1 ZZáávvěěrr biosensory v praxibiosensory v praxi perspektivyperspektivy KlinickKlinickáá oblastoblast in vitroin vitro stanovenstanoveníí provprováádděěnnáá v centralizovaných nemocniv centralizovaných nemocniččnnííchch laboratolaboratořřííchch ddecentralizovanecentralizovanéé uplatnuplatněěnníí biosensorbiosensorůů zahrnuje ordinaci lzahrnuje ordinaci léékakařře,e, nemocninemocniččnníí pokoje, operapokoje, operaččnníí ssáályly aplikace uraplikace urččenenéé šširokirokéé veveřřejnosti budou limitovejnosti budou limitováány, výjimkou jsouny, výjimkou jsou osobnosobníí glukometryglukometry diabetikdiabetikůů aa ttěěhotenskhotenskéé testytesty velký potencivelký potenciáál pro tzv.l pro tzv. „„welfarewelfare““ oblastoblast –– ststáárnoucrnoucíí populace sepopulace se bude vbude vííce zajce zajíímat o zdravotnmat o zdravotníí stavstav –– preventivnpreventivníí kontroly a mkontroly a měěřřeneníí iin vivon vivo aplikace jsou smaplikace jsou směěrovrováány pny přředevedevšíším na výzkum umm na výzkum uměěllééhoho endokrinnendokrinníího pankreatuho pankreatu 2 LaboratornLaboratorníí klinickklinickéé analyzanalyzáátorytory ppřříístrojstroj firmafirma glukosa +glukosa + analytyanalyty AUTOSTATAUTOSTAT DaiichiDaiichi (Japonsko)(Japonsko) EBIO PlusEBIO Plus EppendorfEppendorf / BST (N/ BST (Něěmecko)mecko) laktlaktáát, citrt, citráát, vit. Ct, vit. C EnzymatEnzymat SeresSeres (Francie)(Francie) sacharsacharóóza, alkoholza, alkohol ESATESAT PGWPGW MedingenMedingen (N(Něěmecko)mecko) laktlaktáátt EXSANEXSAN (Litva)(Litva) laktlaktáátt GLUCOGLUCO FujiFuji ElectricElectric (Japonsko)(Japonsko) ii--StatStat II--StatStat CorpCorp. (USA). (USA) momoččovinaovina Model 860Model 860 Ciba CorningCiba Corning (USA)(USA) NOVA 16NOVA 16 NovaNova BiomedicalBiomedical (USA)(USA) momoččovina, kreatininovina, kreatinin SatelliteSatellite GG MediSenseMediSense (USA)(USA) YSI SELECTYSI SELECT Yellow Springs InstrYellow Springs Instr. (USA). (USA) laktlaktáát, etanol,t, etanol, cholincholin VVěěttššinou se jedninou se jednáá o malo maléé stolnstolníí ppřříístroje,stroje, ččasto doplnasto doplněěnnéé zzáásobnsobnííkem vzorkkem vzorkůů ii--STATSTAT ppřředpoklad: analýza vzorkedpoklad: analýza vzorkůů v mv mííststěě jejich odbjejich odběěruru (opera(operaččnníí ssáál, ll, lůžůžko pacienta) mko pacienta) můžůže podstatnýme podstatným zpzpůůsobem zkrsobem zkráátit dobu do ztit dobu do zíískskáánníí výsledkvýsledkůů lze tedy urychlenlze tedy urychleněě provprovéést kroky vedoucst kroky vedoucíí ke zlepke zlepššeneníí stavu pacientastavu pacienta decentralizovandecentralizovanéé mměřěřeneníí multikanmultikanáálovýlový elektrochemickýelektrochemický biosensorbiosensor, poskytuj, poskytujííccíí informace o klinformace o klííččových lových láátktkáách, analyzovaných pch, analyzovaných přřii krizových situackrizových situacíích pacientch pacientůů zzáákladnkladníí modul na jedno poumodul na jedno použžititíí obsahuje mobsahuje měřěřííccíí sensorysensory,, zzáásobnsobníí roztok standardu a prostor pro nakroztok standardu a prostor pro nakáápnutpnutíí vzorkuvzorku krvekrve 3 ii--STATSTAT -- mměřěřííccíí modulmodul analytyanalyty:: sodsodíík, draslk, draslíík, chloridy, oxid uhlik, chloridy, oxid uhliččitý,itý, pHpH, mo, moččovina, glukovina, glukóóza aza a hematokrithematokrit program pak dopoprogram pak dopoččííttáávváá daldalšíší parametry jako napparametry jako napřř. koncentrace. koncentrace hemoglobinu, phemoglobinu, přřebytek bebytek báázzíí a podobna podobněě.. ii--STATSTAT po nakpo nakáápnutpnutíí vzorku krve sevzorku krve se mměřěřííccíí modul zasune domodul zasune do ppřříístrojestroje vyvyččkkáá se zobrazense zobrazeníí výsledkvýsledkůů mměřěřííccíí modul je na jednomodul je na jedno poupoužžititíí 4 ii--STATSTAT -- aplikaceaplikace hlavnhlavníí kriterium vývoje:kriterium vývoje: minimalizovat mominimalizovat možžnost chyb zpnost chyb způůsobených usobených užživatelemivatelem (pouze napln(pouze naplníí otvor pro vzorek krvotvor pro vzorek krvíí a zasune modul doa zasune modul do ppřříístroje)stroje) zaruzaruččit vysokou kvalitu výsledkit vysokou kvalitu výsledkůů (ve vým(ve výměěnnnnéé kartridkartridžžii je inkorporovje inkorporováán kalibran kalibraččnníí roztok). V rukou uroztok). V rukou užživatelivatelůů -- lléékakařůřů a sestera sester -- ppřříístroj poskytuje výsledky srovnatelnstroj poskytuje výsledky srovnatelnéé kvality jako centrkvality jako centráálnlníí laboratolaboratořř.. ppřříístroj pstroj půůvodnvodněě smsměěrovrováán pouze do nemocnic,n pouze do nemocnic, objevuje se i v ordinacobjevuje se i v ordinacíích praktických lch praktických léékakařůřů aa veterinveterináářůřů, dokonce ve vojenstv, dokonce ve vojenstvíí a objevil se na paluba objevil se na paluběě ppřři letech raketopli letech raketopláánnůů.. NNěěkdy jsou biosensory pkdy jsou biosensory přříílilišš dobrdobré…é… glukosový / laktglukosový / laktáátový sensortový sensor –– ppřřednedníí mměřěřííccíí a zadna zadníí kontaktnkontaktníí pohledpohled trvanlivost ptrvanlivost přříílilišš dlouhdlouháá –– potpotřřeba omeziteba omezit „„žživotnostivotnost““ –– ppřřididáánníí obvodu poobvodu poččíítajtajííccíího provedenho provedenéé analýzy,analýzy, –– po dosapo dosažženeníí stanovenstanovenéého poho poččtu ukontu ukonččeneníí poupoužžitelnostiitelnosti –– integrovaný inkrementintegrovaný inkrementáálnlníí ččíítatačč (1(1--wire counter)wire counter) 5 OchranaOchrana žživotnivotníího prostho prostřřededíí sledovsledováánníí znezneččiiššttěěnníí zdrojzdrojůů pitnpitnéé vody a vodnvody a vodníích tokch tokůů -- monitorovacmonitorovacíí systsystéémymy ppřřenosnenosnéé systsystéémy pro rychlou detekcimy pro rychlou detekci šškodlivinkodlivin -- analýza vzorku panalýza vzorku přříímo v mmo v mííststěě odbodběěruru rychlrychléé stanovenstanoveníí biochemickbiochemickéé spotspotřřeby kysleby kyslííku (BOD)ku (BOD) BiosensoryBiosensory propro žživotnivotníí prostprostřřededíí monitorovacmonitorovacíí systsystéémy zalomy založženenéé na celých buna celých buňňkkááchch -- schopnschopnéé reagovat na preagovat na přříítomnosttomnost šširokirokéého spektra toxických lho spektra toxických láátektek offoff--line systline systéémy pmy přři laboratorni laboratorníí detekci jednotlivýchdetekci jednotlivých šškodlivinkodlivin vyvvyvííjjíí se automatizovanse automatizovanéé imunochemickimunochemickéé systsystéémy, schopnmy, schopnéé stanovit paralelnstanovit paralelněě nněěkolikkolik analytanalytůů objevujobjevujíí se prvnse prvníí imunosensoryimunosensory pro stanovenpro stanoveníí pesticidpesticidůů dlouhou tradici mdlouhou tradici máá rychlrychléé biosensorovbiosensorovéé stanovenstanoveníí biologickbiologickéé spotspotřřeby kysleby kyslííku (BOD),ku (BOD), kterkteréé zkracuje dobu analýzy na nzkracuje dobu analýzy na něěkolik minutkolik minut BODBOD sensorsensor zalozaložžený na mikrobiený na mikrobiáálnlníí vrstvvrstvěě byl vyrbyl vyráábběěn jin jižž od roku 1983 v Japonskuod roku 1983 v Japonsku firmoufirmou Nisshin ElectricNisshin Electric jistým probljistým probléémem zmem zůůststáávváá korelace BODkorelace BOD úúdaje zdaje z biosensorubiosensoru s oficis oficiáálnlníím parametremm parametrem BOD5, coBOD5, cožž komplikuje nedostatekomplikuje nedostateččnnáá úúprava legislativyprava legislativy ARASARAS Dr.Dr. LangeLange (N(Něěmecko)mecko) BODBOD BODBOD--ModuleModule Medingen (NMedingen (Něěmecko)mecko) BODBOD SmartSenseSmartSense OhmicronOhmicron (USA)(USA) pesticidypesticidy 6 MultikanMultikanáálový biosensorlový biosensor pro charakterizaci odpadnpro charakterizaci odpadníích vodch vod 5x1.2 cm Pt / grafitové pracovní elektrody (7101) •• tyrosinasa (Tyr)tyrosinasa (Tyr) •• peroxidasy (HRP, SBP)peroxidasy (HRP, SBP) •• celobiosa dehydrogenasa (CDH)celobiosa dehydrogenasa (CDH) •• glukosa oxidasa (GOX)glukosa oxidasa (GOX) •• acetylcholinesterasa (AChE)acetylcholinesterasa (AChE) •• butyrylcholinesteasa (BChE)butyrylcholinesteasa (BChE) ⇒⇒ zeszesííťťovováánníí glutaraldehydemglutaraldehydem BChETYR CDH grafit Pt HRP/GOx SBP/GOx AChE RS-COR´ (+ R´COOH) RSH R-S-S-R ChE anoda (+350 mV) POD (TYR) H2O2 O2 H2O katoda (-100 mV) CDH celobiosa celobionolakton anoda (+400 mV) EnzymovEnzymovéé reakcereakce GOx glukosa glukonolakton chinon (fenoxyradikál) fenolfenol chinon 7 enzymyenzymy 7.77.7 00 >10>10 2.32.3 S10S10 5.35.3 00 0.030.03 0.080.08 S09S09 00 00 00 0.030.03 S08S08 00 00 00 00 S07S07 00 00 0.210.21 0.010.01 S06S06 pappapíírenský prrenský průůmyslmysl Koncentrace (Koncentrace (mg/l)mg/l) farmaceutickýfarmaceutický prprůůmyslmysl pesticid.pesticid. prprůůmyslmysl 2.92.96.16.12.92.90000HRPHRP 0.70.71.11.11.11.10000TYRTYR 0.030.030.010.010.410.410000BChEBChE 0.280.280.010.010.060.060.120.1200AChEAChE SS0055SS0044SS0033SS0022SS0011 PrPrůůmyslovmyslovéé vzorkyvzorky Odezvy přepočteny na koncentraci heptenophosu a katecholu Relativní odezva (%) Vzorek CDH HRP SBP TYR AChE BChE A1 < 1 2.2 86 < 1 < 1 < 1 A2 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 A3 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 A4 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 A5 < 1 < 1 15 < 1 < 1 < 1 A6 < 1 6.9 19 < 1 < 1 < 1 A7 < 1 < 1 34 < 1 < 1 < 1 A8 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 A9 < 1 < 1 < 1 < 1 16 63 A10 15 9.6 17 < 1 1.5 < 1 A11 < 1 4.3 9.4 < 1 5.4 < 1 A12 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1. < 1 A13 < 1 < 1 12 < 1 9.6 < 1 A14 < 1 < 1 40 < 1 6.3 < 1 A15 < 1 < 1 13 < 1 48 < 1 U1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 U2 < 1 40 57 6.7 < 1 < 1 U3 < 1 44 24 < 1 < 1 < 1 U4 < 1 31 42 < 1 < 1 < 1 U5 < 1 < 1 < 1 250 < 1 < 1 U6 < 1 47 36 < 1 < 1 < 1 U7 < 1 46 33 < 1 < 1 < 1 U8 < 1 377 < 1 < 1 < 1 < 1 U9 < 1 25 < 1 < 1 < 1 < 1 U10 < 1 32 86 < 1 < 1 < 1 U11 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 U12 < 1 < 1 < 1 198 < 1 < 1 U13 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 U14 < 1 21 < 1 37 < 1 < 1 U15 < 1 10 < 1 9.9 < 1 < 1 P1 < 1 < 1 < 1 < 1 29 100 P2 < 1 < 1 < 1 < 1 19 < 1 P3 < 1 < 1 < 1 < 1 46 5.2 P4 < 1 < 1 < 1 < 1 100 < 1 P5 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 P6 < 1 < 1 < 1 < 1 39 20 P7 < 1 < 1 < 1 < 1 29 9.5 P8 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 P9 < 1 < 1 < 1 < 1 38 100 P10 < 1 < 1 < 1 < 1 15 < 1 P11 < 1 < 1 38 < 1 18 < 1 P12 < 1 < 1 < 1 < 1 20 < 1 P13 < 1 < 1 < 1 < 1 33 < 1 vzorky obsahujvzorky obsahujíí pesticidy a fenolypesticidy a fenoly relativnrelativníí procentuprocentuáálnlníí odezva jeodezva je stanovena jako odezva vzorku dstanovena jako odezva vzorku děělenalena odezvou pro standardodezvou pro standard výsledky, ktervýsledky, kteréé je obtje obtíížžnnéé zhodnotitzhodnotit a porozuma porozuměět jimt jim MULTIVARIAMULTIVARIAČČNNÍÍ ANALÝZAANALÝZA OdpadnOdpadníí vodyvody 8 PCA (PCA (PrincipalPrincipal ComponentComponent AnalysisAnalysis)) -- Analýza hlavnAnalýza hlavníích komponentch komponent 11 .. .. .. .. XXSS 1 . . . . . . . . X1 . . . . . . . . XVV PromProměěnnnnáá VzorkyVzorky Var 1Var 2 Var 3 Původní systém (3D) PC1PC2 Nový systém (2D) PC1 PC2 PCAPCA -3 -2 -1 0 1 2 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 PCAm, X-expl: 84%,6% A1 A2A3A4 A5A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 U1 U3 U4 U5 U6U7 U8 U9 U10 U11 U12 U13 U14U15 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 PC1 PC2 Scores PesticidovýPesticidový prprůůmyslmysl PapPapíírenstvrenstvíí BIOSENSOR + PCABIOSENSOR + PCA KaKažždý vzorek odpovdý vzorek odpovííddáá 6830 prom6830 proměěnným detekovaných 6nným detekovaných 6--enzymovýmenzymovým sensoremsensorem (ka(kažžddáá elektrodovelektrodováá odezva je tvoodezva je tvořřena z 810 promena z 810 proměěnnýmnným PC1PC1 –– separace dle pseparace dle půůvodu, PC2vodu, PC2 –– separace dle toxicityseparace dle toxicity 9 AChE TYR TYR HRP HRP Pt BChE AChE -0.5 0 0.5 CurrentIntensity(µA) AChE TYR TYR HRP HRP Pt BChE AChE -0.5 0 0.5 Intensity(µA) AChE TYR TYR HRP HRP Pt BChE AChE -0.5 0 0.5 (µA) Proud(Proud(µµA)A) untreateduntreated alertalert alarmalarm normalnormal waterwater kkatecholatechol (standard)(standard) Vzorky rozdVzorky rozdíílnlnéé toxicitytoxicity -- odezvy 8odezvy 8--elektrodovelektrodovééhoho sensorusensoru pro 32 vzorkpro 32 vzorkůů (standard),(standard), 100 prom100 proměěnných (400 s)nných (400 s) -30 -20 -10 0 10 20 30 -10 -5 0 5 10 15 20 WAT NO AT AL UN -30 -20 -10 0 10 20 30 -10 -5 0 5 10 15 20 PC1 PC2 WATERWATER NORMALNORMAL UNTREATEDUNTREATED ALARMALARM ALERTALERT ZjednoduZjednoduššenenáá klasifikaceklasifikace kombinace sensorkombinace sensorůů s chemometris chemometriíí (PCA)(PCA) zjednoduzjednoduššuje interpretaci komplexnuje interpretaci komplexníích datch dat na una užživatelsky pivatelsky přříístupnstupněějjšíší nnáázornou formuzornou formu inteligentninteligentníí biosensorbiosensor 10 PotravinPotravináářřstvstvíí, biotechnologick, biotechnologickéé procesyprocesy biosensorovbiosensorovéé systsystéémy analyzujmy analyzujííccíí kontinukontinuáálnlněě odebodebííranranéé vzorky (on line)vzorky (on line) -- nnáávaznost navaznost na řřííddííccíí systsystéémymy sstanoventanoveníí sacharidsacharidůů, n, něěkterých vitamkterých vitamíínnůů a detekcea detekce bakteribakteriáálnlníí kontaminacekontaminace -- kontrolakontrola ččerstvosti potravinerstvosti potravin,, kontrola obsahu cizorodkontrola obsahu cizorodýchých lláátek (rezidua antibiotik)tek (rezidua antibiotik) kontrola kvality produktkontrola kvality produktůů -- na zna záákladkladěě hodnocenhodnoceníí vvůůnněě ((„„elektronický noselektronický nos““) a chuti () a chuti („„elektronický jazykelektronický jazyk““)) VojenskVojenskáá oblastoblast detekce chemických otravných ldetekce chemických otravných láátek (tek (sarinsarin,, somansoman, ...), ...) -- biosensorybiosensory ss cholinesterasoucholinesterasou detekce biologických bojových prostdetekce biologických bojových prostřředkedkůů -- nutnost vysoknutnost vysokéé specifityspecifity stanovenstanoveníí ((anthraxanthrax, botulin, ...), botulin, ...) -- imunosensoryimunosensory, p, přřenosnenosnéé systsystéémy PCR, prmy PCR, průůtotoččnnáá cytometriecytometrie obrana protiobrana proti bioteroristickýmbioteroristickým úútoktokůůmm 11 Detekce pouDetekce použžititíí chemických zbranchemických zbraníí chemickchemickéé zbranzbraněě reprezentujreprezentujíí bojovbojovéé otravnotravnéé lláátky zetky ze skupiny nervovskupiny nervověě paralytických slouparalytických slouččenin jakoenin jako sarinsarin aa somansoman inhibujinhibujíí cholinesterasucholinesterasu, co, cožž se takse takéé vyuvyužžíívváá vv detekdetekččnníích systch systéémech na bmech na báázizi biosensorbiosensorůů jijižž mnoho let existuje detektor NAIAD od firmymnoho let existuje detektor NAIAD od firmy ThornThorn EMI, vyuEMI, využžíívajvajííccíí prprůůbběžěžnou elektrochemickou detekcinou elektrochemickou detekci aktivityaktivity imobilisovanimobilisovanéé cholinesterasycholinesterasy miniaturizovanýminiaturizovaný biosensorbiosensor tohoto typu pro osobntohoto typu pro osobníí poupoužžititíí se vyvse vyvííjjíí taktakéé u nu nááss zzáájem o tuto oblast výraznjem o tuto oblast výrazněě stoupl po skonstoupl po skonččeneníí vváálky vlky v PerskPerskéém zm záálivu (1991), mimoto byllivu (1991), mimoto byl sarinsarin poupoužžit teroristyit teroristy ppřřii úútoku na tokijsktoku na tokijskéé metro (1995)metro (1995) BioNABioNA Biochemical Nerve Agent Detector měřící část výměnný biosensorový blok 12 SpecificationsSpecifications detectable agents: type “G” and “V” limit of detection in air: 1 ng/L detection speed: 30 sec (15 sec at 10 ng/L) detector: electrochemical sensor with immobilized acetylcholinesterase weight: 500 g dimensions: 120 x 80 x 35 mm power supply: 2 x 1.5 V batteries working temperature: 5 - 40°C warning signalization: visual and acoustic InformationInformation Military Technical Institute of Protection P.O. Box 547 Tel.: +420-5-41183001 60200 Brno (Czech Rep.) E-mail: vtuo_chem@telecom.cz BioNABioNA Biochemical Nerve Agent Detector Detekce biologických zbranDetekce biologických zbraníí biologickbiologickéé zbranzbraněě –– zbranzbraněě hromadnhromadnéého niho niččeneníí „„chudýchchudých““ zemzemíí jsou pjsou přředmedměětem ztem záájmu v souvislosti se situacjmu v souvislosti se situacíí v Irv Irááku,ku, kdekde bývalý rebývalý režžim vlastnil zim vlastnil záásoby rsoby růůznýchzných bakteriologických zbranbakteriologických zbraníí a toxina toxinůů mimo vojenskou oblast existuje znamimo vojenskou oblast existuje značčnnáá obava zobava z teroristickteroristickéého zneuho zneužžititíí, proto, protožže jejich pe jejich přřííprava je veprava je ve srovnsrovnáánníí s jinými zbrans jinými zbraněěmi hromadnmi hromadnéého niho niččeneníí velmivelmi snadnsnadnáá –– obavy zobavy z anthraxuanthraxu 13 BBP: toxinyBBP: toxiny AbrinAbrin -- rostlinarostlina Abrus precatoriusAbrus precatorius AflatoxinyAflatoxiny -- plplíísnsněě Aspergillus flavusAspergillus flavus aa parasiticusparasiticus BatrachotoxinBatrachotoxin -- kolumbijskkolumbijskáá žžáábaba Phyllobates aurotaeniaPhyllobates aurotaenia Botulotoxin ABotulotoxin A -- bakteriebakterie Clostridium botulinumClostridium botulinum Clostridium perfringensClostridium perfringens toxintoxin Corynebacterium diphtheriaeCorynebacterium diphtheriae toxintoxin MicrocystinyMicrocystiny ((CyanginosinyCyanginosiny)) -- modrozelenmodrozelenáá sinicesinice MicrocystisMicrocystis aeruginosaaeruginosa PalytoxinPalytoxin -- zoanthidnzoanthidníí korkorááll genusgenus PalythoaPalythoa RicinRicin -- rostlinarostlina castor beancastor bean Ricinus communisRicinus communis SaxitoxinSaxitoxin -- dinoflagelatadinoflagelata GonydulaxGonydulax ((GanyaulaxGanyaulax)) catenallacatenalla aa tamarensistamarensis ShigatoxinyShigatoxiny ((Vero cytotoxinyVero cytotoxiny)) -- bakteriebakterie Escherichia coliEscherichia coli EHECEHEC S.S. dysenteriadysenteria toxintoxin -- bakteriebakterie Shigella dysenteriaeShigella dysenteriae StaphStaph.. EnterotoxinEnterotoxin -- bakteriebakterie Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus BBP: viryBBP: viry ArgentinskArgentinskáá hemorhagickhemorhagickáá horehoreččka (AHF)ka (AHF) BolivijskBolivijskáá hemorhagickhemorhagickáá horehoreččka (Machupo)ka (Machupo) DengueDengue,, Ebola,Ebola, HantaHanta,, ChikengunyaChikengunya,, JaponskJaponskáá encefalitidaencefalitida,, JuninJunin KrymskoKrymsko--konkonžžskskáá hemorhagickhemorhagickáá horehoreččka (CCHFka (CCHF),), KyasanurskKyasanurskáá lesnlesníí horehoreččkaka,, LassaLassa horehoreččkaka LymfocytLymfocytáárnrníí choriomeningitidachoriomeningitida,, MarburgMarburg,, klklíšíšťťovováá encefalitidaencefalitida Variola (smallpox, spalniVariola (smallpox, spalniččky),ky), VenezuelskVenezuelskáá encefalitidaencefalitida,, žžlutlutáá horehoreččkaka,, 14 BBP: bakterie a plBBP: bakterie a plíísnsněě bakterie:bakterie: Bacillus anthraciBacillus anthraciss ((anthraxanthrax),), Brucella melitensisBrucella melitensis (brucelosa),(brucelosa), Clostridium botulinumClostridium botulinum (botulismus),(botulismus), CorynebacteriumCorynebacterium diphtheriaediphtheriae,, FrancisellaFrancisella ((PasteurellaPasteurella)) tularensistularensis ((tularemietularemie),), Chlamydia psittaciChlamydia psittaci (psitakosa),(psitakosa), Mycobacterium tuberculosisMycobacterium tuberculosis (tuberkulosa),(tuberkulosa), PseudomonasPseudomonas malleimallei // pseudomalleipseudomallei,, RickettsieRickettsie,, Coxiella burnettiCoxiella burnetti (Q(Q--horehoreččka),ka), SalmonellaSalmonella typhityphi // paratyphiparatyphi (tyfus),(tyfus), VibrioVibrio choleraecholerae (cholera),(cholera), YersiniaYersinia ((PasteurellaPasteurella)) pestispestis ((mormor)),, plplíísnsněě:: Coccidioides immitisCoccidioides immitis ((kokcidiosakokcidiosa),), Histoplasma capsulatumHistoplasma capsulatum,, Nocardia asteroidesNocardia asteroides BioBio DetectorDetector Biological DetectorBiological Detector (BD) je automatický syst(BD) je automatický systéém pro detekci BOLm pro detekci BOL vyvinutý spolevyvinutý společčnněě ETG a americkou armETG a americkou armáádou, principem je LAPSdou, principem je LAPS biosensorbiosensor sousouččasnasněě lze detekovat alze detekovat ažž 8 r8 růůzných agentzných agentůů (bakterie, viry, toxiny), je(bakterie, viry, toxiny), je lehce molehce možžnnéé rozrozšíšířřit o novit o nováá stanovenstanoveníí. Odezva do 15 minut, 95%. Odezva do 15 minut, 95% pravdpravděěpodobnost detekce, 0.1% falepodobnost detekce, 0.1% faleššných poplachných poplachůů, akustick, akustickáá ii optickoptickáá indikace.indikace. v jednom pouzdv jednom pouzdřře obsahuje jednotky vstupu vzorku, pre obsahuje jednotky vstupu vzorku, průůtotoččnnééhoho systsystéému, detektoru LAPS, zmu, detektoru LAPS, záásobnsobnííku reagenciku reagenciíí vzorek je kapalný objemu 1 ml, s nvzorek je kapalný objemu 1 ml, s níím se provm se provááddíí sousouččasnasněě 88 imunochemickýchimunochemických testtestůů -- BOLBOL--specifickspecifickéé protilprotiláátky jsou znatky jsou značčenyeny fluoresceinem, na který se ve druhfluoresceinem, na který se ve druhéém stupni vm stupni váážžee antianti-- fluoresceinovfluoresceinováá protilprotiláátka znatka značčenenáá ureureáázou, detekce jezou, detekce je potenciometrickpotenciometrickáá -- zmzměěnana pHpH, "adresace" jednotlivých m, "adresace" jednotlivých mííst nast na nosnnosnéém pm páásku se provsku se provááddíí osvosvěětlentleníímm 15 BDBD MiniFloMiniFlo pprrůůtotoččnnáá cytometriecytometrie kk analýzeanalýze bunbuněěk a jejich vlastnostk a jejich vlastnostíí,, testovtestováánníí ppřříítomnosti virtomnosti virůů,, separaci vybraných bunseparaci vybraných buněěkk na proud bunna proud buněěk vk v tekouctekoucíímm mméédiudiu sese svsvííttíí jednjedníím nebo vm nebo víícece laserovými paprsky a pozorujelaserovými paprsky a pozoruje se rozptýlense rozptýlenéé svsvěětlo,tlo, odpoodpo-- vvíídajdajííccíí zmzměěnnáám vlastnostm vlastnostíí bunbuněěkk MiniFloMiniFlo nepounepoužžíívváá klasickýchklasických mikroskopickýchmikroskopických ččoočček neboek nebo externexterníích optických vlch optických vláákenken jako detektorjako detektorůů, ale vlastn, ale vlastníí tekouctekoucíí mméédium funguje jakodium funguje jako svsvěětlovodtlovod pro paprsek,pro paprsek, zachytzachytáávváá svsvěětlo a ptlo a přřenenášíáší je doje do optickoptickéého detektoruho detektoru eliminujeliminujíí sese problprobléémy klasickmy klasickéé cytometrie a navcytometrie a navííc se zachytc se zachytíí 10x v10x vííce svce svěětla netla nežž pomocpomocíí ččooččkyky 16 PerspektivyPerspektivy miniaturizace, nanotechnologie, integraceminiaturizace, nanotechnologie, integrace multiparametrovmultiparametrovéé, paralelizace, paralelizace umuměělléé biorekognibiorekogniččnníí elementyelementy –– na bna báázi kombinatorický technikzi kombinatorický technik –– aptamery (SELEX), genetickaptamery (SELEX), genetickéé knihovnyknihovny –– proteinovproteinovéé ininžženýrstvenýrstvíí -- rekombinantnrekombinantníí proteiny s vylepproteiny s vylepššenýmienými vlastnostmi, chimvlastnostmi, chiméérnrníí biomolekulybiomolekuly –– makromolekulmakromolekuláárnrníí chemiechemie –– otisky analytu v polymernotisky analytu v polymerníí struktustruktuřřee -- MIP (molecularly imprinted polymers)MIP (molecularly imprinted polymers) Biosensory vBiosensory v ČČeskuesku MU BrnoMU Brno –– enzymy a protilenzymy a protiláátky, piezosensory / SPR / elektrochemietky, piezosensory / SPR / elektrochemie –– žživotnivotníí prostprostřřededíí / klinika / vojensk/ klinika / vojenskéé aplikaceaplikace BiofyzikBiofyzikáálnlníí úústav Brnostav Brno –– nukleovnukleovéé kyseliny / elektrochemiekyseliny / elektrochemie VVÚÚ radiotechniky Praharadiotechniky Praha –– SPR, imunosensorySPR, imunosensory VVÚÚ TTřřeboeboňň –– fotosystfotosystéém, elektrochemiem, elektrochemie UJEPUJEP ÚÚststíí nad Labemnad Labem –– fotosystfotosystéém, elektrochemie, optickm, elektrochemie, optickéé technikytechniky BVT Technologies BrnoBVT Technologies Brno –– ssíítotisk, enzymy, výroba sensortotisk, enzymy, výroba sensorůů SluSlužžba výzkumu Postba výzkumu Postřřelmovelmov –– imobilizace enzymimobilizace enzymůů, výroba biomembr, výroba biomembráánn 17 BiosensoryBiosensory malmaléé a levna levnéé rychlrychléé, citliv, citlivéé a specificka specifickéé uužživatelsky pivatelsky přříívvěětivtivéé