Enzymové sensory s magnetickými částicemi

Mgr. František Hubatka

Bachelor's thesis

Enzyme sensors with magnetic particles

Abstract:

Využití biosensorů jako analytických zařízení se stává stále populárnějším díky jejich vysoké selektivitě, citlivosti, nízkým pořizovacím nákladům a možnostem miniaturizace. Proto jsou na ně kladeny stále vyšší nároky. Jedním z nich je i snadná a rychlá obnova citlivé vrstvy. Práce se zabývá využitím magnetických částic jako nosiče pro imobilizaci biomolekul při konstrukci enzymových sensorů a možností s jejich pomocí vytvořit biokatalytickou vrstvu za použití magnetického pole. Použitím magnetických částic byl vyroben modelový sensor pro detekci glukózy enzymovou reakcí s glukóza-oxidázou, která na částicích jednoho typu byla zachycena kovalentně a na druhém pomocí komplexu streptavidin-biotinylovaná glukózaoxidáza. H2O2 vznikající enzymovou reakcí byl monitorován amperometricky. Výsledky měření byly srovnány se sensory, u kterých byl enzym imobilizován prostřednictvím kovalentní vazby a zesíťováním přímo na elektrodu. Avšak navzdory očekávání sensory s magnetickými částicemi neposkytly takovou odezvu, která by převýšila signál referenčních systémů. Dále byla zkoumána závislost výstupního signálu sensoru na množství částic a velikosti zdroje magnetického pole jakožto parametrů, které ovlivňují velikost tohoto signálu.

Abstract:

Use of biosensors as analytical device is becoming increasingly popular due to their high specificity, sensitivity, low assay cost and the possibility of miniaturization. This thesis deals with the use of magnetic particles as a support for immobilization of biomolecules in the design of enzymatic sensors, and it is focused on the possibility to create a biocatalytic layer through the use of such enzyme-functionalized particles and magnetic field. In the course of the experiment, magnetic particles were used to manufacture a prototype glucose-detection sensor based on enzymatic reaction with glucose oxidase. Glucose oxidase was immobilized on two types of magnetic particles: on one type, covalent binding of the enzyme was employed, and on the other type the streptavidin biotinylated enzyme complex was formed. H2O2 generated during enzymatic reaction was monitored amperometrically. The measurement results were compared with sensors prepared by covalent and cross-linked immobilization of enzyme directly to the electrode surface. Despite expectations, however, the sensors with magnetic particles provided lower response compared to the reference biosensing systems. The dependence of the sensor output signal on the amount of particles and diameter of magnetic field source was also examined. It was found out that these parameters are affecting the strength of the signal.

Keywords

Biosensor, Magnetické částice, Detekce glukózy, Magnetic particles, Glucose sensing

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 10. 2. 2011
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry