Titelaufnahme

Titel
Enzymunterstützte Detektion von Glucose auf Impedanz-Sensoren
Weitere Titel
Enzyme supported Detection of Glucose on Impedance-Sensors
VerfasserRaskovic, Mirko
Erschienen2016
Datum der AbgabeSeptember 2016
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Ketoazidose / Glucose / Detektion / Impedanz Sensor / papier-basierte Sensoren / horseradish peroxidase / Glucose oxidase
Schlagwörter (EN)ketoacidosis / Glucose / Detection / Impedance-Sensor / paper-based sensor
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Durch die ansteigende Zahl der Diabetespatienten werden sich die Fälle der Ketoazidose häufen. Derzeit gibt es keine Systeme, die den Gehalt der einzelnen Ketonkörpern und der Glucose parallel und quantitativ bestimmten. Da diese Komponenten eine entscheidende Rolle bei der Ketoazidose spielen, müssen Systeme entwickelt werden, die in der Lage sind die Stoffwechselstörung früh zu erkennen oder zu überwachen. Für diesen Zweck könnten enzymunterstütze Impedanz-Sensoren, die später auf Papier gedruckt werden sollen, angewendet werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Detektion von Glucose. Glucose wird zunächst durch die Glucose Oxidase zu Gluconsäure und Wasserstoffperoxid umgesetzt. Anschließend wird Wasserstoffperoxid von der Peroxidase (horseradish peroxidase) für die Oxidation eines Substrates verwendet. Durch die Umsetzung der Substrate kommt es zur Veränderung der dielektrischen Eigenschaften der Probe. Diese Veränderung kann durch den Impedanz-Sensor erfasst und einem bestimmen Wert zugewiesen werden.

Zunächst wurden verschiedene Substrate der horseradish peroxidase untersucht und auf ihre Tauglichkeit für elektrochemische Messungen getestet. Dabei zeigte sich Kaliumiodid als das vielversprechendste Substrat.

Für die Experimente am Papier wurden Standardfilterpapier und Strichrohpapier verwendet. In beiden Papierarten konnte eine erfolgreiche Enzymreaktion nachgewiesen werden. Die Versuche in der Lösung und am Papier zeigten eine gute Quantifizierung der Glucosekonzentration. Am Impedanz-Sensor war ebenfalls eine gute Quantifizierung möglich.

Eine elektrochemische Erfassung der enzymatischen Reaktion mit dem Papier am Sensor war nur mit dem Standardfilterpapier erfolgreich. Möglicher Weise verhindern Zusatzstoffe im verwendeten Strichrohpapier die entscheidende Reaktion für die elektrochemische Detektion. Das muss in weiterführenden Studien untersucht werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Due the growing number of diabetes patients the importance of monitoring ketoacidosis increases. At the moment there are no systems, which are used for the parallel and quantitative detection of ketone bodies and glucose. Those components play a crucial role in ketoacidosis and therefore detection methods have to be developed to prevent and to provide an early recognition of ketoacidosis. For this purpose papier printed, enzyme supported Impedance-Sensors are suitable. The detection of the glucose, as one of the important components, is the focus of this work. Due the enzymatic reaction glucose is converted by glucose oxidase to gluconic acid and to hydrogen peroxide. In the next reaction the hydrogen peroxide is used for the oxidation of a substrate by the horseradish peroxidase. The enzymatic reactions lead to a change of the dielectric properties of the sample. This dielectric changes can be detected by Impedance-Sensor.

In a first step, different substrates for the horseradish peroxidase were tested for the application on Impedance-Sensors. After preliminary tests potassium iodide was considered as the most promising substrate. Experiments in solution, on paper (standard filterpaper and row recycling paper) and on Impedance-Sensors indicated successful enzymatic reactions. In all three tests the quantification of glucose-concentration reached a good coefficient of determination.

An electrochemical detection of enzymatic reaction with paper on the surface of the sensor was only successful with the standard filterpaper. Probably the accessory agent of the row recycling paper interferes the measurement. This must be evaluated in further studies.