Nanostructured surfaces for electrochemical immunosensors

Ing. Eva Švábenská, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

V posledních 20 letech jsme díky větší propojenosti se světem zahrnováni jak informacemi tak i reálnou hrozbou použití a zneužití biologických látek jako jsou mikroorganismy a toxiny proti veřejnosti. Aby se následky takového zneužití daly minimalizovat, je potřeba rychle identifikovat, co vlastně bylo použito. K tomuto účelu se vyvíjí různé detekční a identifikační přístroje. Jedním z cílů této dizertační práce bylo i otestovat jeden z takových přístrojů při testech simulující reálné podmínky. Tato disertační práce měla několik cílů. Prvním z nich byla připrava vylepšených imunosensitivních vrstev pro amperometrický biosensor a jejich hodnocení pomocí cyklické voltametrie s využitím redoxních prob a amperometrie. Dalším bylo testování a výběr vhodných specifických protilátek pro modelové mikroorganismy. Jako modelové organismy byli použity Bacillus atrophaeus, Escherichia coli a Francisella tularensis LVS, které jsou běžnou laboratorní kulturou nebo simulantem / kmenem s omezenou nebezpečností biologické bojové látky. Dále následovalo testování immunosensoru - s modelovými mikroorganismy v kapalných vzorcích a nakonec i se vzorky aerosolu. Výsledky těchto experimentů jsou zhruty v této disertační práci a publikovány jako články vodborných časopisech.

Abstract:

During the two last decades increase the globalization of the world and we are facing informations and also real danger of used and abused biological compounds as are microorganisms and toxins against the public. For reduction of consequences of these misuses of biological agents, it is necessary to prepare and have available methods for quick detection and identification of agents as microorganisms and toxins which were used. Many different detection and identification devices and methods are developed. Testing of one type of this equipment – the electrochemical immunosensor - in nearly real condition was one of the aims of this thesis. This thesis had several goals. The first was preparation of improved immunosensitive layers for amperometric biosensors. Their evaluation was done by a cyclic voltammetry with redox probes and an amperometry. The other was testing and selection of suitable antibodies specific for certain types of microorganism. As a model microorganisms, Bacillus atrophaeus, Escherichia coli and Francisella tularensis LVS were used. These species are common laboratory cultures or simulants/strains with a reduced harmfulness. The following chapter includes tests of immunosensors with model microorganism in liquid samples and at the end also with aerosol samples. The results of these experiments are summarised in this thesis and published as articles in the scientific journals.

Keywords

Electrochemical immunosensor, Biosensors, Air sampler, Escherichia coli, Francisella Tularensis, Bacillus atrophaeus, Biological aerosols, Detection of bioagents, Nanoparticles, Immunoassay, Amperometric sensor, Elektrochemický imunosensor, biosensor, vzorkovač ovzduší, biologické aerosoly, detekce biologických látek, nanočástice, imunoreakce, amperometrický sensor

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 2. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 10. 9. 2014
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.
• Reader: doc. RNDr. Ludmila Zajoncová, Ph.D., RNDr. Jan Krejčí, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biochemistry (4-years) / Biomolecular Chemistry