Автоматизированная установка для получения многослойных микроячеистых полиэлектролитных нанопокрытий с биологически активными материалами

Полезная модель относится устройству для изготовления подложек, содержащих микрокапсулы с биологически активными материалами на основе микроячеистых полиэлектролитных нанопокрытий.

Технической задачей является расширение возможности установки за счет параллельного нанесения полиионных слоев и слоев микрокапсул при одновременном формировании нескольких многослойных покрытий на подложках.

:Установка содержит перемещаемую относительно резервуаров с растворами полиэлектролитов платформу, на которой размещены от 1 до М держателей подложек, узел для нанесения микрокапсул, содержащий от 1 до М распределительных головок, по меньшей мере, один контейнер с эмульсией, содержащий микрокапсулы с биологически активными компонентами, резервуар с растворителем органоминеральных ядер микрокапсул. При этом резервуары с полиионными растворами, промывочным раствором и растворителем ядра микрокапсул и узел нанесения микрокапсул установлены на основании параллельно оси, вдоль которой перемещается платформа, в верхней части платформы над поверхностью резервуаров размещены поворотные оси, выполненные с возможностью их возвратно-поступательного вращения на угол от 0 до 360 градусов. На поворотных осях закреплены держатели с подложками. Распределительные головки закреплены неподвижно или с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль центральных осей подложек и размещены над рабочей поверхностью подложек при нанесения микрокапсул на подложки. Материал биологически активного вещества, входящего в микрокапсулу, выбирают из группы, состоящей из белков, ферментов, антител, фрагментов ДНК.. 1 н.з., 2 з.п., 6 ил.

Автоматизированная установка для получения многослойных микроячеистых полиэлектролитных нанопокрытий с биологически активными материалами.

Область техники

Полезная модель относится к области изготовления подложек, содержащих микрокапсулы с биологически активными материалами на основе микроячеистых полиэлектролитных нанопокрытий.

Уровень техники

Известен патент RU 2369386 [1] на ультратонкое полимерное покрытие, способ его изготовления и ферментативный биосенсор на его основе. Ультратонкое полимерное покрытие, состоит из чередующихся слоев поликатионов и полианионов, между которыми находится один или несколько слоев полиэлектролитных капсул, содержащих молекулы биологически активного материала, например, фермента. Для изготовления покрытия наносят полиэлектролитные слои на твердую подложку произвольной формы, размещают один или нескольких слоев полиэлектролитных микрокапсул, наносят защитное покрытие состоящее из полиэлектролитных слоев. Данное изобретение не рассматривает возможность одновременного изготовления нескольких ферментативных биосенсоров в одних и тех же условиях для повышения воспроизводимости диагностики.

Наиболее близким к предлагаемому решению является техническое решение, которое приведено в патенте на полезную модель RU 52657 [2]. В патенте описывается конструкция автоматизированной установки для получения наноразмерных слоев методом полиионной сборки. Автоматизированная установка содержит держатель подложки, на которую наносятся слои, держатель подложки выполнен с возможностью перемещения, блок- управления, сосуды для растворов различного состава для последовательного погружения в них подложки. Держатель сосудов выполнен с возможностью перемещения сосудов относительно друг друга и выполнен в виде барабана с гнездами для сосудов, вращающегося относительно держателя подложки. Держатель подложки вертикально перемещается относительно держателя сосудов. Барабан во время промывки и/или нанесения слоев, может совершать возвратно-вращательные перемещения. Блок управления состоит из компьютера, соединенного с электронной схемой управления перемещением держателей. Конструкция полезной модели предусматривает наличие только одного держателя подложки и предусматривает только вертикальное перемещение держателя подложки, что не позволяет использовать данную установку для нанесения на поверхность подложки микрокапсул для формирования ферментативного биосенсора.

Задачей настоящего технического решения является расширение возможности установки за счет параллельного нанесения полиионных слоев и слоев микрокапсул при одновременном формировании нескольких многослойных покрытий на подложках.

Другой задачей является обеспечение воспроизводимости диагностики при использовании партии подложек, снабженных многослойной подложкой на основе микрокапсул, изготовленных в одних и тех же условиях.

Следующей задачей является сокращение времени изготовления многослойных покрытий с высокой биологической, например ферментной, активностью.

Поставленные задачи достигаются тем, что в автоматизированную установку для получения многослойных микроячеистых полиэлектролитных нанопокрытий с биологически активными материалами, содержащей резервуары с растворами полиэлектролитов и раствором для промывки, держатель подложки и узел управления положения подложки, систему для автоматического управления, содержащей компьютер дополнительно введены а) перемещаемую относительно резервуаров с растворами полиэлектролитов платформу, на которой размещены от 1 до М держателей подложек, б) узел для нанесения микрокапсул, содержащий от 1 до М распределительных головок, в) по меньшей мере, один контейнер с эмульсией, содержащий микрокапсулы с биологически активными компонентами, г) резервуар с растворителем органоминеральных ядер микрокапсул. При этом резервуары с полиионными растворами, промывочным раствором и растворителем ядра микрокапсул и узел нанесения микрокапсул установлены на основании параллельно оси, вдоль которой перемещается платформа. В верхней части платформы над поверхностью резервуаров размещены поворотные оси, выполненные с возможностью их возвратно-поступательного вращения на угол от 0 до 360 градусов, на поворотных осях закреплены держатели с подложками. Распределительные головки закреплены неподвижно или с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль центральных осей подложек и размещены над рабочей поверхностью подложек при нанесения микрокапсул на подложки. Жидкостные каналы распределительных головок соединены с выходами контейнеров, содержащих эмульсию микрокапсул с возможностью управления потоком эмульсии с помощью электропневматических кранов, электрические входы которых подключены к выходам узлов управления, входящих в систему автоматического управления. Система автоматического управления дополнительно содержит узлы управления двигателями, которые обеспечивают возможность возвратно-поступательного перемещения платформы, угловое положение подложек и положение распределительных головок относительно рабочей поверхности подложек. Система дополнительно содержит узел преобразователя сигналов, вход которого подключен к выходу датчика положения платформы, а выход соединен с шиной передачи данных на компьютер. Другим аспектом полезной модели является то, что материал биологически активного вещества, входящего в микрокапсулу, выбирают из группы, состоящей из белков, ферментов, антител, фрагментов ДНК.

Перечень фигур

Фиг.1 Структурная схема установки для формирования подложек с многослойным ферментативным покрытием

Фиг.2 Пример размещения подложки, распределительной головки и резервуара с полиионным раствором.

Фиг.3 Фрагмент сечения подложки, с размещенной на ее поверхности многослойной конструкцией, состоящей из полиэлекторолитных мультислоев и микрокапсул.

Фиг.4 Формы биологически активных зон, размещенных на подложке. Где: а) круглая форма, б) линейная форма.

Фиг.5 Схема управления поворотными осями с закрепленными на них подложками. Где: а) подложка представляет собой прямоугольный слайд; б) подложка имеет трапециидальную форму.

Фиг.6 Структурная схема подключения электропневматических кранов, реверсивных двигателей к блокам компьютерной системы.

Перечень сокращений:

ПСС - полистиролсульфонат

ПААГ- полиаллиламин гидрохлорид

ПЭИ - полиэтиленимин

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота,

ЭГТА - этиленгликольтетрауксусная кислота

Описание полезной модели

Установка содержит основание 1, подложки 2 для нанесения мультслоя 3, держатели с зажимом подложек 10, систему управления положением подложек, в которую входят: платформа 20, на которой крепятся поворотные оси 23, передаточный узел 24, первый реверсивный двигатель 25 для управления перемещения платформы 20,

второй реверсивный двигатель 26 для управления поворотом подложек 2. Установка содержит резервуары 35 -37 для нанесения полиионных слоев на подложки, резервуар 38 для промывки подложек и резервуар 39, для удаления твердого ядра из микрокапсул. В состав установки входит система подачи эмульсии микрокапсул, которую составляют контейнеры 41 с эмульсией микрокапсул, жидкостные коммуникации 42, держатель распределительных головок 40, по меньшей мере, одна распределительная головка 43, механизм перемещения распределительных головок 44, третий реверсивный двигатель 45, для управления перемещения распределительной головки, а также электропневматические краны 46. Кроме этого, установка содержит систему автоматического управления на основе компьютера 50, снабженного дисплеем 51и подключенного к узлам управления 53 -56.

В отличие от патента RU 52657, резервуары с полиионными растворами и раствором для промывки размещены не на вращающемся барабане, а установлены на неподвижном основании 1, на котором укреплен держатель 40 распределительных головок 43 и размещены резервуары 35-37 с полиионными растворами, раствором для промывки 38, и резервуар 39 с раствором ЭДТА или ЭГТА. (см. фиг.1). Это позволяет упростить конструкцию крепления резервуаров и упростить доставку расходуемых материалов в контейнеры за счет жидкостных коммуникаций.

Элементы конструкции платформы 20 обеспечивают возможность ее возвратно-поступательного перемещения относительно распределительных головок 43 и резервуаров 35-39. С этой целью на основании 1 укреплен первый реверсивный двигатель 25, который через передаточный механизм 21 управляет положением платформы 20. Для повышения надежности работы системы на платформе 20 укреплен датчик положения платформы 57, выход которого подключен ко входу 60 преобразователя сигналов 56, выход преобразователя связан с шиной передачи данных на компьютер 50. Передаточный механизм 21 может быть выполнен или на основе направляющих с нанесенными зубьями или на основе бесконечного ремня, содержащего зубья, способные к зацеплению с приводным зубчатым колесом, размещенным на двигателе 25.

Возвратно-поступательное перемещение платформы 20, позволяет быстро и точно устанавливать положение подложек 2 над соответствующим резервуаром, с выбранным полиионным или промывочным раствором или точно устанавливать подложки 2 под распределительными головками 43 (см. фиг.1и фиг.2).

На фиг.2 приведен вид, на котором показано размещение поворотных осей 23 с подложкой 2, закрепленной в держателях 10 под распределительной головкой 43. Поворотные оси 23 через передаточный узел 24 связаны со вторым реверсивным двигателем 26. В зависимости от типа передаточного узла 24 в качестве элементов, закрепленных на поворотных осях 23, могут быть использованы шестерни, зубчатые колеса, винтовые элементы, муфты. Поворотные элементы обеспечивают одновременный поворот от 1 до М твердых подложек 2 в диапазоне от 0 до 360°, в направлении по часовой и против часовой стрелки. Для повышения надежности передаточный узел может быть снабжен датчиком угла поворота (на фиг.2 не показан).

На фиг.3 показан фрагмент сечения подложки 2 с нанесенной на ее поверхности многослойной конструкции, состоящей из полиэлекторолитных мультислоев 5, 7 и размещенных между ними микрокапсул 6, содержащих биологически активные вещества. Мультислои и микрокапсулы формируют многослойное покрытие 3.

Установка содержит от 1 до М контейнеров 41 содержащих по меньшей мере один тип суспензии микрокапсул. Подача растворов из контейнеров осуществляется пневматически и управляется электропневматическими кранами 46 (см. фиг.6). Под действием воздушного давления эмульсия с микрокапсулами 6 перемещается по жидкостным линиям 42 в распределительные головки 43. Распределительная головка 43 может быть закреплена неподвижно относительно узла ее крепления или перемещаться по траектории, которая параллельна центральной оси подложек 2. Распределительная головка 43 имеет множество жидкостных выходов для распределения эмульсии микрокапсул по поверхности подложки 2. Состав и расположение жидкостных выводов головки зависит от решаемых задач и может составлять от единиц до нескольких сотен. Распределение микрокапсул по поверхности подложки осуществляется за счет параллельного нанесения большого количества отдельных капель, которые могут сливаться и формировать общий рабочий слой микрокапсул.

Распределительная головка 43 может содержать жидкостные выходы суспензии микрокапсул сгруппированные в структурированные группы. Эти группы выходов могут распределять эмульсию с микрокапсулами в виде прямоугольных, круглых 8, или линейных 9 рабочих зон, по меньшей мере, с одним или несколькими типами микрокапсул содержащими одинаковые или разные биологически активные материалы. Примеры таких зон приведены на фиг.4 а), б).

В другом варианте распределительная головка 43 может распределять микрокапсулы не на всей поверхности подложки, а только в ее части, но с более высокой точностью. В этом случае возможен вариант, когда положение распределительной головки шаг за шагом непрерывно изменяется вдоль центральной оси подложки 2 с помощью механизма 44 и двигателя 45. Позиционирование осуществляется за счет подачи управляющих сигналов на вход 61 третьего реверсивного двигателя 45 от управляющего узла 55, выход которого подключен ко входу интерфейса компьютера 50. Перемещение распределительной головки 43 возможно обеспечить с помощью зубчатой, или винтовой передачи механизма 44.

При этом управляющая программа вырабатывает команды на подачу сигналов определяющих позиционирование распределительной головки 43 и скорость ее перемещения над поверхностью подложки 2. Таким образом, возможно более равномерно нанести микрокапсулы по рабочей поверхности подложки 2, что позволяет использовать меньшее количество фермента, размещенного в микрокапсулах 6 и обеспечит воспроизводимость изготовления подложек с биологически активными микрокапсулами.

Таким образом, многослойное покрытие 3 может наноситься на всю поверхность подложки 2 или иметь матричную или линейчатую структуру. При матричной структуре поверхность разбивается на зоны 8, пространственно разделенные друг относительно друга и имеющие структуру из строк и столбцов. При линейчатой структуре микрокапсулы наносятся либо виде строк 9, либо виде столбцов. Все формируемые кластеры на поверхности подложки могут иметь один и тот же тип микрокапсул с одним и тем же типом биологически активного вещества. Возможен вариант, при котором разные кластеры, нанесенные на поверхность, содержат разные типы биологически активных веществ, с этой целью используют разные типы микрокапсул и увеличивают количество контейнеров 41 для хранения микрокапсул.

Работает устройство следующим образом. Оператор выбирает параметры режимов работы установки при формировании многослойного покрытия 3 на поверхности подложки 2, включающей этапы нанесения полиэлекторолитных слоев 5-7 на подложку 2, нанесения микрокапсул 6 с биологически активными компонентами, нанесения полиэлектролитных слоев 5 для защиты микрокапсул, удаление в растворителе ядер в микрокапсулах 6.

Оператор определяет количество и время нанесения полиэлектролитных слоев на подложки, время и количество промывок, количество слоев микрокапсул, количество и время нанесения полиэлектролитных слоев наносимых на слой микрокапсул, а также время удаления ядер из микрокапсул и другие параметры цикла формирования готовой многослойной конструкции. Оператор заносит данные о режимах работы и количестве циклов в память компьютера или микропроцессорного устройства. Система управления устройством может быть снабжена отдельным или встроенным дисплеем 51, на котором отражается выполняемый этап работы. Дополнительно система содержит клавиатуру для ввода параметров. Возможно введение параметров с помощью сенсорного устройства, например совмещенного с дисплеем. Система может быть снабжена звуковым устройством 52 для включения звукового сигнала в случае выхода работы системы за пределы режимов работы. Устройство может быть дополнительно снабжено возможностью подключения дополнительной памяти на флеш системах или оптических дисках. Может быть использован любой тип устройства подходящий для управления процессом.

На начальном этапе оператор устанавливает выбранный тип подложки 2 в держатели с зажимом 10 на поворотных осях 23. По командам программы на управляющий узел 55 с его выходов поступают сигналы на включение реверсивных двигателей 25, 26, 45, которые управляют положением платформы 20, поворотом подложек 2, положением распределительной головки 43. В исходном состоянии подложки 2 размещены горизонтально, что не препятствует перемещению платформы 20 с закрепленными на ней подложками 2 над поверхностью резервуаров 35-39. В начале этапа нанесения на поверхность подложки 2 раствора ПЭИ платформа 20 по команде управляющего блока 60 перемещается с помощью первого реверсивного двигателя 25 в положение, при котором все подложки устанавливаются над резервуаром 35. Включается второй реверсивный двигатель 26, который управляет положением поворотных осей 23, через передаточный узел 24. При повороте оси 22 подложки 2 из горизонтального положения перемещаются по направлению против часовой стрелки в раствор ПЭИ и могут быть установлены либо под углом либо параллельно горизонтальной поверхности, как это изображено на фиг.2 а),б), в). Подложку погружают в водный раствор полиэлектролита ПЭИ с концентрацией 0,5-1 мг/мл в 0,5 М NaCl на 15 мин

После завершения этапа нанесения ПЭИ на поверхность подложек 2 устройство включает двигатель 26 и, за счет реверса мотора, оси 22 поворачиваются в обратном направлении и возвращают положение подложек 2 в верхнее состояние.

На втором этапе проводят двухкратную промывку поверхности подложек 2. Устройство включает двигатель 25, который перемещает платформу 20 к резервуару 38 с промывочным раствором и далее программа включает управление поворотом осей 23, которые устанавливают положение подложек 2 в промывочном растворе. Для удаления остатков несвязанного полиэлектролита промывка осуществляется в растворе 0,1 М NaCl. Количество промывок определяется программой. Промывочный раствор может меняться за счет ввода нового раствора в контейнер 38 и удаления отработанного раствора с помощью управления жидкостных кранов 47, 49 сигналами, поступающими на электрические входы кранов с выходов 67, 68 управляющего узла 53. При этом новый промывочный раствор поступает из контейнера 31 при открытии жидкостных кранов 47 и 49 и включения насоса 48 на слив отработанной жидкости.

Цикл промывки завершается возвращением подложек 2 в верхнее положение, как это описано ранее. На третьем этапе устройство перемещает платформу 20 и устанавливает подложки над резервуаром 36 с раствором полистиролсульфоната (ПСС). Подложки 2 погружаются в водный раствор полиэлектролита ПСС с концентрацией 0,5-1 мг/мл в 0,5 М NaCl на 15 мин. На четвертом этапе устройство осуществляет перемещение платформы 20 и установку подложек 2 над резервуаром 38 с промывочным раствором. Промывку подложек 2, осуществляется в тех же условиях, как это описано ранее в описании второго этапа. На пятом этапе устройство автоматически наносит на поверхность подложек раствор полиаллиламин гидрохлорида (ПААГ). Устройство перемещает платформу 20 и устанавливает подложки над резервуаром 37 с раствором ПААГ. Подложки 2 из верхнего положения опускаются в раствор ПААГ с концентрацией 0,5-1 мг/мл в 0,5 М NaCl на 15 мин. После нанесения слоя на подложки 2, они возвращаются в верхнее положение.

На шестом этапе на поверхность подложек 2 происходит нанесение раствора микрокапсул. Для этого платформа 20 перемещается с подложками 2 в зону, где установлен держатель 40 с распределительными головками 43. Платформа 20 устанавливается таким образом, чтобы в зоне действия распределительной головки 43 была установлена, по меньшей мере, одна из выбранных подложек 2.

При нанесении раствора микрокапсул на поверхность выбранной подложки 2 по команде процессора 50 через управляющий узел 54 и его выходы 64, 65 подаются команды на электропневматические клапаны 46, которые открывают доступ давления воздуха, по меньшей мере, в один из контейнеров 41 с раствором микрокапсул. Давление газа осуществляет подачу эмульсии микрокапсул через жидкостное соединение 42 на распределительную головку 43. В качестве систем распределения эмульсии микрокапсул из контейнера 41 возможно использовать шприцевые дозаторы и другие системы распределения дозированных объемов.

Биологически активное вещество, входящее в микрокапсулу, выбирают из группы, состоящей из белков, ферментов, антител, фрагментов ДНК. Дополнительно на микрокапсулы могут быть иммобилизированы флуоресцентные или колориметрические красители.

Возможны несколько вариантов нанесения микрокапсул в зависимости от комплектации устройства. Устройство может содержать одну или с несколько распределительных головок. Распределительные головки могут быть закреплены неподвижно для нанесения микрокапсул на всю поверхность подложек. В этом варианте распределительная головка имеет площадь вывода микрокапсул равную рабочей зоне на подложке. В другом варианте распределительная головка наносит микрокапсулы за один шаг на ограниченном пространстве рабочей зоны подложки, в этом случае головка может быть сопряжена с механизмом перемещения 44 распределительной головки 43 над поверхностью подложки 2 с помощью третьего реверсивного двигателя 45. для управления возвратно поступательным перемещением головки 43.

Отдельные рабочие зоны могут быть выполнены кластерами (см. фиг.4) в форме прямоугольника, круга 8, многоугольника и других форм. Предпочтительно размер кластеров выбирают в пределах от 0,1 мм до 1 см. Рабочие зоны могут быть выполнены в виде полос 9, размещенных параллельно или перпендикулярно центральной оси плоской подложки 2. В зависимости от требований, количество отдельных кластеров может составлять от 2 до нескольких сотен.

При использовании одной распределительной головки слой микрокапсул наносят последовательно, от первой подложки, до последней управляя положением платформы 20 относительно распределительной головки 43.

Более предпочтительно использовать вариант устройства, в котором установлено максимальное количество распределительных головок равное количеству обрабатываемых подложек. В этом случае процесс нанесения раствора микрокапсул происходит за один этап для всех подложек.

На последующих этапах формирования многослойной конструкции устройство наносит на поверхность слоев микрокапсул несколько полиионных слоев 5 для защиты микрокапсул 6 от внешнего воздействия. Эти этапы проводятся аналогично, как это описано в процедурах по последовательному нанесению слоев ПААГ- ПСС-ПААГ. В зависимости от количества слоев, наносимых на поверхность микрокапсул, оператор устанавливает и заносит в программу количество перемещений платформы 20 между резервуарами 35-37 и резервуаром с промывочным раствором 38.

На заключительной стадии изготовления подложек с многослойным покрытием, включающим микрокапсулы, по команде программы осуществляется растворение органоминеральных ядер внутри микрокапсул, содержащих включенные в них биологически активные вещества. С этой целью, в соответствии с программой управления устройством, платформа 20 подводит подложки 2 в зону, в которой установлен резервуар 39 с растворителем ЭДТА или ЭГТА.

Подается команда на перемещение подложек 2 из верхнего положения в нижнее положение, при котором поверхность многослойного покрытия контактирует с растворителем (см. фиг.5). При растворении органоминеральных ядер для вывода низкомолекулярных компонентов ядер в растворитель, система управления положения подложек устанавливает подложки лицом вниз под углом от 0 до 90 градусов по отношению к горизонтальной поверхности, как это показано на фиг.5 а), б). Резервуар 39 может быть снабжен мешалкой для повышения эффективности растворения органоминеральных ядер внутри микрокапсул.

Для более быстрого обеспечения высыхания, поверхности наносимых мультислоев основание 1 вместе с размещенными на нем резервуарами 35 - 39 платформой 20 и держателем распределительных головок 40 могут быть установлены в термостатируемый объем с температурой 30 - 37° С, с возможностью рециркуляции воздуха.

В качестве материала подложки 2 могут быть использованы прозрачные или непрозрачные материалы. Прозрачные материалы входят в группу, состоящую из стекла и его модификаций, пластмасс. В качестве непрозрачных материалов могут быть использованы керамические, металлические и комбинированные материалы. В качестве металлов может быть использован титан или металл с покрытием из инертных материалов. Подложка может быть выполнена из склеенных между собой материалов. Толщина подложки может составлять от 0,1 мм до 10 мм.

Возможно осуществление нанесения многослойного покрытия с микрокапсулами на гибкие подложки. При этом гибкие подложки предварительно размещают на твердой подложке, например с использованием пленок с двухсторонним клеевым покрытием. После нанесения биологически активного покрытия на гибкую подложку 2 она отсоединяется от пленки с клеевым покрытием, размещенной на твердой подложке. В качестве материала гибких подложек можно использовать разные типы пластических материалов с высокой степенью адгезии к полиионным покрытиям. В качестве материала пленок с двухслойным клеевым покрытием можно использовать пленки фирмы 3М

Устройство может быть ориентировано на производство подложек, которые могут быть использованы при измерении рН внутри замкнутого объема, например в пробирках или кюветах разной формы. Горизонтальное сечение такого измерительного объема может соответствовать форме круга, треугольника, прямоугольника, или многоугольника. При измерении рН стандартными цилиндрическими датчиками рН в замкнутый объем, вводят, по меньшей мере, одну подложку с многослойным покрытием 3 той формы, которая соответствует внутреннему объему пробирки или кюветы. При этом многослойное покрытие 3 должен быть обращено к поверхности рабочей части рН электрода.

В зависимости от условий применения подложек устройство может наносить многослойное покрытие 3 на подложки разной формы. На фиг.5 приведены примеры двух типов подложек 2, которые входят в группу, состоящую: из плоских подложек любой формы, например, в виде прямоугольных слайдов 2 (фиг.5 а); из подложек, рабочая поверхность которых может принимать цилиндрическую или параболическую формы; из подложек уголковой формы, из подложек трапециидальной формы 4 (фиг.5б). При нанесении слоя микрокапсул, устройство позволяет осуществить возвратно поступательное движение подложек, обеспечивая лучшее распределение микрокапсул по поверхности подложек 2.

Нанесение суспензии микрокапсул на плоскую поверхность подложек 2 может осуществляться параллельно по всей поверхности подложки с помощью распределительной головки 43. Нанесение суспензии на подложки трапециидальной формы 4 производят в три этапа. На первом наносят суспензию на среднюю часть подложки, установленную в горизонтальной плоскости, затем после подсыхания нанесенного слоя подложку 4 поворачивают в направлении против часовой стрелки, так, чтобы в горизонтальном положении установить первую часть подложки 4 и нанести на нее раствор суспензии с микрокапсулами. Затем подложку поворачивают по часовой стрелке и устанавливают в горизонтальное положение вторую часть подложки 4 и наносят на нее слой микрокапсул 6. Аналогично суспензия микрокапсул наносится на подложку треугольной формы, состоящую из двух плоских поверхностей. На подложку параболической формы суспензия микрокапсул наносится последовательно друг за другом продольными секторами за счет поворота подложки на угол, соответствующий ширине наносимого сектора.

Рассматриваемое устройство можно применить при нанесении многослойного покрытия 3 на подложки других форм. Например, на подложки, у которых с обратной стороны закреплены полевые транзисторы, используемые в качестве датчиков рН.

Следует учесть, что вариант, изложенный в настоящем описании, относятся к одному из вариантов импульсного перемещения раствора микрокапсул через жидкостные коммуникации 42 соединяющие выход контейнеров 41 с входом распределительной головки 43 последующего нанесения микрокапсул на поверхности подложек. Данный вариант включает, но не ограничивает других способов перемещения эмульсии микрокапсул из контейнера на поверхность подложки.

Промышленная применимость

Устройства расширяет технологические возможности автоматической обработки подложек разных габаритов и формы при нанесении многослойного покрытия с различной конфигурацией по количеству полиионных слоев и типов микрокапсул. Устройство характеризуется компактностью и простой обслуживания.

Конструкция устройства и способ его работы позволяют достичь новые технические возможности, которые заключаются в параллельной обработке множества подложек, возможности нанесения многослойного покрытия на поверхности сложной формы представляющие собой трапециидальные, уголковые, цилиндрические формы. Устройство позволяет наносить покрытия на движущиеся подложки, наносить микрокапсулы на полную поверхность подложек, или формировать матричные структуры кластеров круглой, прямоугольной, квадратной формы, а также формировать линейчатые кластеры. При этом в отдельных кластерах микрокапсулы могут содержать один тип ферментов или в каждом отдельном кластере используют микрокапсулы, содержащие разные типы ферментов, что позволяет использовать устройство для изготовления подложек с биологически активными материалами для широкого спектра диагностических структур.

Литература

1.Монтрель М. М. и др. УЛЬТРАТОНКОЕ ПОЛИМЕРНОЕ ПОКРЫТИЕ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ БИОСЕНСОР НА ЕГО ОСНОВЕ. Патент RU 2369386 (10.10.2009).

2. Горин Д. А. и др. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ ПОЛИИОННОЙ СБОРКИ. Патент на ПМ RU 52657 (10.04.2006).

1. Автоматизированная установка для получения многослойных микроячеистых полиэлектролитных нанопокрытий с биологически активными материалами, содержащая резервуары с растворами полиэлектролитов и раствором для промывки, держатель подложки и узел управления положения подложки, систему для автоматического управления, содержащую компьютер, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит: а) перемещаемую относительно резервуаров с растворами полиэлектролитов платформу, на которой размещены от 1 до М держателей подложек, б) узел для нанесения микрокапсул, содержащий от 1 до М распределительных головок, в) по меньшей мере, один контейнер с эмульсией, содержащей микрокапсулы с биологически активными компонентами, г) резервуар с растворителем органоминеральных ядер микрокапсул, при этом резервуары с полиионными растворами, промывочным раствором и растворителем ядра микрокапсул и узел нанесения микрокапсул установлены на основании параллельно оси, вдоль которой перемещается платформа, в верхней части платформы над поверхностью резервуаров размещены поворотные оси, выполненные с возможностью их возвратно-поступательного вращения на угол от 0 до 360°, на поворотных осях закреплены держатели с подложками, при этом распределительные головки закреплены неподвижно или с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль подложек и размещены над рабочей поверхностью подложек при нанесения микрокапсул на подложки, при этом жидкостные каналы распределительных головок соединены с выходами контейнеров, содержащих эмульсию микрокапсул с возможностью управления потоком эмульсии с помощью электропневматических кранов, электрические входы которых подключены к выходам узлов управления, входящих в систему автоматического управления, где система автоматического управления дополнительно содержит узлы управления двигателями, которые обеспечивают возможность возвратно-поступательного перемещения платформы, угловое положение подложек и положение распределительных головок относительно рабочей поверхности подложек, система дополнительно содержит узел преобразователя сигналов, вход которого подключен к выходу датчика положения платформы, а выход соединен с шиной передачи данных на компьютер.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подложку изготавливают из пластмасс, металлов, керамики, стекла толщиной от 0,1 мм до 10 мм.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что материал биологически активного вещества, входящего в микрокапсулу, выбирают из группы, состоящей из белков, ферментов, антител, фрагментов ДНК.