Samostatný interdisciplínarny obor- BIOFYZCHEMAT

Prezentace na téma: "Samostatný interdisciplínarny obor- BIOFYZCHEMAT"— Transkript prezentace:

1 Samostatný interdisciplínarny obor- BIOFYZCHEMAT
BIOSENZORY Samostatný interdisciplínarny obor- BIOFYZCHEMAT

2 Definícia Biosenzor je analytický prístroj obsahujúci citlivý prvok biologického pôvodu, ktorý je buď súčasťou alebo v tesnom kontakte s fyzikálno-chemickým prevodníkom. Ten poskytuje priebežný signál, ktorý je priamo-úmerný jednej alebo niekoľkým chemickým látkam (funkčným skupinám) v skúmanej vzorke

3 Úvod a historické aspekty
Redoxný potenciál prvé meranie pH polarografia spotreba kyslíku organizmami Leland C.Clark Jr.-prvá enzýmvá elektróda Bakteriálna bunka ako biomateriál rozvoj optoelektroniky

4 Princíp práce biosenzora

5 Biočasť Bioafinitná (lektín, protilátka, nukleová kyselina, receptor)
Biokatalytická (enzým,organela, bunka, tkanivo, orgán, organizmus) Bioafinitná (lektín, protilátka, nukleová kyselina, receptor)

6 Prevodníky Elektrochemické Optické Piezoelektrické a akustické
Kalorimetrické(termometrické)

7 Elektrochemické prevodníky
Potenciometrické Konduktometrické Impedimetrické Amperometrické

8 Potenciometrické biosenzory
Základom je zmena potenciálu na rozhraní elektródy s roztokom. Je vhodný na meranie koncentrácií iónov(použitie iónových selektívnych elektród ISE) _________________________________________ Použitie: kontrola kvality produktov a monitorovanie priemyslových procesov

9

10 Konduktometrické biosenzory
Využívajú zmenu vodivosti(odporu) vzorky vyvolanú biochemickou reakciou. Sledovanie zmien pri biochemických procesoch vyžaduje produkciu alebo spotrebu iónov(hydrolázy) alebo iné zmeny, napr. zmenu veľkosti nabitých častíc(P,S, N) Využitie: stanovenie neutrálnych lipidov v biolog. tekutinách

11 Ampérometrické biosenzory
Ako signál poskytujú elektrický prúd vzniknutý medzi elektródami pri konštantnom napätí pracovnej elektródy. Intenzita el. prúdu je závislá na prebiehajúcej biochemickej reakcii. Využitie: napr. stanovenie glukózy v krvi

12 Typy elektród pre amperometrické biosenzory
Heterogénne uhlíkové elektródy Pastové uhlíkové elektródy Tlačené uhlíkové elektródy

13 Optické biosenzory Princípom je interakcia svetelného žiarenia s chemickými látkami. Meria sa intenzita absorpcie alebo emisie ako následok reakcie odohrávajúcej sa na povrchu biologického materiálu. Fotometrické, fluorimetrické, luminescenčné.

14 Piezoelektrické a akustické biosenzory
Využívajú piezoelektrický jav, vibráciami kryštálu v elektrickom poli sa mení hrúbka kryštálu. Špecifické stanovenie sa dosiahne potiahnutím povrchu kryštálu vhodnou vrstvou bioelementu. Využitie: hlavne v oblasti zisťovania imunosenzorov*

15

16 Kalorimetrické biosenzory
Využívajú meranie zmeny teplôt pri priebehu biochemickej reakcii. Prevodníkom je termistor. Málo využívané kvôli náročnému prístrojovému vybaveniu.

17 Biologické zložky a prevodníky využívané pri konštrukcii biosenzorov

18 Imobilizácia biologického materiálu
Funkcia membrán Fyzikálna a chemická imobilizácia

19 a využitie membrán k zvýšeniu selektivity biosenzoru
Schéma biosenzoru a využitie membrán k zvýšeniu selektivity biosenzoru

20 Druhy senzorov podľa biologickej zložky
enzýmové mikrobiálne senzory s DNA imunosenzory biomimetické receptorové

21 Podmienky využitia v praxi a potrebné parametre biosenzorov
Citlivosť Kalibrácia Linearita Limit detekcie Šum Signál pozadia Hysterézia Dlhodobá stabilita Selektivita Rýchlosť a doba odozvy Rýchlosť konvekcie Teplotná závislosť životnosť biosenzoru - biokompatibilita Priamy kontakt so vzorkou Uzavretá nádoba Prietokový systém

22 Konštrukcia biosenzorov a kritériá
Nanotechnológie Sieťotlač Litografia Dostatočná selektivita, stabilita, opakovateľné použitie, nezávislosť reakcií prebiehajúcich v biosenzoroch na fyz. podmienkach, správna, presná, reprodukovateľná a lineárna odpoveď senzoru, ktorý by mal byť prenosný, lacný a teda ľahko použiteľný, či dostupný pre trh

23 Prax Vyžitie je extrémne široké: Potravinárstvo Klinická oblasť
Medicínska oblasť Životné prostredie Vojenská a bezpečnostná oblasť

24 „Budúcnosť biosenzorov spočíva v schopnosti popustiť uzdu fantázii...“
EGGINS, B.: Biosensors – An Introduction. Wiley Chichester, 1996.