Optimalių sąlygų parinkimas, kuriant gliukozės biologinį jutiklį netirpaus elektronų pernašos tarpininko pagrindu, bei sukurto modelio pritaikymas praktinėje analizėje.

Abstract

Milijonai diabetikų kasdien tikrina gliukozės kiekį kraujyje, todėl gliukozė yra dažniausiai tiriama analitė. Amperometriniai fermentų biologiniai jutikliai, pagrįsti gliukozės oksidaze, atlieka pagrindinį vaidmenį pereinant prie paprastų, lengvai naudojamų cukraus kiekio kraujyje tyrimų, ir tikimasi, kad jie atliks panašų vaidmenį pereinant prie nuolatinio gliukozės kiekio stebėjimo. Baigiamojo magistro darbo tikslas buvo sukurti ir ištirti gliukozės biologinius jutiklius, naudojant nanostruktūras ir nanodaleles, parinkti optimalias sąlygas, įvertinti pagrindines analizines nustatymo charakteristikas ir praktiškai pritaikyti nustatant analitę realiame objekte. Darbo metu buvo nustatyta, kad didesni gliukozės analiziniai signalai buvo gauti, naudojant grafito elektrodą, imobilizuotą platinos nanostruktūromis, 1,10-fenantrolin-5,6-dionu ir gliukozės oksidaze. Ekperimentų metu buvo parinktos optimalios PtNS padengimo sąlygos – 6 mM H2PtCl6 imobilizacijos tirpalas, esant KNO3; chronoamperometrinis metodas esant 100 s kaupimo laikui ir -0,2 V potencialui, panaudojant viengubą sistemą. Tyrimų metu nustatyta, kad gliukozės biologinio jutiklio GE/PtNS/FD/GOx elektrodo pagrindu tiesinis koncentracijos intervalas yra 0,99 – 13,2 mM su koreliacijos koeficientu 0,994, aptikimo riba 0,45 mM, o po 5 val. išlaikius GE/PtNS/FD/GOx elektrodą pirolo polimerizacijos tirpale – tiesinis koncentracijos intervalas lygus 2,00 – 29,4 mM su koreliacijos koeficientu 0,998, aptikimo riba 1,74 mM. Eksperimentų metu nustatyta, kad sukurti gliukozės biologiniai jutikliai GE/PtNS/FD/GOx ir GE/PtNS/FD/GOx/Ppy elektrodų pagrindu lieka stabilūs iki 28 ir 56 parų, atitinkamai. Gliukozės biologinis jutiklis GE/PtNS/FD/GOx/Ppy elektrodo pagrindu yra atsparus trukdantiems komponentams ir pritaikytas analitės koncentracijos nustatymui praskiestame žmogaus serume iki 20 mM, kai analitės išgava siekė 94,5 %. Darbą sudaro 10 dalių: turinys, santrumpos, paveikslų ir lentelių sąrašas, įvadas, literatūros apžvalga, tyrimų metodika, ekperimentinės procedūros, išvados, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 56 p. teksto be priedų, 23 iliustr., 2 lent., 37 bibliografiniai šaltiniai.

Millions of diabetics check their blood glucose levels daily, making glucose the most commonly analyzed analyte. Amperometric enzyme biological sensors based on glucose oxidase play a key role in the transition to simple, easy-to-use blood glucose tests, and are expected to play a similar role in the transition to continuous glucose monitoring. The aim of the final master's thesis was to develop and study glucose biological sensors using nanostructures and nanoparticles, to select optimal conditions, to evaluate analytical characteristics and to detect the analyte in real object. It was found that higher glucose analytical signals were obtained using a graphite electrode immobilized with platinum nanostructures, 1,10-phenanthroline-5,6-dione and glucose oxidase. During the experiments, the optimal conditions for PtNS modification were selected - 6 mM H2PtCl6 immobilization solution with KNO3; chronoamperometric method with an accumulation time of 100 s and a potential of -0.2 V using a single system. The GE/PtNS/PD/GOx electrode-based glucose biological sensor has a linear concentration range from 0.99 to 13.2 mM with a correlation coefficient of 0.994, a detection limit of 0.45 mM, and after 5 hours of modification of GE/PtNS/PD/GOx electrode by polypyrrole the linear concentration range was from 2.00 to 29.4 mM with a correlation coefficient of 0.998, detection limit of 1.74 mM. The developed glucose biosensors based on GE/PtNS/PD/GOx and GE/PtNS/PD/GOx /Ppy electrodes were stable till 28 and 56 days, respectively. The GE/PtNS/PD/GOx/Ppy electrode-based glucose biosensor is resistant to interfering components and is designed to determine the analyte in diluted human serum: up to 20 mM of glucose with recovery of 94.5%. Work consists of 10 parts: content, abbreviations, list of pictures and tables, introduction, literature review, research methodology, experimental procedures, conclusions, references. Thesis consist of: 56 p. text without supplements, 23 pictures, 2 tables, 37 bibliographical entries.