C9100 Biosenzory

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Petr Skládal, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Petr Skládal, CSc.
Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 11:00–12:50 B11/335
Předpoklady
základní znalosti biochemie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 23 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Studenti získají přehled o biosensorech, zejména elektrochemického a optického typu. Porozumí základům bioafinitních interakcí a možnostem jejich studia pomocí povrchové plazmonové rezonance (SPR) a piezoelektrických převodníků, s přihlédnutím k instrumentaci dostupné na PřF a CEITEC MU. Zvládnou technologie biosensorů (litografie, sítotisk, miniaturizace) a imobilizační postupy. Budou schopni nasadit biosensory pro aplikace v v klinické analýze, životním prostředí, potravinářství a bezpečnostní oblasti.
Výstupy z učení
Student zvládne principy biokatalytických a afinitních biosensorů, vlastnosti enzymů, protilátek, buněk jako biorekogničních elementů. Naučí se základy imobilizace biomolekul a seznámí se s aplikacemi biosensorů v klinické medicíně, potravinářství, vojenství a biotechnologiích.
Osnova
  • 1. Definice biosensoru. Historický přehled. Charakteristiky ideálního biosensoru. Základní měřící přístupy. 2. Elektrochemické biosensory, enzymové elektrody. Potenciometrické systémy a ISFETy. Referenční elektrody. 3. Amperometrické měření kyslíku, peroxidu vodíku a NADH, biosensory s oxidázami a dehydrogenázami. 4. Přenos elektronů z enzymů na elektrodu pomocí mediátorů. Kompozitní a organokovové molekuly. 5. Měření impedance a konduktometrické biosensory. Voltametrické techniky. 6. Spektrofotometrické, fluorimetrické a chemiluminiscenční sensory, optická vlákna. Optické biokatalytické sensory. Bioluminiscence. 7. Biosensory pro detekci inhibitorů. Recyklační enzymové systémy. Mikrobiální, tkáňové a receptorové sensory. 8. Afinitní biosensory s nepřímou detekcí pomocí značek. Imunosensory. 9. Hybridizační biosensory pro stanovení nukleových kyselin a detekci sekvencí oligonukleotidů. 10. Přímé optické afinitní sensory. Využítí exponenciální vlny a resonance povrchových plasmonů ke sledování bioafinitních interakcí v reálné čase. Integrované optické systémy, interferometry a podobné techniky. 11. Imobilizace biomolekul při konstrukci biosensorů. Membránové techniky. Elektropolymerace. 12. Aktivace povrchu sensorů. Kovalentní vazba biomolekul. 13. Miniaturizace a masová produkce biosensorů. Sítotisk, litografie, biosensory jako součást integrovaných analytických systémů, biočipy. 14. Komerční biosensory. Perspektivy biosensorů, oblasti uplatnění v medicíně, potravinářství, ochraně životního prostředí, vojenství.
Literatura
  • VOET, Donald, Judith G. VOET a Charlotte W. PRATT. Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level. 3rd ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 2008, xxx, 1099. ISBN 9780470129302. info
Výukové metody
přednáškový kurz
Metody hodnocení
přednášky, ústní zkouška nebo kolokvium
Informace učitele
http://www.sci.muni.cz/~skladal/
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.