Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία χωρίζεται σε 2 Κεφάλαια, τα οποία αποτελούν και δύο διαφορετικές ενότητες πειραμάτων. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται χρήση λεπτών υμενίων διοξειδίου του κασσιτέρου (SnO2) ως υπόστρωμα για την χημική ακινητοποίηση του ενζύμου οξειδάση της γλυκόζης (GOD) με σκοπό την ανάπτυ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/9998 |
| id |
nemertes-10889-9998 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ηλεκτροχημικός βιοαισθητήρας γλυκόζης Ακινητοποίηση πρωτεϊνών/ενζύμων Υμένια SnO2 και Al2O3 Κυκλική βολταμμετρία Χαρακτηρισμός SEM, TEM, XRD, BET Electrochemical glucose biosensor Protein/enzyme immobilization SnO2 and Al2O3 films Cyclic voltammetry SEM, TEM, XRD, BET characterization 610.28 |
| spellingShingle |
Ηλεκτροχημικός βιοαισθητήρας γλυκόζης Ακινητοποίηση πρωτεϊνών/ενζύμων Υμένια SnO2 και Al2O3 Κυκλική βολταμμετρία Χαρακτηρισμός SEM, TEM, XRD, BET Electrochemical glucose biosensor Protein/enzyme immobilization SnO2 and Al2O3 films Cyclic voltammetry SEM, TEM, XRD, BET characterization 610.28 Τιφλίδου, Χριστίνα Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές |
| description |
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία χωρίζεται σε 2 Κεφάλαια, τα οποία αποτελούν και δύο διαφορετικές ενότητες πειραμάτων.
Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται χρήση λεπτών υμενίων διοξειδίου του κασσιτέρου (SnO2) ως υπόστρωμα για την χημική ακινητοποίηση του ενζύμου οξειδάση της γλυκόζης (GOD) με σκοπό την ανάπτυξη αμπερομετρικού βιοαισθητήρα γλυκόζης. Αρχικά αναλύονται τα είδη αισθητήρων γλυκόζης που έχουν αναπτυχθεί μέχρι σήμερα καθώς και οι μέθοδοι κατασκευής τους. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην παρουσίαση των σημαντικότερων μεθόδων ακινητοποίησης ενζύμων/πρωτεϊνών πάνω σε υλικά στερεάς κατάστασης. Επίσης περιγράφεται η δομή και η λειτουργία του ενζύμου οξειδάση της γλυκόζης (GOD), που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα που περιγράφονται σε αυτό το πρώτο κεφάλαιο. Επιπλέον, περιγράφονται οι πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν τόσο για τον χαρακτηρισμό του υλικού όσο και για την οπτική, την ηλεκτροχημική μελέτη και την ανάπτυξη του βιοαισθητήρα γλυκόζης. Στο πειραματικό μέρος έγινε μελέτη του μεγέθους των νανοσωματιδίων SnO2 των πόρων των υμενίων και της κρυσταλλικότητας του υλικού με τεχνικές χαρακτηρισμού SEM, TEM, XRD και ΒΕΤ. Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την επιτυχή ακινητοποίηση της GOD στο υμένιο SnO2. Επίσης έγινε έλεγχος της ηλεκτροχημικής και φασματοηλεκτροχημικής λειτουργικότητας των υμενίων SnO2 με προσροφημένο Cyt-c για την ανάπτυξη βιοαισθητήρα H2O2 με εύρος ανίχνευσης 120-800 μΜ. Τέλος έγινε η ηλεκτροχημική μελέτη του ενζυμικού ηλεκτροδίου GOD/SnO2 με Κυκλική Βολταμμετρία (CV) καθώς και η ανάπτυξη ηλεκτροχημικού βιοαισθητήρα γλυκόζης με εύρος ανίχνευσής 20-120 μM.
Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται χρήση λεπτών, μεσοπορώδων υμενίων διοξειδίου του κασσιτέρου (SnO2) και οξειδίου του αργιλίου, αλουμίνα (Al2O3) για την ακινητοποίηση της οξειδοαναγωγικής πρωτεΐνης μυοσφαιρίνης (Mb) με σκοπό την ηλεκτροχημική και φασματοηλεκτροχημική της μελέτη. Επίσης γίνεται σύγκριση της συμπεριφοράς της πάνω στα υμένια με άλλες οξειδοαναγωγικές πρωτεΐνες που είχαν ακινητοποιηθεί επιτυχώς πάνω στα ίδια υμένια στο παρελθόν. Αρχικά περιγράφονται η δομή και η λειτουργία της μυοσφαιρίνης και της αιμοσφαιρίνης καθώς και τα παράγωγα τρισθενούς και δισθενούς σιδήρου των πρωτεϊνών Mb και Hb. Στο πειραματικό μέρος έγινε μελέτη των δεσμών που αναπτύχθηκαν μεταξύ πρωτεΐνης και υποστρώματος (Mb/SnO2) καθώς και ανάλυση για τυχόν μετουσίωση της Mb μετά την ακινητοποίησή της με φασματοσκοπία υπερύθρου (FT-IR). Στη συνέχεια έγινε μελέτη της προσρόφησης της Mb και Hb στα υμένια καθώς και ηλεκτροχημική και φασματοηλεκτροχημική μελέτη των ηλεκτροδίων (Mb/SnO2), (Mb/Al2O3) και (Hb/Al2O3) σε διαφορετικούς ηλεκτρολύτες (10 mM PBS αλλάζοντας το pH ή την ιοντική ισχύ ή χρησιμοποιώντας οργανικό διαλύτη DMSO με 0.1 Μ ΤΒΑΗ). |
| author2 |
Τοπογλίδης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τοπογλίδης, Εμμανουήλ Τιφλίδου, Χριστίνα |
| format |
Thesis |
| author |
Τιφλίδου, Χριστίνα |
| author_sort |
Τιφλίδου, Χριστίνα |
| title |
Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές |
| title_short |
Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές |
| title_full |
Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές |
| title_fullStr |
Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές |
| title_full_unstemmed |
Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές |
| title_sort |
τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/9998 |
| work_keys_str_mv |
AT tiphlidouchristina tropopoiēmenananoülikagiabioanalytikesepharmoges AT tiphlidouchristina modifiednanomaterialsforbioanalyticapplications |
| _version_ |
1771297310450384896 |
| spelling |
nemertes-10889-99982022-09-05T20:32:34Z Τροποποιημένα νανοϋλικά για βιοαναλυτικές εφαρμογές Modified nanomaterials for bioanalytic applications Τιφλίδου, Χριστίνα Τοπογλίδης, Εμμανουήλ Γεωργακίλας, Βασίλειος Μπουρόπουλος, Νικόλαος Tiflidou, Christina Ηλεκτροχημικός βιοαισθητήρας γλυκόζης Ακινητοποίηση πρωτεϊνών/ενζύμων Υμένια SnO2 και Al2O3 Κυκλική βολταμμετρία Χαρακτηρισμός SEM, TEM, XRD, BET Electrochemical glucose biosensor Protein/enzyme immobilization SnO2 and Al2O3 films Cyclic voltammetry SEM, TEM, XRD, BET characterization 610.28 Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία χωρίζεται σε 2 Κεφάλαια, τα οποία αποτελούν και δύο διαφορετικές ενότητες πειραμάτων. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται χρήση λεπτών υμενίων διοξειδίου του κασσιτέρου (SnO2) ως υπόστρωμα για την χημική ακινητοποίηση του ενζύμου οξειδάση της γλυκόζης (GOD) με σκοπό την ανάπτυξη αμπερομετρικού βιοαισθητήρα γλυκόζης. Αρχικά αναλύονται τα είδη αισθητήρων γλυκόζης που έχουν αναπτυχθεί μέχρι σήμερα καθώς και οι μέθοδοι κατασκευής τους. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην παρουσίαση των σημαντικότερων μεθόδων ακινητοποίησης ενζύμων/πρωτεϊνών πάνω σε υλικά στερεάς κατάστασης. Επίσης περιγράφεται η δομή και η λειτουργία του ενζύμου οξειδάση της γλυκόζης (GOD), που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα που περιγράφονται σε αυτό το πρώτο κεφάλαιο. Επιπλέον, περιγράφονται οι πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν τόσο για τον χαρακτηρισμό του υλικού όσο και για την οπτική, την ηλεκτροχημική μελέτη και την ανάπτυξη του βιοαισθητήρα γλυκόζης. Στο πειραματικό μέρος έγινε μελέτη του μεγέθους των νανοσωματιδίων SnO2 των πόρων των υμενίων και της κρυσταλλικότητας του υλικού με τεχνικές χαρακτηρισμού SEM, TEM, XRD και ΒΕΤ. Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την επιτυχή ακινητοποίηση της GOD στο υμένιο SnO2. Επίσης έγινε έλεγχος της ηλεκτροχημικής και φασματοηλεκτροχημικής λειτουργικότητας των υμενίων SnO2 με προσροφημένο Cyt-c για την ανάπτυξη βιοαισθητήρα H2O2 με εύρος ανίχνευσης 120-800 μΜ. Τέλος έγινε η ηλεκτροχημική μελέτη του ενζυμικού ηλεκτροδίου GOD/SnO2 με Κυκλική Βολταμμετρία (CV) καθώς και η ανάπτυξη ηλεκτροχημικού βιοαισθητήρα γλυκόζης με εύρος ανίχνευσής 20-120 μM. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται χρήση λεπτών, μεσοπορώδων υμενίων διοξειδίου του κασσιτέρου (SnO2) και οξειδίου του αργιλίου, αλουμίνα (Al2O3) για την ακινητοποίηση της οξειδοαναγωγικής πρωτεΐνης μυοσφαιρίνης (Mb) με σκοπό την ηλεκτροχημική και φασματοηλεκτροχημική της μελέτη. Επίσης γίνεται σύγκριση της συμπεριφοράς της πάνω στα υμένια με άλλες οξειδοαναγωγικές πρωτεΐνες που είχαν ακινητοποιηθεί επιτυχώς πάνω στα ίδια υμένια στο παρελθόν. Αρχικά περιγράφονται η δομή και η λειτουργία της μυοσφαιρίνης και της αιμοσφαιρίνης καθώς και τα παράγωγα τρισθενούς και δισθενούς σιδήρου των πρωτεϊνών Mb και Hb. Στο πειραματικό μέρος έγινε μελέτη των δεσμών που αναπτύχθηκαν μεταξύ πρωτεΐνης και υποστρώματος (Mb/SnO2) καθώς και ανάλυση για τυχόν μετουσίωση της Mb μετά την ακινητοποίησή της με φασματοσκοπία υπερύθρου (FT-IR). Στη συνέχεια έγινε μελέτη της προσρόφησης της Mb και Hb στα υμένια καθώς και ηλεκτροχημική και φασματοηλεκτροχημική μελέτη των ηλεκτροδίων (Mb/SnO2), (Mb/Al2O3) και (Hb/Al2O3) σε διαφορετικούς ηλεκτρολύτες (10 mM PBS αλλάζοντας το pH ή την ιοντική ισχύ ή χρησιμοποιώντας οργανικό διαλύτη DMSO με 0.1 Μ ΤΒΑΗ). The present master thesis is divided into 2 Chapters, each concerned with a different series of experiments. In the first chapter, the use of thin films of tin oxide (SnO2), as a potential substrate for the successful immobilization of the enzyme glucose oxidase (GOD) in order to develop an amperometric glucose biosensor, is investigated. Initially, the types of glucose sensors which have been developed up to date as well as their methods of manufacturing are presented. Particular emphasis is placed on the presentation of the most important enzyme/protein immobilization methods used on solid state materials. Furthermore, details about the structure and function of the enzyme glucose oxidase (GOD) are given, as this is the enzyme of interest used in all experiments throughout the first chapter. Additionally, a description of the experimental techniques used for the synthesis and characterization of the material to be used for the development of an electrochemical glucose sensor, is given. In the experimental part the size of SnO2 nanoparticles, the pore size of the films and the crystallinity of the material were studied by the use of characterization techniques such as SEM, TEM, XRD and BET. Particular emphasis is placed on the description of the procedure used for the successful GOD immobilization on the SnO2 films. Furthermore, a thorough and detailed study of the electrochemical and spectroelectrochemical properties of the SnO2 films immobilized with Cyt-c took place which lead to the development of an H2O2 electrochemical biosensor with a detection limit of 120-800 μΜ. Finally, a detailed electrochemical study of the GOD/SnO2 film took place using Cyclic Voltammetry (CV), as well as the use of this technique for the development of an electrochemical glucose biosensor with a detection limit of 20-120 μΜ. In the second chapter, the use of thin mesoporous tin oxide (SnO2) and alumina (Al2O3) films for the immobilization of the redox protein myoglobin (Mb) is investigated using electrochemical and spectroelectrochemical techniques. Furthermore, a comparison study is attempted between the behavior that Mb exhibits on these films and other redox proteins which were successfully immobilized on the same films in the past. Initially, the structure and function of Mb and Hb are presented, as well as their ferric and ferrous derivatives. In the experimental part, the protein structure before and after immobilization on mesoporous films has been studied using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). This technique can reveal the molecular details of protein reactions, it allows the monitoring of functional groups of the protein that are involved in conformational changes before and after immobilization on a solid substrate and determines whether the immobilized protein is denatured or not. In the experimental part, the adsorption of Mb and Hb on the films was studied, as well as their electrochemical and spectroelectrochemical behavior after their immobilization on different metal oxide films using films SnO2 or Al2O3 using different electrolytes (10 mM PBS changing pH or ionic strength or using organic solvent DMSO with 0.1 M TBAH). 2017-02-10T08:52:34Z 2017-02-10T08:52:34Z 2016-01-28 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9998 gr 12 application/pdf |
