Top Banner
Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora Seminarski rad
23

Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Jan 22, 2016

Download

Documents

KEMIJALOVE

biosenzori, nanocjevčice
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi

biosenzora

Seminarski rad

Page 2: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Sadržaj

1. Uvod .................................................................................................................. 1

2. Biosenzori ......................................................................................................... 2

3. Nanotehnologija ............................................................................................... 9

4. Ugljikove čestice u izvedbi (bio)senzora ...................................................... 11

5. Zaključak ....................................................................................................... 19

Literatura

Page 3: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

1

1. Uvod

(Bio)kemijski senzori su uređaji za pretvorbu biološke veličine ili kemijske u

električni (mjerljiv) signal. Raznoliko je područje primjene senzora. Ciljani analiti mogu biti

razni anioni ili kationi, metaboliti, otrovne organske tvari, pare, proteini, mikroorganizmi itd.

Veliku podgrupu senzora čine biosenzori, senzori koji određuju biološku veličinu (antitijela,

enzime, šećere, proteine). S obzirom na elektrokemijsku veličinu koju mjere, senzore možemo

podijeliti na: potenciometrijske (napon), amperometrijske (struja) i konduktormetrijske

(otpor). Najrazvijenija grupa senzora su elektrokemijski senzori [1]. Pojava nanotehnologije

otvara nove horizonte za primjenu nanočestica u biosenzorima i biološkim testovima.

Konkretno, nanočestice su razvile veliki interes u svijetu nanoznanosti zbog svojih

jedinstvenih fizičkih i kemijskih svojstava. Takva svojstva nude odlične izglede za kemijsku i

biološku detekciju [2].

Još od 1911. godine kada su otkrivene nanočestice ugljika interest za njih svake godine je sve

veći u kemijskom i biokemijskom senzorskom materijalu [3].

Page 4: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

2

2. Biosenzori

Pod pojmom biosenzori se najčešće podrazumijevaju senzori kod kojih je detekcija

određenog ciljanog analita bazirana na specifičnoj interakciji tog analita sa bio-

prepoznatljivom molekulom, koja može biti enzim, antitijelo, mikroorganizam, itd.

Danas jedan od najpopularnijih biosenzora je amperometarski senzor glukoze s kojim je i

počela era biosenzora. Smatra se da je povijest biosenzora započela 1962. godine kao plod

rada američkog znanstvenika Lelanda C. Clarka (Slika 1.). Clark je proučavao redukciju

kisika na metalnim platinskim elektrodama. Inače, Pt elektrode korištene za detekciju kisika

se i zovu Clarkove elektrode. U toku svoga rada Clark je došao na briljantnu ideju postaviti uz

površinu platine enzime koji reagiraju sa kisikom. Očekivao je, što se kasnije pokazalo i

točnim, da će aktivnosti enzima moći pratiti promjenom koncentracije kisika oko elektrode.

Tako je na jednostavan način od 'samo' kemijskog senzora nastao biosenzor.

Slika 1. Lelanda C. Clarka ( 1918-2005) bio je američki biokemičar rođen u Rochesteru, New

York. Clark se smatra "ocem biosenzora", a današnji senzor glukoze koristi svakodnevno

milijuni dijabetičara.

Page 5: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

3

Bez ulaženja u dublju analizu razlika između kemijskog senzora i biosenzora osnovni princip

rada ostaje jednak za kemijski senzor i za ono što se zove biosenzor. U oba slučaja imamo

senzirajući element (bez obzira bio on biološki aktivan materijal ili 'samo' kemijski

senzibilan) i mjerenu veličinu (biološku ili kemijsku) čija međusobna interakcija izaziva

pojave/produkte (oslobađanje naboja, topline, povećanje koncentracije određenih čestica itd.)

koji se onda dalje mjere s nekim senzorom (fizičkim) u užem smislu riječi.

Kemijski (bio)senzori omogućavaju određivanje ciljanog analita u prisutnosti interferirajućih

sastojaka. Imaju sposobnost više ili manje selektivnog prepoznavanja analita. Osnovi dijelovi

svakog kemijskog senzora uključuje receptorski (prijemni), pretvornički i elektronički dio

(Slika 2. a) i b)). Kemijska osjetila možemo podijeliti prema vrsti pretvornika u nekoliko

skupina: elektrokemijska, optička, piezoelektrična i temperaturna [4]. Za selektivno vezanje

analita na senzor odgovoran je element za prepoznavanje tzv. receptor . Kao posljedica

interakcije analita i receptora dolazi do promjene jednog ili više kemijsko-fizikalnih

parametara. Pretvornik prevodi mjerljiv signal, koji se može pojačati, obrađivati i prikazivati

u (nama) pogodnom obliku [5].

Page 6: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

4

Slika 2. a) Shematski prikaz senzora i b) elementi biosenzora

(b) preuzeto iz D. Grieshaber, R. MacKenzie, J. Vörös, E. Reimhult, Enzymatic biosensors-

principles and applications, Sensors 8 (3) (2008) 1400-1458)

Page 7: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

5

Senzore možemo podijeliti u tri velike skupine:

a) fizikalni senzori ( mjere udaljenost, masu, temperaturu, tlak itd.)

b) kemijski senzori (određuju kemijske tvari pomoću kemijskog i fizikalnog odziva )

c) biosenzore ( mjere kemijske tvari pomoću biološkog osjetljivog materijala )

Slika 3. Shematski prikaz principa rada biosenzora.

Raznolikost imenima je prisutna i kod biosenzora. Kao što su: immunosensor (antitijelo kao

biološki element), enzyme electrode (enzim kao biološki element), glucometer (senzor za

mjerenje glukoze), biochips itd. Gotovo sva imena sadrže u sebi ili konkretnu namjenu

senzora ili daju naslutiti osnovni princip rada biosenzora.

Page 8: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

6

Interakciju između analita i senzora možemo opisati sljedećom jednadžbom [6]:

X+ S XS (1)

X- analit

S –senzor (senzirajući materijal)

kf i kr- konstante reakcije

Dakle, ako interakcija X i S rezultira oslobađanjem topline senziranje je moguće provesti na

kalorimetrijskom principu ili ako dođe do oslobađanja naboja tada je senziranje moguće

provesti konduktometrijski (kapacitivno), potenciometrijski (naponski) ili amperometarski

(strujno) itd.

Tablica 1. Najčešće korišteni principi kod (bio)kemijskih senzora.

PRINCIP MJERENJA ŠTO SENZOR MJERI

KONDUKTOMETRIJSKI VODLJIVOST

POTENCIOMETRIJSKI NAPON

KAPACITIVNI KAPACITET

AMPEROMETRIJSKI STRUJA

KALORIMETRIJSKI TOPLINA/

TEMPERATURA

GRAVIMETRIJSKI MASA

OPTIČKI APSORBANCIJA

REZONANTNI FREKVENCIJA

FLOURESCENTNI INTENZITET

Page 9: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

7

Selektivnost senzora ponajviše ovisi o što boljem odabiru senzirajućeg materijala S koji će

reagirati prvenstveno (idealno gledajući i jedino) s kemijskom veličinom X koju želimo

izmjeriti. Vrlo često korištena metoda za poboljšanje selektivnosti je prepoznavanje oblika

molekula mjerene veličine (engl. shape-specific recognition). Takav princip se tipično koristi

kod biosenzora koji tako bivaju osjetljiviji na određene molekularne strukture. Prepoznavanje

se potpomaže filtrom (Slika 4.) koji propušta samo određene molekularne strukture, te

olakšava aktivnom senzirajućem materijalu interakciju sa željenom mjerenom veličinom.

Uporaba takvog elementa za tzv. bioprepoznavanje je i jedna od temeljnih razlika u unutarnjoj

strukturi funkcioniranja biosenzora i ostalih kemijskih senzora. Naime, element koji vrši

prepoznavanje izuzetno dobro prepoznaje molekule koje želimo mjeriti i to na principu tzv.

molekularne strukture. Drugim riječima, prvotno mjerena veličina X se povezuje sa svojim

parom koji ima komplementarnu strukturu. Nakon toga se mjerenje svodi ili na mjerenje

koncentracije novostvorenih parova (engl. bio-affinity recognition) ili novostvoreni parovi

izazivaju neke od kemijskih reakcija čiji će nusprodukti postati predmet mjerenja (engl.

biometabolic recognition). Zahvaljujući inherentnoj selektivnosti biološki aktivnih materijala

na određene supstance biosenzori su općenito selektivniji i osjetljiviji od ostalih kemijskih

senzora. [7]

Slika 4. Prepoznavanje oblika (engl. shape-specific recognition).

Page 10: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

8

Selektivnost se unapređuje i korištenjem odgovarajućih enzima koji pospješuju određene

biološke reakcije (biosenzor) ili katalizatora koji pospješuju određene kemijske reakcije

(kemijski senzor). Njihova je uloga posebice u smanjenu tzv. aktivacijske energije (energije

potrebne za induciranje kemijske reakcije) koja je gotovo nezamjenjiva.

Page 11: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

9

3. Nanotehnologija

Nanotehnologija je „znanost o malom“, to je sposobnost promatranja, mjerenja,

manipuliranja i proizvodnje na nanometarskoj skali od 1 do 100 nm (Slika 5.). Mala promjena

u strukturi materijala može rezultirati posve novim svojstvima. Nanotehnologija je uzela

zamaha tek posljednjih godina iz jednostavnog razloga što znanstvenici prije nisu imali

tehnologiju za tako male veličine.

Slika 5. Prikaz čestica reda veličine od 10-1 do 108.

(preuzeto s http://www.slideshare.net/mojarijeka/07-nanokompoziti-i-nanotehnika )

Iako je ideju o nanotehnologiji propagirao popularni fizičar Richard Feynman već u 50-im

godinama, tek 2000-ih je SAD pokrenuo prvi nacionalni program za nanotehnologiju [8]. U

posljednjem desetljeću nanotehnologija je doživjela veliki rast i danas je u svakodnevnoj

primjeni iako možda toga nismo svjesni. Primjenjuje se na odjeći za zaštitu od mrlja, zaštiti na

naočalama, ambalažama za hranu, lijekovima u medicini, kremama za njegu, tehnikama i

svakim danom broj primjena raste sve više. Trenutno su znanstvenici najviše fokusirani na

pronalazak različitih primjena takozvanih nanocijevi i nanožica. Nadaju se da će od nanožica

moći napraviti jako male procesore i elektroničke uređaje, što bi značajno utjecalo na budući

izgled i funkcionalnost potrošačke elektronike.

Page 12: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

10

Naime, utvrđeno je da strukture dimenzija manjih od 100 nm imaju nova, različita svojstva od

svojstava koja ista materija ima u strukturi velikih dimenzija. To se očituje u fizikalnim i

kemijskim svojstvima koja sada ovise o veličini čestice. Najočitiji učinak pri smanjenju

dimenzija materijalne čestice jest veliko povećanje površine u odnosu na volumen tvari. U

nanočestica fizikalno-kemijska svojstva površine dominiraju svojstvima u unutrašnjosti tvari.

Page 13: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

11

4. Ugljikove nanočestice u izvedbi (bio)senzora

Ugljik može postojati u tri alotropske modifikacije kao dijamant1, grafit2 i fuleren3

(najnovije otkrivena modifikacija u kojoj su molekule u obliku cijevi). Dijamant i grafit su

faze čvrstog ugljika poznate od najranijih vremena. Fuleren je nedavno otkriven, prvo su

otkrivene molekule C60. Slijedila su otkrića fulerena raznovrsnih oblika i zapanjujućih

svojstava. Među njima su i ugljikove strukture cilindričnog oblika, poznate kao nanocjevčice

[9]. Ugljikove nanocjevčice (engl. carbon nanotubes, skraćeno CNTs) je otkrio Sumio Iijima4

1991. godine. [10].

Ugljikove nanocjevčice najčešće se dobivaju [11]:

a) isparavanjem grafita uz katalizatore kobalta i nikla (50:50) pomoću lasera u atmosferi

argona na 1200ºC, a zatim toplinskom obradom u vakuumu pri 1000ºC kako bi se

uklonile nečistoće. Promjenom parametara tijekom proizvodnje možemo utjecati na

promjer i veličinu nanocjevčica.

b) „arc-discharge“ metodom, ova metoda se najprije koristila za proizvodnju fulerena

C60, a danas ja najjednostavnija metoda za dobivanje ugljikovih nanocjevčica u novije

vrijeme se odvija i u struji dušika.

c) CVD metodom ili „chemical vapor discharge“ metoda, piroliza (termički raspad)

ugljikovodika u prisutnosti metalnih katalizatora. Klasična metoda koja se koristi za

proizvodnju različitih ugljikovih materijala.

1 Dijamant je alotropska modifikacija ugljika, kao najtvrđi prirodni mineral koji se rabi kao alat za rezanje,

bušenje, brušenje i poliranje. [19] 2 Grafit, crn, mekan mineral lisnate strukture, vodi el. struju. [19] 3Fuleren je alotropska je modifikacija ugljika koja se sastoji od 60 ugljikovih atoma u obliku nogometne lopte.

Postoje fulereni sačinjeni od različitog broja ugljikovih atoma i različitih veličina. Ugljikovi atomi u fulerenskoj

molekuli raspoređeni su unutar peterokuta i šesterokuta. Fulerene su otkrili R.F. Curl Jr., H.W. Kroto i R.E.

Smalley. Za ovo otkriće dodijeljena im je Nobelova nagrada za kemiju, 1996. godine. [20] 4 Sumio Iijima, rođen 2.svibnja 1939.godine u Japanu, japanski fizičar, područja istraživanja: nanotehnologija,

kristalografija, elektronska mikroskopija, fizika čvrstog stanja te znanost o materijalima.

Page 14: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

12

Iijima je podijelio CNT na [12]:

a) ugljikove jednostjenčane nanocjevčice (engl. single-walled carbon nanotubes,

skraćeno SWCNTs), jedan koncentrični valjak, promjera oko 1 nm, a stjenka je

debljine 1 atoma ugljika (Slika 5. a))

b) ugljikove višestjenčane nanocjevčice (engl. multi-walled carbon nanotubes, skraćeno

MWCNTs), nekoliko koncentričnih valjaka ili jednostjenčanih nanocjevčica, promjera

do 10 nm, (Slika 5. b))

Slika 5. a) jednostjenčane nanocjevčice (engl. single-walled carbon nanotubes, skraćeno

SWCNTs), jedan koncentrični valjak; b) višestjenčane nanocjevčice (engl. multi-walled

carbon nanotubes, skraćeno MWCNTs), nekoliko koncentričnih valjaka

(preuzeto s:

http://jdr.sagepub.com/content/early/2013/05/15/0022034513490957/F1.expansion.html)

Page 15: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

13

Slika 6. a) Veličina ugljikovih nanočestica je do 1µm dužine i 4-30 nm presjeka.

b) Postoje tri tipa SWNT-a : 1) fotelja, engl.armchair, 2) cik-cak, engl.zig zag, 3) kiralne, engl

intermediate; dobile su ime prema obliku poprečnog prstena ugljikovih atoma.

(preuzeto iz A. Iijima, Carbo nanotubes: past, present and future, Physica B (323) (2002) 1-5)

Zanimljivo je da su ugljikove nanocjevčice stotinu puta čvršće od čeličnih istog presjeka, a

znatno lakše od aluminija. Stabilne su do 1400ºC u vakuumu [12]. Smatra se da to svojstvo

proizlazi zbog njihove specifične šesterokutne strukture u kojoj sile istezanja raspoređuju

većom površinom i dijelom zbog jakosti kemijske veze između atoma ugljika. Građene su od

sp2 ugljikovih atoma te zbog takve građe imaju dobra električna svojstva (prijenos elektrona)

kao posljedicu "slobodnih" elektrona na površini cijevi "oslobođenih" u sp2 hibridizaciji

atomskih orbitala ugljika [13].

Page 16: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

14

Svojstva nanocjevičica na kojima se temelji njihova primjena jesu:

- veliki omjer između duljine i radijusa, što omogućuje bolju regulaciju usmjerenih svojstava

učinjenog materijala;

- imaju električna svojstva metala, poluvodiča ili izolatora, što ovisi o njihovom promjeru,

kiralnosti, površinskoj modifikaciji odnosno dopiranju;

- imaju veliku mehaničku čvrstoću; čvršće su i fleksibilnije od ugljikova vlakna (eng. carbon

fiber);

- svojstva im se mogu promijeniti umetanjem metala u unutrašnjost cijevi, pri čemu nastaju

električni i magnetski nanovodovi; mogu se umetnuti i plinovi i tako služe za spremanje ili

odvajanje plinova. [14]

Većina senzora s ugljikovim nanocjevčicama temelje se na tranzistorima s efektom polja tzv.

FET tranzistori (engl- field effect transistor) (Slika 7.).

Slika 7. Shematski prikaz FET tranzistora ugljikovom nanocjevčicom koja je kanal kojim je

povezan izvor i odvod tranzistora.

Page 17: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

15

Kemijskom modifikacijom nanocjevčica može ih se učiniti selektivnim na ciljani analit.

Modifikacija učinjena kovalentnim vezanjem molekula modifikatora (određene molekule ili

više njih) na bočne stjenke nanocjevčica može potpuno promijeniti njezina električna

svojstva, tj. učiniti je električnim izolatorom. Zato prednost ima modifikacija površine uz

nekovalentno vezanje. Za kemijsku modifikaciju površina ugljikovih nanočestica za što

uspješnije interakciju s ciljanim analitom najčešće se radi postupak u kojem se nanocjevčica

prekrije određenim polimerom jer polimer sprječava reakcije s neželjenim molekulama, a

svojstva nanocjevčica se ne mijenjaju.

Neki od polimera:

a) polimeri koji sadržavaju dvostruke veze

b) kationski kopolimeri – nepolarni glavni lanac se omotava oko CNT-a, a pozitivne

hidrofilne pokrajnje skupine se okreći prema vodi i omogućavaju topljivost

c) kopolimeri –polistiren poliakrilna kiselina, PAA (hidrofobna), dimetanformamid

,DMF (hidrofilan)

U radovima koji su proučavani za ovaj seminar korišteni su nafion5 [1,10,21,22] i teflon6

[15,21] kao polimeri za oslojavanje CNT-a.

5 Nafion ®, perfluor-3,6-dioksi-4-metil-7octene-sulfonske kiseline i tetrafluoretilena (Teflon ®). Proziran

polimer, stabilan na zraku, dobro hidratacijsko sredstvo, posjeduje dobra ionsko- izmjenjivačka svojstva izuzetno

je kemijski otporan, termički je stabilan do 160 ºC. [23]

6 Teflon ®, politetrafluoretilen, polukristalina, polimerna plastika koja se sastoji od fluora i ugljika.

Tetrafluoretilen je bezbojan plin bez mirisa te vrlo cijenjen polimerni materijal otporan prema visokim

temperaturnim i kemijskim utjecajima.

Copyright ©DuPont.

Page 18: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

16

Slika 8. Slikoviti prikaz oslojavanja CNT-a polimerom.

No moramo pažljivo odabrati polimer jer se na polimerni sloj vežu ciljani analiti, te tako

dobijemo visoku selektivnost i specifičnost nanosenzora.

U izradi elektroda ugljik se koristi zbog svoje prilagodljivosti i svestranosti te elektrode

također imaju visok raspon potencijala ( naročito u pozitivnome smjeru) zbog spore kinetičke

oksidacije ugljika [15].

Očito je kako senzori koji koriste nanočestice posjeduju najveću osjetljivost. Tu osjetljivost

možemo pripisati pojačanoj katalitičkoj aktivnosti, dobroj biokompatibilnosti i velikoj

površini koja se ostvaruje kombinirajući i prednosti CNTs i drugih nanočestica [16].

Aktivno mjesto enzima je dio molekule koji direktno sudjeluje u stvaranju veze enzima sa

supstratom i u samom katalitičkom procesu. Kod proteinskih enzima, aktivno mjesto

predstavlja mali broj aminokiselina smještenih u unutrašnjosti u hidrofobnom dijelu

proteinske molekule, čije prostorno uređenje omogućava vezu specifično s molekulom

analita/supstrata. No često upravo to aktivno mjesto biva električni izolirano i nedostupno kod

Page 19: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

17

standardnih platinskih, zlatnih ili staklenih elektroda ili se na samu elektrodu adsorbiraju

nečistoće što su bitne činjenice koje usporavaju prijenos elektrona.

Slika 9. Shematski prikaz rada enzimskog biosenzora (preuzeto s

http://zoak.fkit.hr/nastava/pred_biosen/dokstudbio7.pdf )

Mnoga su se istraživanja radila upravo u ubrzanju prijenosa elektrona sa površine elektrode i

enzima (aktivnog mjesta). Zato su mnogi znanstvenici koristili upravo CNTs [1,15,16,17,18]

zbog svojih elektronskih i strukturnih svojstava omogućile su brži prijenos elektrona.

U radovima je opisana je mogućnost direktnog prijenosa elektrona s aktivnog mjesta enzima i

površine elektrode u amperometrijskom SWNT biosenzoru za glukozu [17,16,18] (Slika 10.)

Page 20: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

18

Slika 10. Prikazan je dio amperometrijskog SWNT senzora za glukozu. GO označava enzim

glukozu oksidazu, enzim koji se specifično veže glukozu te katalizira raspada glukoze u

metabolite, FAD iliti flavin adenin dinukleotid, kofaktor nužan kako bi glukoza oksidaza

djelovala kao enzim, te je FAD biološka komponenta bioloških redoks reakcija. Glukoza

oksidaza se kemijsko povezuje na SWNT. Redoks centar iliti aktivno mjesto glukoze oksidaze

električno je izolirano proteinskom ovojnicom što onemogućuje oksidaciju i redukciju

elektrodnim potencijalom. U redoks procesu glukoza prelazi u glukolakton i slobađaju se

elektroni koji se prenose kroz SWNT do elektrode. SWNT su gusto vertikalno poredane što

omogućuje direktnu vezu između elektrode i aktivnog mjesta glukoze oksidaze ili bilo kojeg

drugog enzima. Modificiranjem kraja SWNT omogućuje povezivanje SWNT-a s elektrodom.

Page 21: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

19

5. Zaključak

Razvoj kemijskih i bioloških senzora je trenutno jedan od najaktivnijih područja

analitičkog istraživanja. Danas se senzori koriste u različitim grana kao što je medicinska

primjena, zaštita okoliša, industrija hrane, farmaceutska istraživanja, vojna primjena te su

zauzeli vrlo značajno mjesto u istraživanju raznih analita. Nanostrukturirani materijali vrlo su

živo područje istraživanja u svijetu, prije svega zahvaljujući svojim jedinstvenim svojstvima.

Ugljikove nanočestice zbog svoje veličine i elektrokemijskih svojstava biti će sve više

korištene kao komponente biosenzora. No još uvijek nije do kraja poznato djelovanje na ljude

koji rade u proizvodnji s nanokompozitima zato posljednjih godina raste broj istraživanja

vezanih za štetne u učinke nanomaterijala na žive organizme. Uz golem tržišni potencijal oni

donose i nove rizike. Činjenica je da postoji opća zabrinutost zbog negativnog utjecaja

nanočestica na ljudsko zdravlje i okoliš [24].

Page 22: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

20

Literatura

[1] X.Zhang, H.Ju, J.Wang, Electrochemical sensors and biosensors and their biomedical

applications (firstedition 2008) Elsevier, 441-459

[2] I. Willner, B. Willner, Functional nanoparticle architectures for sensoric, optoelectronic,

and bioelectronic applications. Pure Appl. Chem. 74(2002), 1773–1783

[3]S. Iijima, Helical microtubules of graphitic carbon. Nature 354(1991) 56–58

[4] B. R. Eggins, Chemical sensors and biosensors, John Wiley&SonsLtd, (2002)

[5] D. Madunić, Razvoj i konstrukcija novih potenciometrijskih senzora za anionske i

neionsketenzide, Doktorska dizertacija, Zagreb (2008) Fakultet kemijskog inženjerstva i

tehnologije

[6] J. Janata, Principles of chemical sensors, Springer (2009)

[7] Kemijski senzori, Interna skripta, Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u

Zagrebu

[8] http://www.geek.hr/clanak/sto-je-to-nanotehnologija/ (28.82015.godina)

[9] J. Košak, Goranka Bilalbegović, Struktura jednostjenčanih ugljikovih nanocjevčica,

Matematičko-fizički list, LIII 1(2002.-2003.) 20

[10] A. Iijima, Carbo nanotubes: past, present and future, Physica B (323) (2002) 1-5

[11] M. Trojanowicz, Analytical applications of carbon nanotubes: a review, Tends in

analytical chemistry, 25 (5) (2006) 480-489

[12] D. Grieshaber, R. MacKenzie, J. Vörös, E. Reimhult, Enzymatic biosensors- principles

and applications, Sensors 8 (3) (2008) 1400-1458

[13] G.A. Rivas, M.D. Rubianes, M.C. Rodriguez, N.F. Ferreyra, G.L. Luque, M.L. Pedano,

S.A. Miscoria, C. Parrado, Carbon nanotubes for electrochemical biosensing, Talanta 74

(2007) 291-307

[14] I. Piljac, Senzori fizikalnih veličina i elektroanalitičke metode, Media Print, tiskara

Hrastić Zagreb (2010), 634-637

Page 23: Primjena Nanočestica u Izvedbi Biosenzora

Primjena ugljikovih nanočestica u izvedbi biosenzora, Mateja Hajduković

21

[15] Y. Lin, W. Yantasee, F. Lu, J. Wang, M. Musameh, Y. Tu, Z. Ren, Biosensors based on

carbon nanotubes, Marc Dekker Inc. (2004)

[16] K. Balasubramanian, M. Burghard, Biosensors based on carbon nanotubes,

Anal.Bioanal.Chem., (385) (2006) 452-468

[17] J. Wang, Carbon-nanotube based electrochemical biosensors: A review, Electroanalysis,

17 (1) (2005), 7-14

[18] S. Sotiropoulou, N. A. Chaniotakis, Carbn nanotube array-based biosensor,

Anal.Bioana.Chem, (375) (2003) 103-105

[19] M. Kaštelan-Maca, Enciklopedijski rječnik analitičkog nazivlja, Fakultet kemijskog

inženjerstva i tehnologije; Mentor, Zagreb (2014)

[20] http://glossary.periodni.com/glosar.php?hr=fuleren (1.9.2015.godina)

[21] Y. Zhao, H. Liu, Y.Kou, M. Li, Z. Zhu, Q. Zhaung, Structural and characteristic of

carbon nanotubes ionic-liquid gel biosensor, Science direct, 9 (2007) 2457-2462

[22] C. Boero, J. Olivo, G. De Micheli, Felow, IEEE, S. Carra, New approaches for carbon

nanotubes-based biosensors and their application to cell culture mnitoring, IEEE 6 (5) (2012)

479-485

[23] http://www.permapure.com/resources/all-about-nafion-and-faq/ (2.9.2015.)

[24] M. Ivanković, Nanomaterijali i nanoproizvodi – mogućnosti i rizici, Sveučilište u

Zagrebu Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, Polimeri, 32 (1) (2011) 23-28

[25] S. Sotiropoulou, V. Gavalas, V. Vamvakaki, N.A. Chaiotakis, Novel carbon materijal

sin biosensros system, Biosensors and Bioelectronic, 18 (2003) 211-215

[26] H. Zorc, Fulereni – novi oblik ugljika, Matematičko-fizički list, 2 ( 1993./94.) 60-64