MEMBRÁNY AMPEROMETRICKÝCH SENSORŮ



Podobné dokumenty
Potenciometrie. Obr.1 Schema základního uspořádání elektrochemické cely pro potenciometrická měření

Chemie - 2. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

BIOKATALYZÁTORY I. ENZYMY

% STĚNY OKNA INFILTRA STŘECHA PODLAHA 35 CE % 20 25% 15 20% 10 10% 10% 5

Výhody a nevýhody extrudovaného polystyrenu. Citlivý na vyšší teplotu (+75 C) Cena

TRUBKA COBRAPEX S KYSLÍKOVOU BARIÉROU

Zapomeňte na vodní kámen

Biogeochemické cykly vybraných chemických prvků

Fototermika a fotovoltaika [1]

Uspořádání vaší fermentace

Rozdělení metod tlakového odporového svařování

Adsorpční. sušič. CONCEPT WVModular

Kelacyl 100 mg/ml injekční roztok pro skot a prasata 100 ml

Využití enzymů pro analytické a výzkumné účely

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

BC1S jeden topný had BC2S dva topné hady (solární aplikace)

Zdroje světla žárovky, zářivky

ORGANICKÁ CHEMIE úvod

Cytologie cvičení č. 6

Krevní plazma organické a anorganické součásti, význam minerálů a bílkovin krevní plazmy. Somatologie Mgr. Naděžda Procházková

Oxidy. Názvosloví oxidů Některé významné oxidy

EURO-ŠARM SPOL. S R.O. Přehled produktů s návody k použití

KLADENÍ VEDENÍ. VŠB TU Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra obecné elektrotechniky

PŘÍBALOVÁ INFORMACE INFORMACE PRO UŽÍVATELE. Aminoplasmal Hepa - 10% infuzní roztok

Slovník pojmů. z oblasti krizového řízení

Rozměry zrnitost zrnitost zrnitost zrnitost v mm ,6x6x x6x

vylučování odpadních látek (tělo by bylo schopno samo sebe otrávit) vylučování odpadu v těle

2. STANOVENÍ TEPELNÉ VODIVOSTI.

Pasivní dům Vějíř v Bystrci

Příloha č. 3 k rozhodnutí o prodloužení registrace sp.zn. sukls203045/2009 a příloha k sp.zn.: sukls243186/2010

sp.zn. sukls50128/2012 a sp.zn. sukls209283/2014

Výstupy - kompetence Téma - Učivo Průřezová témata,přesahy - pracuje bezpečně s vybranými dostupnými a běžně používanými Úvod do chemie

PŘÍBALOVÁ INFORMACE: INFORMACE PRO UŽIVATELE. Clotrimazol AL 200 vaginální tablety clotrimazolum

OSUD NOVÝCH ENVIRONMENTÁLNÍCH POLUTANTŮ V EKOSYSTÉMU

Všeobecně lze říci, že EUCOR má několikanásobně vyšší odolnost proti otěru než tavený čedič a řádově vyšší než speciální legované ocele a litiny.

JOHNSON CONTROLS PARTS CENTER Olej Sabroe S68 pro průmyslové chlazení

Chemie. 3. období 9. ročník. Očekávané výstupy předmětu. Vyučovací předmět: Období ročník:

Předmět: C H E M I E. 08-ŠVP-Chemie-1, 2, 3, 4 strana 1 (celkem 8)

STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE

3.01 Adsorpce na aktivním uhlí co dokáže uhlí(k). Projekt Trojlístek

MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE

ORGANICKÁ CHEMIE Laboratorní práce č. 7

Technologický list. Ochranný systém na fasády proti agresivním škodlivým látkám v ovzduší a dešti

Akumulační nádrže. NAD, NADO 250, 500, 750, 1000 [1]

ANALERGIN NEO Potahované tablety 20 x 5 mg

doc. Ing. Martin Hynek, PhD. a kolektiv verze Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

VY_62_INOVACE_VK64. Datum (období), ve kterém byl VM vytvořen Červen 2012

EFEKTIVNÍ ENERGETICKÝ REGION JIŽNÍ ČECHY DOLNÍ BAVORSKO

V rámci předmětu Seminář z chemie jsou rozvíjena tato průřezová témata:

TECHNOLOGIE SKLA. Lubomír Němec

METODIKA PRO NÁVRH TEPELNÉHO ČERPADLA SYSTÉMU VZDUCH-VODA

Zásobenost rostlin minerálními živinami a korekce nedostatku. Stanovení zásobenosti rostlin živinami, hnojení, hnojiva a jejich použití

Superelastické stenty ze slitiny NiTi

AKUMULAČNÍ NÁDRŽE NAD, NADO 250, 500, 750, 1000 UKV 102, 300, 500. Tradice od roku 1956

Kluzná pouzdra KU - B10 samomazný kov

Provozní deník jakosti vody

Akumulační nádoby Technické informace

CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_OAD_3.AZA_20_SNIZOVANI EMISI. Opravárenství a diagnostika

MĚŘENÍ NA PŘÍSTROJI SALVIA. nejpřesnější určování postupu detoxikace

Vlastnosti vody a její vliv na provoz parních elektrických zvlhčovačů

* Kaly ze dna nádrží na ropné látky N * Kyselina chlorovodíková N * Kyselina fluorovodíková N * Jiné kyseliny N

SFP140B. Funkce. Verze. linea. PYROLYTICKÁ TROUBA, 60CM Bílé sklo Energetická třída A. EAN13: Display: Barevný TFT grahpic, TOUCH Screen

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Chemie laboratorní technika. Mgr. Dana Kňapová

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Příloha 5. Pracovní list z chemie. Úkol č. 1: Důkaz thiokyanatanových iontů ve slinách

Platné znění dotčených částí zákona o obalech s vyznačením navrhovaných změn. 1 Účel a předmět zákona

120/2002 Sb. ZÁKON. ze dne 8. března o podmínkách uvádění biocidních přípravků a účinných látek na trh a o změně některých souvisejících zákonů

Elektrochemické zdroje elektrické energie

Soli. ph roztoků solí - hydrolýza

a) Jaká je hodnota polytropického exponentu? ( 1,5257 )

Korozní odolnost titanu a jeho slitin

Elektrická polarizovaná drenáž EPD160R

A5-8 SPORAK "OPERA" MULTIFUNKČNÍ (DVĚ TROUBY) 150CM, NEREZ PLYNOVÁ VARNÁ DESKA

PRUŽNÉ SPOJKY PRO KANALIZACE, ODPADY, DRENÁŽE A VZDUCHOTECHNIKU

Molekulová absorpční spektrometrie (Spektrometrie ve viditelné a UV oblasti)

PROGRAM ELEKTRICKÉHO VYTÁPĚNÍ Q-TERMO. termo. vnitřní elektrické vytápění Q-TERMO

Příprava vrstev metodou sol-gel

PRACOVNÍ LIST HALOGENIDY VYPLŇ TABULKU POMOCÍ NÁSLEDUJÍCÍCH TEXTŮ, KŘÍŽKEM OZNAČ POLE BEZ ÚDAJŮ

21 SROVNÁVACÍ LCA ANALÝZA KLASICKÝCH ŽÁROVEK A KOMPAKTNÍCH ZÁŘIVEK

MOŽNOSTI POUŽITÍ ODKYSELOVACÍCH HMOT PŘI ÚPRAVĚ VODY

SFP130B-1. Funkce. linea. PYROLYTICKÁ TROUBA, 60CM Bílé sklo Energetická třída A. EAN13: Display: TFT grahpic.

Rekuperace rodinného domu

Bezpečnostní pokyny pro nakládání s vybranými nebezpečnými chemickými látkami na pracovištích PřF UP Olomouc. Látky vysoce toxické

ULTRA DRAIN RC. (mm) De 630/ DN 555 SDR 17 37,4 SN 16 hladká plnostěnná

Elektromagnetická odstředivá čerpadla MDF-L typ

Vítkovice výzkum a vývoj technické aplikace s.r.o. Pohraniční 693/31, Ostrava Vítkovice, Česká republika

SOUHRN ÚDAJŮ O PŘĺPRAVKU

DEMINERALIZAČNÍ FILTR Návod k použití

MLADINOVÝ KONCENTRÁT VÚPS

Příbalová informace: informace pro uživatele. APO-FINAS potahované tablety (finasteridum)

SOUHRN ÚDAJŮ O PŘÍPRAVKU 1. NÁZEV VETERINÁRNÍHO LÉČIVÉHO PŘÍPRAVKU. Metacam 0,5 mg/ml perorální suspenze pro kočky

OBKLADOVÁ FASÁDNÍ DESKA

SimOS. Jakub Doležal Radek Hlaváček Michael Očenášek Marek Reimer

SOUHRN ÚDAJŮ O PŘÍPRAVKU

Úprava výfukového systému. Omezení úprav výfukového systému. Obecná omezení pro všechny typy motorů a výfukových systémů DŮLEŽITÉ!

Procesní elektroda pro ph a Redox CeraGel P CPS 71/72

Transkript:

MEMBRÁNY AMPEROMETRICKÝCH SENSORŮ

Literatura: Petr Skládal: Biosensory (elektronická verze) Zajoncová L. Pospíšková K.(2009) Membrány Amperometrických biosensorů. Chem. Listy

Belluzo 2008 upravila Pospošková K. Diplomová práce 2009

Měření peroxidu vodíku Anodická oxidace peroxidu vodíku potenciál: +600 mv H 2 O 2 O 2 + 2 e- + 2H + Proud na pracovní elektrodě: vyšší než odpovídá analytu nižší než odpovídá analytu

INTERFERENCE přítomnost oxidabilních látek v analytu usazování látek na elektrodě přítomnost téže látky v analytu, která vzniká během katalytické reakce

Oxidabilní látky v analytu Snadno se oxidují na elektrodě, čím zvyšují proud (signál) kys. askorbová, kyselina močová, močovina, cystein atd. léčiva (paracetamol, acetaminofen,ampicilin, mannitol, digoxin, dopamin, penicilin, salicylát atd.

Usazování látek na elektrodě biologické tekutiny: biomolekuly nános elektroneaktivních látek vysoké mol. hmotnosti na pracovní elektrodě signál se snižuje

Přítomnost téže látky v analytu, která vzniká během katalytické reakce Eliminace glukosy: Příklad: stanovení disacharidů v analytech obsahujících glukosu pomocí pyranosaoxidasy Eliminace: 1) glukosu spotřebovat fosforylací ATP pomocí hexokinasy: glukosa + ATP glukoso-6-fosf fosfát t + ADP 2) antiinterferenční vrstva (glukosaoxidasou + katalasa) peroxid vodíku, který vzniká se rozkládá pomocí katalasy, funguje do 2 mm koncentrace

Eliminace amoniaku amoniak = produkt a současn asně přítomen volný ve vzorku (sérum, moč) Eliminace: pomocí glutamátdehydrogenasy: NH 3 + H + + NADH + α-glutarát L-glutamát +NAD +

eliminace kyseliny askorbové předřazení membrány s askorbátoxidasou (neprodukuje peroxid vodíku) použití ferrikyanidu ve spojení s lakasou (bez lakasy by vadil vzniklý ferrokyanid) provedení elektrooxidace askorbátu ještě před příchodem do biokatalytické vrstvy (přeřazení platinové síťky nebo trubičky) askorbát + 2 [Fe(CN)] 3-6 2[Fe(CN)] 4-6 + 1/2O 2 + 2H dehydroaskorbát + 2[Fe(CN)] 4-6 lakasa + 2H + 2[Fe(CN)] 3-6 + H 2 O

eliminace kyslíku z blízkosti elektrody při i oxidaci glukosy glukosaoxidasou

ŘEŠENÍ INTERFERENCÍ 1. způsob: převedení rušivé složky na formu, která není elektroaktivní Příklady: 1) kys. askorbová membrána s askorbátoxidasou HO H OH HO O O OH + ½ O 2 askorbátod HO H OH O O O + H 2 O O

2) glukosa při stanovení disacharidů (sacharosa) membrána: hexokinasa + ATP + MgCl 2 glukosa glukosa-1-fosfát

2. způsob překrytí pracovní elektrody membránou - imobilizační - ochrannou

Imobilizace biorekognikační vrstvy tvorba membrán: význam pro upevnění enzymu k povrchu elektrody dostatečně hustá membrána zabraňuje přístupu interferujících látek k povrchu elektrody

Provedení imobilizace má vliv na: operační stabilitu biosensoru životnost biosensoru dobu odezvy biosensoru Způsoby vzniku imobilizačních membrán: fyzikální chemické elektropolymerace

Způsoby imobilizace enzymů zachycení ve struktuře gelu adsorpce enkapsulace zesíťování kovalentní vazba

Fyzikální způsoby imobilizace mechanické dialyzační membrána celulosa, acetylcelulosa,polykarbonáty celofán, polyamidová síťka řez z rostlin, mikrobiální pasta adsorpce na převodník van der Waalsovy síly, iontové, vodíkové vazby, hydrobní interakce kontaminace adsopčního povrchu zachycení enzymu ve struktuře matrice či gelu enzym v roztoku, pohyb omezen strukturou matrice porovitost materiálu = kontakt se materiál matrice: substrátem anorganický organický

anorganický materiál matrice koloidní zlato křemičitanové sklo V 2 O 5 laponit Al 2 O 3 boemit (C nebo Pt elektroda)

organický materiál matrice alginát (1,4-vázané β-d-manuronové a α-l-guluronové kys.zbytky) vznik v přítomnosti Ca 2+ nebo Mg 2+ zachycení, enkapsulace imobilizace Rhodococcus sp. enzym alkylhalidohydrolasa [EC 3.8.1.1] latex latex+enzym= nerozpustná matrice polyvinylová pryskyřice Formvar

Chemické postupy imobilizace přímo na převodník na membránu Membrány: nylonová síťka (aktivace dimethylsulfátem) celulosoacetátová membrána polyvinylalkohol polyvinylalkohol s 1,3% styrylbipyridinových skupin (PVA-SbQ) aktivace UV světlem imobilizační činidla: glutaraldehyd karbdiimidy

Elektropolymerace -oxidace monomeru elektrochemicky při vhodném potenciálu -za vzniku volných radikálů -radikály jsou adsorbovány na povrchu elektrody -vzniká polymerní síť elektropolymerace: potenciostaticky amperostaticky potenciodynamicky

dynamické změny: lepší adheze povrchu hladké filmy statické změny: lepší kontrola tloušťky filmu

Cyklická voltametrie lineární skenování potenciálu stacionární pracovní elektrody s využitím trojúhelníkového průběhu potenciálu v čase

Cyklická voltametrie potenciál se mění z výchozí hodnoty ke zlomovému potenciálu pak následuje zpětný běh Křivka závislosti proudu na napětí voltamogram důležitý parametr: rychlost změny potenciálu 5 mv/s až 200 mv/s

na počátku: neprobíhá žádný děj velikost potenciálu je daná tak, aby systémem tekl pouze malý proud

redukční děj: hodnoty I se zvyšují (oxidace redukované formy) oxidovaná forma látky se spotřebovává při určitém E je max. I, pak dochází k poklesu I katodický proud

oxidační děj: dochází k oxidaci redukované formy látky roste anodický proud proud roste do určité hodnoty E, pak klesá až do vyčerpání red. formy látky, dojdeme do výchozího stavu

z hlediska vodivosti: vodivé nevodivé kombinace různých polymerů kopolymery více vrstev na sobě (různé monomery)

Vodivé polymery π elektrony na povrchu polymerů vodivost nízký ionizační potenciál do polymeru lze zachytit: enzym protilátky fragmenty DNA živé buňky koenzymy mediátory stabilizátory elektrody Pt skelný uhlík zlato uhlíkové vlákno TiO 2 nebo SnO 2

Příklady vodivých polymerů

Imobilizace enzymu na povrch polymeru adsorpčními silami zesítěním kovalentní vazby - monomer s funkčními skupinami - zavedení funkčních skupin do polymeru

Nevodivé polymery nepoužívají se pro imobilizace obvykle se využívají jako selektivní membrány

Ochranné membrány Cíl: snížení vlivu elektroaktivních látek (zvyšují signál) ulpívání makromolekul na povrchu elektrod (snižují s.) Dva typy ochranných membrán: polymerní selektivní membrány elektropolymerací vzniklé nevodivé polymery

Polymerní selektivní membrány celulosoacetátová membrána hustá membrána (snižuje signál H 2 O 2, vliv ph) celulosoacetátová membrána upravená hydrolýzou lepší vlastnosti (lepší signál H 2 O 2 ) polykarbonát polyuretan polyethersulfonát

Nevodivé polymery vzniklé elektropolymerací eliminují vliv elektroaktivních látek na povrchu Pt elektrody nesnižují signál vznikající H 2 O 2 Vlastnosti nevodivých membrán: selektivita reprodukovatelnost matrice pro imobilizaci enzymu zabraňují ulpívání makromolekul na povrchu elektrod

Charakterizace nevodivých membrán vysoký měrný odpor růst polymerů je limitován tenčí membrány než vodivé (v řádech desítek nm) (lepší difúze H 2 O 2, substrátu a produktů) Polymerace: fenolů 3-nitrofenol, pyragallol, 4-hydroxybenzensulfonové k., bromfenové modři, 3-aminofenolu fenylendiaminů (DAB) 1,2-DAB, 1,3-DAB, 1,4-DAB, p-chlorfenylamin naftalenů (NAF) 2,3-NAF, 1,5-NAF, 1,8-NAF, 5-amino-1-naftol oxidací pyrrolu pyrrol je vodivý, jeho další oxidací vznikají nevodivé fil overoxidized pyrrol eugenol

Difuzní- vnější membrány Substrát k membránovému systému konvenční difuzí (způsob míchání, rychlost průtoku analytu celou) Substrát do prostoru enzymové matrice difuzí (konc. analytu v enzymové matrici je odlišná od konc. v měřeném roztoku) na výsledný analytický signál má vliv: enzymová reakce difúze (určí jaká část analytu bude enzymově přeměněna)

Kompatibilita vnější membrány s prostředím vodné roztoky živý organismus živý organismus: zánětlivá reakce poškození zdraví člověka, zvířete znehodnocení vlastního stanovení význam vnější membrány: zabraňuje ulpívání makromolekul na povrchu elektrody zabraňuje růstu mikroorganismů zlepšuje linearitu stanovení zlepšuje životnost biosensoru preventivní ochrana před interferencemi

typy difuzních membrán polyuretan hydrofilní polyuretan nafion polykarbonát silikonový kaučuk perfluorkarbonát

SHRNUTÍ Anodická oxidace H 2 O 2 při +600 mv H 2 O 2 O 2 + 2 e- + 2H + proud: vyšší - přítomnost produktu v analytu - oxidabilní látky nižší - biomolekuly přítomnost produktu - převedení na jinou látku (reakcí, membránou) oxidabilní látky - převedení na jinou látku - membrána (zábrana přístupu) biomolekuly - eliminace difuzní membránou - eliminace jinou membránou (ochranná imobilizační)

H 2 O 2 2 H + + O 2 + 2 e - Pt - anoda H 2 O 2 vnitřní antiinterferenční membrána interferující sloučeniny katalyzovaná přeměna analytu za vzniku H 2 O 2 vrstva s enzymem analyt vnější difúzní membrána analyzovaný vzorek Pospíšková K. Diplomová práce 2009

membrány: ochranné vnitřní imobilizační s enzymovou vrstvou difúzní vnější dobrá imobilizační membrána může nahradit ochranou ochranná membrána: polymerní elektropolymerační - vodivá (spíše pro imobilizaci) - nevodivá (ochranná, vhodná i pro imobilizaci) difúzní: ochranné (zabraňují přístupu biomolekul) řídí množství analytu k enzymové vrstvě částečně chrání před přístupem oxidabilních látek