.J., Braga M., Cao T.H., Singh R., Spivey A.C., Aboagye E.O., Piletsky S.A. Snapshot imprinting: rapid identification of cancer cell surface proteins and epitopes using molecularly imprinted polymers. Nano Today. 2021. 41: 101304. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101304
Magumba K., Piletska E., Cao T.H., Jones D., Macip S., Piletsky S. Molecularly Imprinted Polymer Nanoparticles for Lung-Cancer-Cell-Surface Proteomics. Polymers. 2026. 18(2): 281. https://doi.org/10.3390/polym18020281
