|
|
Analysis of Thick Film Amperometrical Sensors Signal and Its Usage for Measurement and Characterization of Enzymes
Ondruch, Vít ; Kizek, René (oponent) ; Masojídek,, Jiří (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
The principle of synchronous detection (SD) has been applied to biosensor measurement. SD principle achieves significant increases in the signal-to-noise ratio, limit of detection and overall measurement robustness. Application of SD in biosensor measurements improves the analysis of the response and avoids the influence of interference/noise produced by stirring, electromagnetic effects and influence of parasitic currents. SD also enables to decompose the signal to stimulation response and phenomena with long time of response and last but not least, to identify second-order phenomena in the signal. Linear statistical model was used to develop software for identification of the stimulation signal in the output current. SD was applied to the response signal of a Photosystem II complex (PSII) biosensor. PSII response to light stimulation follows first order kinetics. The inhibition kinetics of PSII has been studied. Kinetic constants of herbicide binding to PSII depend linearly on herbicide concentration and enable measurement of its concentration at low concentrations.
|
|
|
Příprava organických elektrochemických tranzistorů pro biosenzoriku
Ehlich, Jiří ; Vala, Martin (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Úkolem této je práce je popsat proces použitý při výrobě organických elektrochemických tranzistorů (OECTs) a z nich následně biosenzorů pro testování potenciálních léčiv srdečních buněk kardyomiocytů. Dále pak prozkoumat některé fyzikální vlastnosti připravených senzorů, jako adhezi jednotlivých materiálů, vodivost hotových struktur a jejich odolnost ve vodných roztocích. Jako primární technologie přípravy OECTs byl využit materiálový tisk speciálních inkoustů s elektrickými vlastnostmi na PET a PEN substrát a specifické úpravy povrchů před a po tisku. Výsledkem práce je ucelený pohled na technologii přípravy námi vytvořených biosenzorů.
|
|
|
Biosensors based on functionalized graphene
Pavlásková, Lucie ; Skládal, Petr (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
In this work, a graphene field-effect transistor (GFET) was demonstrated as a sensing platform for glucose detection. The linker molecule pyrenebutanoic acid succinimidyl ester (PSE) and enzyme glucose oxidase (GOx) were successfully employed to functionalize the graphene channel in FET. The GOx enzyme was immobilized on the channel for glucose detection as it induces a selective catalytic glucose reaction. The functionalization process was characterized by Raman spectroscopy and Atomic force microscopy (AFM). The fabricated graphene-based biosensors enabled the electrical detection of glucose in two different setups. In the FET setup, through the Dirac point shift in the charge transfer characteristics, as well as in the setup for continuous real-time monitoring, through the resistance change of graphene channel. This study indicates that graphene holds great promise for the development of nanoelectronic biosensors including glucose level monitoring applications.
|
|
|
Mikroelektrodová pole pro bioelektroniku
Bráblíková, Aneta ; Vala, Martin (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Organické elektronické biosenzory jsou vyvíjené jako vhodná zařízení, která dokážou přeměnit elektrochemické procesy uvnitř buněčné membrány na elektronický signál a umožňují sledovat aktivitu excitabilních buněk a tkání jak in vitro, tak in vivo a představují tak hodnotné doplnění k současným metodám monitorování buněčné aktivity. V rámci této práce se soustředíme na výrobu elektrofyziologických snímačů na bázi organických polovodičů tištěné metodou materiálového tisku. Aktivní součástí zařízení jsou mikroelektrodová pole (MEA), která jsou schopna nejen sledovat buněčnou aktivitu, ale rovněž dokážou buňky stimulovat elektrickými pulzy. Navržená platforma bude určená k testování cytotoxicity potenciálních léčiv, zejména na srdečních buňkách (kardiomyocytech). Experimentální část se zabývá konkrétními výrobními postupy platforem, které byly připravované v laboratoři s důrazem kladeným na biokompatibilitu a vodivost zařízení.
|
|
|
NÁVRH OPTOVLÁKNOVÉHO BIOSENZORU SE SPEKTRÁLNÍ ANALÝZOU V BLÍZKÉ INFRAČERVENÉ OBLASTI
Křepelka, Pavel ; Jakubec,, Martin (oponent) ; Skládal, Petr (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Práce se zabývá měřením a interpretací NIR spekter bakteriálních buněk a výzkumem biosenzorických technik, využívající tuto analytickou techniku. Je zde rozebrán současný stav vědění v oblasti NIR spektroskopie v mikrobiologii a technologie optovláknových biosenzorů. Z rozboru vyplývá, že NIR je vhodnou technikou pro přímou molekulární analýzu bakterií, která však trpí nízkou citlivostí a nedostatečnou interpretací bakteriálních spekter. V další části práce je uveden teoretický rozbor technik spektrální analýzy a technologie optovláknových senzorů. V praktické části práce jsou představeny experimenty a výzkum vedoucí k odstranění těchto nevýhod NIR spektroskopie v mikrobiologii. Je zde shrnuta řada experimentů sloužící k interpretaci NIR spekter bakterií a návrh optovláknového senzoru pro zvýšení citlivosti této techniky. V této práci byly určeny a částečně interpretovány spektrální regiony důležité pro identifikaci bakteriálních kmenů a navržen senzor pro analýzu bakterií, který je schopný klasifikovat kmeny na základě 105 zachycených buněk. Tím byly splněny cíle této práce.
|
|
|
Optimalizace tiskových metod přípravy organických polovodivých vrstev
Ehlich, Jiří ; Vala, Martin (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Elektrofyziologické biosenzory umožňují moderním způsobem sledovat elektrické aktivity biologických struktur jak in-vitro, tak in-vivo a představují cenné doplnění k současným metodám pozorování buněčné aktivity. V rámci této práce se soustředíme na výrobu a optimalizaci procesů materiálového tisku organických elektrochemických tranzistorů (OECT) na bázi polovodivého polymeru PEDOT:PSS jakožto biosenzorů schopných převodu elektrochemických procesů uvnitř buněčné membrány na elektrický signál. Připravené senzory budou určeny k testování cytotoxicity chemických látek a potenciálních léčiv na srdečních buňkách (kardiomyocytech). Hlavní benefity OECT tkví v jejich zvýšené citlivosti díky schopnosti lokálně zesilovat signál, lepšímu poměru signál šum a skvělé biokompatibilitě. Jejich výroba je jednoduchá a levná díky nenáročné výrobní technologii a materiálům zpracovatelným za pokojových teplot.
|
|
|
Vývoj senzorické platformy pro studium fyziologických funkcí buněk
Marková, Aneta ; Víteček, Jan (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Cílem práce bylo vyvinout senzorickou platformu na bázi organického elektrochemického tranzistoru (OECT). Hlavní pozornost byla soustředěna na přípravu vhodného elektrodového systému a na optimalizaci vlastností vrstvy organického polovodiče. Jako podložky byly zvoleny komerční skleněné substráty s integrovanými elektrodami z oxidu india a cínu. Tenké vrstvy byly připravovány rotačním litím z organického polovodiče poly(3,4-ethylendioxythiofenu):poly(styrensulfonátu) (PEDOT:PSS). Studovány byly čtyři vybrané formulace tiskových inkoustů. Byly připraveny tenké vrstvy o různé tloušťce, u nichž byl sledován vliv tloušťky vrstvy a poměru šířky a délky vodivého kanálu na transkonduktanci. Byla řešena degradace elektrodového systému pomocí galvanického pokovování zlatem. Pozornost byla také věnována modifikacím materiálu PEDOT:PSS. Bylo zjištěno, že optimální tloušťka vrstvy pro použití v senzorech je přibližně 150 nm. Snížením sériového odporu pomocí stříbrné pasty byla pro vzorek Ink 2 zjištěna transkonduktance 23 mS, pro vzorek Ink 3 pak byla transkonduktance 44 mS. Senzorické platformy vykazující tyto hodnoty jsou již použitelné pro detekci fyziologických funkcí elektrogenních buněk, např. kardiomyocytů.
|
|
|
Analýza spolehlivosti měření látek pomocí biosenzorů - návrh robustní metody stanovení limitu detekce
Láznička, Jan ; Brno, Karel Lacina, MU (oponent) ; Grosmanová, Zuzana (vedoucí práce)
Limit detekce metody je ovlivněn přístrojem (elektronika, šumy), vyhodnocením, softwarem (nepřesnost časování, zaokrouhlovací chyby, chyby stanovení parametrů numerickými metodami z naměřených veličin) a vlastní chemickou reakcí (chyby ředění, návrh reakční směsi, chemické interferenty, teplota, přesnost pipetování). V této práci byla navržena metoda určení detekčního limitu při stanovení inhibitorů acetylcholin esterázy pomocí biosenzorového analyzátoru toxicity (BTA). Přístroj byl vyvinut společností BVT Technologies, a.s. v roce 2004. Byla provedena kalibrace výstupního signálu pro potřeby přesného měření limitu detekce přístroje BTA. V současnosti je přístroj schopen odhalit pouze přítomnost toxinů, nikoliv jejich koncentraci. V neposlední řadě jsou v této práci shrnuty všechny nalezené chyby softwaru BTA, které jsou průběžně eliminovány.
|
|
|
Nanostructured surfaces for electrochemical detection
Dzuro, Matej ; Hrdý, Radim (oponent) ; Drbohlavová, Jana (vedoucí práce)
This work deals with the preparation of gold nanostructures for future usage in electrochemical sensors and biosensors, methods for their characterization and production. The emphasis is focused on the template-based electrodeposition method of gold and on study of the effect of manufacturing conditions on physical properties, mainly electrical and topological of nanostructures. Thesis is focused also on overall function and sensitivity of the gold nanostructured electrode.
|
|
|
Printed Biosensor Based on Organic Electrochemical Transistor
Omasta, Lukáš ; Mikula, Milan (oponent) ; Boušek, Jaroslav (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Organic electronic devices arise as a suitable solution for bioelectronics sensor development, due to the good biocompatibility of organic semiconductors. So-called biosensors can convert electrochemical processes into an electronic signal. A matrix of such biosensors can simultaneously scan a number of biological samples or tissues of the living systems. The active part of the device is an Organic Electrochemical Transistor (OECT). In this work, the theoretical background on such device and its characterization, application in cell-based biosensors, methods of fabrication together with the current state of the art in the field of organic electronics are discussed. The experimental part contains specific manufacturing procedures of OECT devices development employed. The main emphasis is given on the ability of produced devices to detect response and monitor the stimulation of electrogenic cells. To this end, microplate patterns with a multielectrode array of OECTs based on the semiconductive polymer PEDOT:PSS was developed and fabricated using conventional printing methods (inkjet printing and screen printing). Standard lithographic procedures were also employed. The latest devices with the highest achieved signal amplification of g = 2.5 mS and the time constant of t = 0.15 s were produced. These are comparable or even better than some state of the art fully lithographically prepared ones.
|
host ::
RSS.