Отзыв официального оппонента 2 (1091606)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертацию Юдиной Натальи Юрьевны «Биосенсоры на основе дрожжевой культуры и ассоциаций микроорганизмов для определения биохимического потребления кислорода», представленную на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 03.01.06- биотехнология (в том числе бионанотехнололгня) Актуальность темы исследования.

В биокаталитических сенсорах наиболее часто в качестве рецепторных элементов используются ферменты„которые требуется выделять и отделять нз биологических сред и организмов. Вместо ферментов в настоящее время широкое применение находят микроорганизмы, живые клетки или живые ткани, Использование микр< оганизмов способствует метаболизму большого разнообразия органических веществ, поэтому такой подход позволяет оценить загрязнение вод органическими соединениями и применяться для определения биологического потребления кислорода (БПК), например, с помощью электрохимических биосенсоров. Наибольшее распространение для определения БПК получили амперометрические биосенсоры, которые получают путем соединения амперометрического кислородного зонда (например, электрода Кларка) с пленкой микроорганизмов, способных метаболизировать органические соединения в воде с потреблением кислорода (респираторные сенсоры). При отсутствии органических соединений растворенный кислород диффундируется через слой микроорганизмов и частично поглощается дыханием микроорганизма.

Для эффективной работы БПК-сенсоров микроорганизм должен метаболизировать широкий спектр субстратов и поддерживать их метаболическую активность. Несмотря на достаточно активные исследования в области БПК-амперометрических биосенсоров до настоящего времени не до конца решены такие проблемы, как иммобилизация микроорганизмов и клеток, сохраняющая их жизнеспособность, чувствительностью. интерпретация сигнала сенсора, управление его микроорганизмов в сетчатую матрицу на основе поли винилового спирта, Вышеизложенное определяет актуальность темы диссертации Юдиной Н.Ю., посвященной изучению и созданию новых биосенсоров на основе дрожжевой культуры и ассоциации микроорганизмов для определения биохимического потребления кислорода.

Для достижения поставленной цели автором были поставлены и успешно решены задачи обоснования применения биологического материала для формирования биочувствительного элемента сенсоров, нового способа иммобилизации модифицированного Х-вин илии рролидоном, оценки выбора ассоциаций микроорганизмов для создания рецепторного слоя по сравнению с индивидуальными культурами или естественными ассоциациями 1активный ил), влияния рН, присутствия тяжелых металлов и электролитов на окислнтельную способность дрожжей, разработка методики оценки БПК с применением биосен сорного анализатора, разработка экспериментального образца сенсора и апробация его при анализе водных объектов.

Научная новизна диссертации обусловлена рядом позиций и сомнения не вызывает. Установлено, что при иммобилизации микроорганизмов в сетчатую структуру на основе поливи лилового спирта, модифицированного Х-ви нилл нрролндоном, позволяет сохранить жизнеспособность микроорганизмов и их катал итическую активность.

Структура матрицы подтверждена методом ЯМР-спектроскопии. Проведен сравнительный анализ характеристик амперометрических биосенсоров на основе индивидуальных микроорганизмов и ассоциаций микроорганизмов (естественных и искусственно составленных, с учетом субстратной специфичности). Впервые показано, что дрожжи способны окислять широкий круг органических соединений в присутствии высоких концентраций солей и ионов тяжелых металлов. О теоретической и практической значимости свидетельствуют разработанные автором новые способы иммобилизации целых клеток микроорганизмов в матрицу на основе поливинилового спирте, модифицированного Х-винилпирролидоном, обеспечивающие стабильность рецепторного слоя и пригодные для коммерческого использования. Биосенсоры кюветного типа для определения БПК, разработанные автором превосходят по чувствительности н экспрессности известные аналоги в РФ и за рубежом.

Результаты исследований позволили изготовить экспериментальный образец амперометрического биосенсора для определения БПК, разработана и атгестована в Госстандарте методика определения БПК с помощью биосенсорного анализатора. Диссертация Юдиной Н.Ю. изложена на 1б8 страницах текста, содержит бб рисунков и 24 таблицы. Она включает введение, 3 главы, выводы и список литературы, включающий 112 ссылок на работы отечественных и зарубежных авторов. Во Введении приведено обоснование актуальности темы исследования, основных положений, составляющих научную новизну, практическую значимость и положений, выносимых на защиту.

Приведена характеристика методологии проведенного исследования, структура диссертация, апробации полученных результатов и публикаций по тематике диссертация. В Главе 1 дана общая характеристика методов определения БПК, в том числе с применением биосенсоров. Описаны применяющиеся в настоящее время биосенсоры с учетом природы физического преобразователя и биологического материала, в том числе индивидуальных культур и ассоциаций микроорганизмов.

Значительное внимание уделено биохимии дрожжевых клеток. В обзоре обстоятельно охарактеризованы способы иммобилизации, в том числе с использованием гидрогелей. Следует отметить умение диссертанта выполнять критический анализ большого числа литературных источников- обзор характеризуется глубиной и высокой степенью обобщения. Проведенный анализ позволил Юдиной Н.Ю.

обосновать актуальность темы исследования и выделить новизну получаемых результатов в разрабатываемом направлении. Глава 2 «Экспериментальная часть» содержит информацию о применяемых при проведении исследования штаммов дрожжей, описаны методики синтеза сетчатой полимерной матрицы на основе поливинилового спирта, модифицированного Х- виннлпирролидоном н установления ее структуры методом ЯМР-спектроскопии и топографии поверхности, содержащей и не содержащей клетки микроорганизмов с помощью сканирующего электронного микроскопа, Подробно описана методика иммобилизации дрожжей и процедура измерения отклика сенсора с применением многофункционального анализатора рН-метра-иономера-БПК-термооксиометра на основе кислородного электрода Кларка.

Здесь хотелось бы отметить широкий спектр применяемого современного оборудования, использование которого подтверждает достоверность результатов, приведенных в диссертации. Глава 3 «Результаты и обсуждение» включает 8 разделов. В части 3.1. описан процесс выбора биологического материала на основе индивидуальных культур микроорганизмов, способных окислять органические субстраты в природных и сточных водах. Оценена субстратная специфичность дрожжевых культур и отклики сенсоров, в которых они использовались в качестве чувствительных элементов. Охарактеризована устойчивость иммобилизованных микроорганизмов.

Особенно интересны исследования 1раздел 3.2,) по составлению искусственных ассоциаций микроорганизмов с целью расширения перечня окисляемых субстратов. Показано, что главным препятствием к практическому внедрению БПК-сенсоров на основе ассоциаций микроорганизмов является нестабильность их состава.

Для иммобилизации микроорганизмов предложена матрица на основе гидрогеля поли винилового спирта, модифицированного Х-винилпирролидоном (раздел 3.3.), обеспечивающую высокую емкость, хорошую диффузию субстратов и продуктов окисления, устойчивость в водных средах.

Сетчатая структура полимера и механизм протекания реакции подтверждены методом ЯМР и ИК-спектроскопии. Разработан способ иммобилизации дрожжей В.'латепй ВКМ У-2482 и ассоциации микроорганизмов в полимерную матрицу (разделы 3.4 и 3.5), Методом сканирующей электронной микроскопии изучена топография рецепторного слоя. Получены гиперболические зависимости отклика сенсора от БПК, которые были аппроксимированы с помощью уравнения Михаэлиса — Ментон.

Для снижения ошибок анализа предложено использовать линейный участок градунровочной кривой, ограниченный кажущейся константой Михаэлиса. Рассчитаны и сопоставлены характеристики БПК-сенсоров на основе ассоциаций микроорганизмов, активного ила с очистных сооружений и дрожжевой культуры 22Ьалзелй. И, наконец, в разделе 3.5 проанализировано влияние состава н характеристик исследуемых проб на окислительную способность дрожжей ОеЬагуотусез Ьапзепй ВКМ У-2482 и ассоциации микроорганизмов О. апуига, А.

ааелииюгапз, 22 Нагиеий (рН, температура, электролиты, ионы тяжелых металлов). Сенсоры апробированы при анализе реальных образцов природных, технологических н сточных вод (раздел 3.7). Использованию результатов исследования для создания экспериментального образца биосенсорного анализатора БПК «Эксперт — 009» посвящен раздел 3.8. Сформулированы основные результаты, использованные для создания высокоэффективного биокатализатора, описана конструкция прибора, включающего кислородный датчик. Разработан экспериментальный образец амперометрического биосенсорного анализатора для экспресс-определения БПК «Эксперт-009».

Характеризуя диссертацию в целом, можно сделать вывод о том, что Юдина Н.Ю. выполнила большое по объему и результативности исследование, относящееся к актуальной области биотехнологии. Диссертант владеет достаточным объемом научнотехнической информации, способен планировать и осуществлять экспериментальные исследования, правильно интерпретировать полученные результаты. Научные положения и заключения, сформулированные в диссертации, обоснованы и базируются на большом объеме экспериментальных исследований, выполненных на современном аналитическом оборудовании, поэтому сомнения не вызывают. Сделанные по диссертации выводы корректны и достаточно обоснованы.

Вместе с тем по работе имеется ряд вопросов„не влияющих на общую положительную оценку. 1. Замечания по оформлению диссертации и автореферата. Главу 1 правильнее было бы назвать «Обзор литературы», а не «Литературный обзор». Во введении было бы неплохо показать степень разработанности темы исследования, личный вклад автора, отразить методологию и методы исследования 2. Только из текста можно сделать вывод о принадлежности линейных зависимостей откликов сенсоров на основе различных биочувствительных элементов от БПКз, из рис.48 это непонятно.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации