Sensory zasilane bioogniwem

Niniejsza praca poświęcona jest opracowaniu bioelektrod do enzymatycznego oznaczania stężenia neuroprzekaźników, tlenu oraz nadtlenku wodoru w zintegrowanym układzie sensorowym, zasilanym enzymatycznym bioogniwem. Zaprojektowane biourządzenie wykorzystywało łączność bezprzewodową do transferu wyników pomiarowych z czujnika bezpośrednio do komputera. Celem badań było skonstruowanie nieinwazyjnego i taniego układu z możliwością jego łatwej i samodzielnej obsługi.Do elektrochemicznego oznaczania nadtlenku wodoru posłużył bienzymatyczny czujnik - elektroda węglowa pokryta nanorurkami węglowymi, skutecznie wiążącymi dwa enzymy: katalazę oraz lakazę (lub oksydazę bilirubinową). Zadaniem pierwszego z enzymów, katalazy była kataliza rozkładu nadtlenku wodoru do tlenu, natomiast drugi enzym, lakaza (lub oksydaza bilirubinowa) redukowała tlen do wody w procesie czteroelektronowym. Jednoczesne zastosowanie dwóch enzymów umożliwiło wyznaczenie całkowitego stężenia nadtlenku wodoru, przez ominięcie problemów wynikających z niestabilności analitu. Zaproponowana została metoda zwiększająca efektywność przygotowanej warstwy katalitycznej. Polega ona na nanostrukturyzacji podłoża elektrodowego poprzez osadzenie lasu nanorurek węglowych modyfikowanych grupami naftylowymi.

This work is devoted to the development of bioelectrodes for the enzymatic determination of the concentration of neurotransmitters, oxygen and hydrogen peroxide in an integrated sensor system powered by an enzymatic biofuel cell. The designed biosensing device used wireless communication to transfer the measurement results from the sensor directly to the computer. The aim of the research was to construct a non-invasive and cheap system with the possibility of its easy and independent operation.The electrochemical determination of hydrogen peroxide was performed by a bienzymatic sensor - a carbon electrode covered with carbon nanotubes, which were effectively binding two enzymes: catalase and laccase (or bilirubin oxidase). The task of the first enzyme, catalase was to catalyze the decomposition of hydrogen peroxide to oxygen, while the second enzyme, laccase (or bilirubin oxidase) reduced oxygen to water in a four-electron process. The simultaneous use of two enzymes allowed to determine the total concentration of hydrogen peroxide, bypassing the problems resulting from instability of the analyte. A method for increasing the efficiency of the prepared catalytic layer was proposed. It involves the nanostructuring of the electrode substrate by embedding a forest of carbon nanotubes modified with naphthyl groups.