Keywords: Potenciometria, biosensor, galactosa Potentiometry, biosensor, galactose Potenciometría, biosensor, galactosa
Title in different languages: Sensor potenciomètric de paper per controlar els nivells de galactosa Paper-based potentiometric sensor for monitoring galactose levels Sensor potenciométrico basado en papel para el control de los niveles de galactosa
Subject areas: Química Chemistry Química
Confidenciality: No
Academic year: 2015-2016
Student: Zuaznabar Gardona, Julio César
Department: Química Analítica i Química Orgànica
Work's public defense date: 2016-09-09
TFM credits: 24
Project director: Andrade, Francisco Javier
Abstract: Sensor potenciomètric de paper per controlar els nivells de galactosa Julio César Zuaznabar Gardona Nanociència, Materials i Processos: Tecnologia Química a la Frontera. Programa de Màster 2015-2016 juliocesar.zuaznabar@estudiants.urv.cat Supervisor: Francisco J. Andrade Departament de Química Analítica i Química Orgànica. Universitat Rovira i Virgili Campus Sescelades, c/ Marcel·lí Domingo, 1. Tarragona, 43007, Espanya. Resum Els sensors enzimàtics potenciomètrics poden esdevenir plataformes econòmiques i eficaces pel diagnòstic de diverses malalties de forma ràpida i fiable. Aquest treball presenta un sensor potenciomètric de paper com a una nova plataforma per la determinació dels nivells de galactosa en mostres de sang usats pel diagnòstic i control de la galactosèmia. El sistema funciona detectant el peròxid d’hidrogen generat per l'oxidació catalítica de la galactosa mitjançant l’enzim galactosa oxidasa immobilitzat en un substrat. Dos enfocaments van ser emprats per la immobilització de la galactosa oxidasa a la superfície del paper platinat: i) intercalació entre dues capes de polímer, ii) entrecreuament amb un polímer ric en amines. Una capa oxidant externa formada per partícules de MnO2 és usada per eliminar les interferències redox. Els sistema mostra valors de sensitivitat de 33 i 57 mV/log pels enfocs d’intercalació i entrecreuament respectivament, un límit de detecció de 0.5*10-3 mol/L i un rang lineal de 1*10-3 to 1*10-2 mol/L, que cau dins del rang clínicament rellevant. Aquest nou biosensor permet la determinació de galactosa en pocs minuts, en comptes d’hores o dies que és el temps típicament requerit per les actuals tècniques de laboratori. Paraules clau: galactosèmia, potenciometria, biosensor, galactosa Paper-based potentiometric sensor for monitoring galactose levels Julio César Zuaznabar Gardona Nanoscience, Materials and Processes: Chemical Technology at the Frontier Master Programme 2015-2016 juliocesar.zuaznabar@estudiants.urv.cat Supervisor: Dr. Francisco J. Andrade Department of Analytical Chemistry and Organic Chemistry. Universitat Rovira i Virgili Campus Sescelades, c/ Marcel·lí Domingo, 1. Tarragona, 43007, Spain. Abstract Enzyme-based potentiometric sensors can become cost-effective platforms for the diagnosis of different diseases in a fast and reliable way. This work reports a paper-based potentiometric sensor as a new platform to evaluate galactose levels in blood samples for diagnosis and monitoring of galactosemia. The system works by detecting the hydrogen peroxide generated by the catalytic oxidation of galactose using the galactose oxidase enzyme immobilized on a substrate. Two approaches were employed to immobilize galactose oxidase, which is specific for galactose, on the surface of a piece of platinized paper: i) sandwiching it between two polymer layers and, ii) cross-linking it with an amine-rich polymer. An external oxidizing layer formed by MnO2 particles is used to eliminate redox interferences. The system shows, sensitivity values of 33 and 57 mV/decade for sandwiching and crosslinking respectively, a limit of detection of 0.5*10-3 mol/L and a linear range from 1*10-3 to 1*10-2 mol/L, well within the clinically relevant range. This novel biosensor allows to perform determinations of galactose in few minutes instead of the typical hours or days required by the current lab-based approach. Keywords: galactosemia, potentiometry, biosensor, galactose Sensor potenciométrico basado en papel para el control de los niveles de galactosa Julio César Zuaznabar Gardona Nanoscience, Materials and Processes: Chemical Technology at the Frontier Master Programme 2015-2016 juliocesar.zuaznabar@estudiants.urv.cat Supervisor: Dr. Francisco J. Andrade Departamento de Química Analítica y Química Orgánica, Universitat Rovira i Virgili Campus Sescelades, c/ Marcel·lí Domingo, 1. Tarragona, 43007, Spain. Resumen Los sensores potenciométricos basados en enzimas pueden convertirse en plataformas económicas para el diagnóstico de diferentes enfermedades de una manera rápida y fiable. En este trabajo se presenta el desarrollo de un sensor potenciométrico como una nueva plataforma para evaluar los niveles de galactosa en muestras de sangre y su uso en el diagnóstico y seguimiento de la galactosemia. El sensor funciona mediante la detección del peróxido de hidrógeno generado por la oxidación catalítica de galactosa usando la enzima galactosa oxidasa inmovilizada sobre papel platinado. Dos métodos fueron empleados para inmovilizar dicha enzima (específica a la galactosa) sobre la superficie del papel platinado: i) intercalándola entre dos capas de un polímero y, ii) enlazándola covalentemente a un polímero con grupos amino. Adicionalmente, se depositó una capa de nanopartículas de MnO2 para eliminar las posibles interferencias redox presentes en muestras sanguíneas. Los valores de sensibilidad obtenidos fueron 23 y 41 mV/dec para el método i) y ii) respectivamente. Ambos métodos de inmovilización tuvieron un límite de detección de 0,5*10-3 mol/L y un rango lineal de 1*10-3 a 1*10-2 mol/L de galactosa, lo cual está dentro del rango clínicamente relevante. Este nuevo biosensor permite realizar determinaciones de galactosa en pocos minutos en lugar de las horas o días que requieren los métodos que se usan actualmente en los laboratorios clínicos. Palabras claves: galactosemia, potenciometría, biosensor, galactosa
Subject: Química
Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)
Language: Anglès
Education area(s): Nanociència, Materials i Processos - Tecnologia Química de Frontera
Title in original language: Paper-based potentiometric sensor for monitoring galactose levels
Creation date in repository: 2017-01-13
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