Detekce inhibitorů acetylcholinesterázy pomocí elektrochemických biosenzorů

Bc. Nikola Němcová

Bachelor's thesis

Detection of acetylcholinesterase inhibitors using electrochemical biosensors

Abstract:

Enzymy ze skupiny cholinesteráz jsou důležitým katalyzátorem rozkladu živočišného neurotransmiteru acetylcholinu. Inhibice tohoto enzymu organofosfáty a karbamáty paralyzuje mechanismus hydrolýzy, a je tedy pro živé organismy nebezpečná. Tato bakalářská práce se zabývá možnostmi měření koncentrace produktu a detekcí inhibice achetylcholinsterázy pomocí biosenzorů. Byly použity jak konvenční laboratorní metody, tak i moderní přístup založený na elektrochemickém převodníku. Jsou porovnávány optické a elektrochemické možnosti detekce produktu, diskutovány typy dostupných komerčních senzorů pro elektrochemickou detekci a různé metody imobilizace enzymu na povrch vybraného senzoru. V této práci bylo demonstrováno, že elektrochemické biosenzory jsou využitelné pro citlivou detekci inhibitorů acetylcholinesterázy. Dále bylo ukázáno, že nejvýhodnějším postupem pro imobilizaci enzymu je metoda samovolně uspořádaných monovrstev.

Abstract:

Enzymes from the cholinesterase family are important catalysts of hydrolysis of the neurotransmitter acetylcholine. Inhibition of this enzyme by organophosphates and carbamates leads towards paralysis of the essential mechanism of acetylcholine hydrolysis due to the bond between inhibitor and active site of the enzyme. This bachelor thesis focuses on analytical methods for product determination and inhibition detection. Conventional laboratory analytical methods were used alongside modern approaches based on electrochemical transduction. Optical and electrochemical methods of product determination are discussed, advantages and disadvantages of commercially available sensors for electrochemical detection are compared, and selected methods of enzyme immobilization on the sensor surface are discussed and used for experimental measurements. It was demonstrated that electrochemical biosensors can be used for sensitive detection of inhibitors. Furthermore, the experimental data revealed that method of self-assembled monolayers was the most effective approach for enzyme immobilization.

Keywords

acetylcholinesteráza, biosenzor, elektrochemické biosenzory, amperometrie, inhibitory, imobilizace, acetylcholinesterase, biosensor, electrochemical biosensors, amperometry, inhibitor, immobilization

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 1. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 2. 2. 2022
• Supervisor: Mgr. Zdeněk Farka, Ph.D.
• Reader: Ph.D. Ekaterina Makhneva

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Biochemistry / Applied Biochemistry