Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Uniwersytet Łódzki ul.tamka 12, Łódź

Transkrypt

1 Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Uniwersytet Łódzki ul.tamka 12, Łódź Dr Paweł Krzyczmonik Łódź, kwiecień 2014

2 Plan wykładu Selektywność enzymów Przykłady biosensorów Biosensory z detekcja potencjometryczną Biosensory z detekcja amperometryczną Sensory wieloenzymowe 2

3 Selektywność enzymów Porównanie selektywności enzymów glukozowa enzym z klasy oksydoreduktaz, katalizujący reakcję utleniania β-d-glukopiranozy (jednej z form glukozy) do kwasu glukonowego. Lipaza trzustkowa enzym z grupy hydrolaz, najważniejsza z lipaz. Jest produkowana w dwunastnicy a w trzustce jest przetwarzana do postaci czynnej która ma zdolność do hydrolizowania wiązań estrowych triacylogliceroli, czego produktami są wolne kwasy tłuszczowe (odłączone od węgli C 1 i C 3 glicerolu) oraz monoacyloglicerol. Lipaza trzustkowa jest białkiem rozpuszczalnym w wodzie.

4 Biosensory enzymatyczne z detekcją potencjometryczną Analit Enzym Reakcja Mocznik Ureaza Ureaza CO(NH 2 ) 2 + H 2 O CO 3 + 2NH 4 NH + 4 glukoza glukozowa GOx+ -D-glukoza + H 2 + kw. glukonowy glukozowa H 2 glukoza glukozowa GOx+ -D-glukoza + H 2 + kw. glukonowy glukozowa F - Peroksydaza H fluoroanilina Peroksydaza F - + polimer lipidy Lipaza lipaza H 3 O + lipid + H 2 O gliceryna + Kw. tłuszczowe + H + mleczany mleczanowa mleczan + H 2 + kw. pirogronowy mleczanowa H 2 4

5 Biosensory enzymatyczne z detekcją amperometryczną Analit Enzym Reakcja glukoza polifenole cholesterol etanol pestycydy glukozowa polifenolowa cholesterolu Dehydrogenaza alkoholowa esteraza acetylocholinowa GOx+ -D-glukoza + H 2 + kw. glukonowy glukozowa Enzym Polifenol + o-chinon Enzym cholesterol + cholestenone + H 2 Fc Enzym C 2 H 5 OH + NAD CH 3 CHO + NADH + + H + Enzym acetylocholina + H 2 O cholina + kw. octowy cholina + + H 2 O betaina + H 2 H 2 o- chinon H 2 NADH + H 2 5

6 Sensor różnicowy do oznaczania glukozy 4Ag + 4Cl - 4AgCl + 4e + 2H 2 O + 4e 4OH - A elektroda Clarka z aktywną warstwą enzymatyczną B elektroda Clarka z nieaktywną warstwą enzymatyczną

7 7

8 8

9 Biosensory glukozy z immobilizowana oksydazą glukozową Sensor I rodzaju D-glucose + GoX (ox) D-glucono-1,5-lactone + GOx(red) GOx(red) + GOx(ox) + H 2 H 2 + 2H + + 2e - Sensor II rodzaju D-glucose + GoX (ox) D-glucono-1,5-lactone + GOx(red) GOx(red) + Fc + GOx(ox) + Fc Sensor III rodzaju D-glucose + GoX (ox) D-glucono-1,5-lactone + GOx(red) GOx(red) + polymer (ox) GOx(ox) + polymer (red)

10 k 1 exp 2x β 1 are s 1, and 0.4 < β 2 < 0.13nm 1. Szybkość przeniesienia elektronów maleje o cztery rzędy wielkości jeśli odległości wzrośni od 8 do 17A. Promień oksydazy glukozowej wynosi 4,3 nm,

11 Voltammogramy cykliczne elektrody modifikowanej z (a) GOD, (b) GOD i przekaźnikiem elektronów (c) tak jak (b) z dodatkiem 0.8 mm glukozy;, (d) 5mM glukozy.

12 Sensory wieloenzymowe Powierzchnia elektrody Powierzchnia elektrody II warstwa II I GOD -D-glukoza + glukonian + H 2 -D-glukoza -D-glukoza sacharoza fruktoza + -D-glukoza katalaza 2H 2 + 2H 2 O GOD -D-glukoza + glukonian + H 2 sacharoza -D-glukoza I warstwa Próbka I warstwa usuwanie interferentu II warstwa tworzenie nadtlenku wodoru (analitu) 12

13 Sensory wieloenzymowe Powierzchnia elektrody Powierzchnia elektrody sensor na NH 3 II warstwa II I N Kreatynia deaminaza O + NH kreatyniny 3 N O H + dehydrogenaza a-ketoglutaronian + NADH + NH 4 glutaminian + NAD glutaminowa + Kreatynina Jon amonowy I warstwa Próbka I warstwa usuwanie interferentu II warstwa tworzenie jonu amonowego (analitu) 13

14 Literatura 1. Z. Brzózka, W. Wróblewski, Sensory chemiczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,W-wa Pr. zbiorowa pod red Z.Brzózki Miniaruryzacjia w analityce, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, W-wa J. Janata, Principles of Chemical Sensors, Springer, wyd. 2, P. Gründler, Chemical Sensors, An Introduction for Scientists and Engineers, Springer, P. N. Bartlett (ed.), Bioelectrochemietry, fundamentals, experimental techniques and applications, Willey & Sons, W. Szczepaniak, Metody Instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, W-wa A.J.Bard, G.Inzelt, F.Scholz, Electrochemical Dictionary Springer,

15 Dziękuje za uwagę 15