Χαρακτηρισμός βιομορίων για ανίχνευση επιμολυντών στα τρόφιμα για την κατασκευή ηλεκτροχημικού αισθητήρα.

Τριγάζη, Μαριάννα; Trigazi, Marianna

dc.contributor.author	Τριγάζη, Μαριάννα
dc.contributor.author	Trigazi, Marianna	en
dc.date.accessioned	2020-02-03T10:39:28Z
dc.date.available	2020-02-03T10:39:28Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49732
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17430
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλεκτροχημεία	el
dc.subject	Βιοαισθητήρες	el
dc.subject	Ηλεκτρόδια	el
dc.subject	Φυτοφάρμακα	el
dc.subject	Πλαστικοποιητές	el
dc.subject	Electrochemistry	el
dc.subject	Biosensors	el
dc.subject	Electrodes	el
dc.subject	Pesticides	el
dc.subject	Plasticizers	el
dc.title	Χαρακτηρισμός βιομορίων για ανίχνευση επιμολυντών στα τρόφιμα για την κατασκευή ηλεκτροχημικού αισθητήρα.	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Βιοχημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-25
heal.abstract	Στόχο της παρούσης μεταπτυχιακής εργασίας αποτέλεσε η διερεύνηση διαφορετικών πρωτοκόλλων κατασκευής βιοαισθητήρων για την ηλεκτροχημική ανίχνευση δύο κατηγοριών επιμολυντών που απαντώνται συχνά στα τρόφιμα, των φυτοφαρμάκων και των πλαστικοποιητών. Για την κατασκευή του αισθητήρα για την ανίχνευση φυτοφαρμάκων, επιλέχθηκε το ένζυμο της Ακετυλο-χολινεστεράσης (AChE), η οποία καταλύει την αντίδραση της υδρόλυσης του υποστρώματος ακετυλοθειοχολίνης προς θειοχολίνη και οξικό οξύ. Η θειοχολίνη που παράγεται μπορεί να ανιχνευθεί μέσω της οξείδωσής της στην επιφάνεια ηλεκτροδίων. Τα φυτοφάρμακα ανιχνεύονται μέσω της αναστολής της δράσης του ενζύμου που προκαλούν, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή λιγότερης θειοχολίνης και κατά συνέπεια την μέτρηση μικρότερου ρεύματος. Για την κατασκευή του αισθητήρα δοκιμάσθηκαν τόσο μια σειρά εμπορικά διαθέσιμων ηλεκτροδίων (άνθρακα, χρυσού, άνθρακα τροποποιμένου με Prussian Blue ή με Co-Phthalocyanine) όσο και διαφορετικές τροποποιήσεις της επιφάνειας αυτών (με νανοσωματίδια μαγνητίτη, Prussian Blue, Carbon Black) με απώτερο στόχο την αύξηση της ευαισθησίας του αισθητήρα, καθώς και την επαναληψιμότητα των μετρήσεων. Από αυτές, η τροποποίηση με Carbon Black αύξησε αρκετά την αγωγιμότητα της επιφάνειας, ενώ ταυτόχρονα μείωσε το δυναμικό που απαιτείται να εφαρμοσθεί ώστε να οξειδωθεί η παραγώμενη θειοχολίνη και γι αυτό το λόγο επιλέχθηκε για την κατασκευή του αισθητήρα. Κατόπιν βελτιστοποίησης μια σειράς παραμέτρων που αφορούν στην τροποποίηση των επιφανειών ηλεκτροδίων άνθρακα με Carbon Black ανιχνεύθηκαν 3 διαφορετικά φυτοφαρμάκα (carbofuran, chlorpyrifos και phosmet), τα οποία ανήκουν σε δύο σύνηθεις οικογένειες φυτοφαρμάκων τα οργανοφωσφορικά και τα καρβαμικά. Όσον αφορά την κατασκευή του αισθητήρα για την ανίχνευση πλαστικοποιητών, χρησιμοποιήθηκαν απταμερή, νουκλεικά οξέα τα οποία έχουν την δυνατότητα μέσω της τριασδιάστατης δομής που λαμβάνουν να αναγνωρίζουν και να προσδένονται με επιλεκτικότητα σε έναν αναλύτη. Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε η επίδραση του τρόπου ακινητοποίησής τους στην επιφάνεια ηλεκτροδίων χρυσού στην ικανότητά τους να αναγνωρίζουν τον δακτύλιο φθαλικού εστέρα ο οποίος είναι κοινός σε όλους τους 4 πλαστικοποιητές. Λόγω του γεγονότος ότι η αναγνώριση αυτή δεν είναι ηλεκτροχημικά ενεργή πραγματοποιηθήκε μια προκαταρκτική μελέτη για την βελτιστοποίηση των συνθηκών εναπόθεσης των απταμερών με την χρήση της τεχνικής της εμπέδησης για την ανίχνευση των δύο συνηθέστερων ενώσεων της οικογένειας των πλαστικοποιητών του DEHP και του DINP. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας μπορούν να αποτελέσουν την βάση για την περαιτέρω βελτιστοποίηση και των δύο αισθητήρων. Για την μεν ανίχνευση των φυτοφαρμάκων η γνώση που αποκτήθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί μελλοντικά για την ακόμη πιο αποδοτική τροποποίηση των επιφανειών ηλεκτροδιών έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η ανίχνευση μια μεγαλύτερης γκάμας φυτοφαρμάκων με μικρότερα όρια ανίχνευσης. Όσον αφορά τους πλαστικοποιητές, η κατανόηση της συμπεριφοράς των απταμερών και η βελτιστοποιήση του τρόπου εναπόθεσής τους σε ηλεκτρόδια θα αποτελέσει την αφετηρία για την κατασκευή ηλεκτροχημικών αισθητήρων με μεγάλη ευαισθησία και επιλεκτικότητα.	el
heal.abstract	The aim of this thesis was to investigate different protocols for the fabrication of biosensors for the electrochemical detection of two classes of contaminants commonly found in food, pesticides and plasticizers. For the construction of the sensor for pesticide detection, the acetylcholinesterase (AChE) enzyme was selected, which catalyzes the hydrolysis reaction of acetylthiocholine to thiocholine and acetic acid. The thiocholine produced can be detected by means of its oxidation at the electrode surface. Pesticides are detected through the enzyme inhibition, which results in less thiocholine production and consequently less current being measured. Towards this goal, a number of commercially available electrodes (carbon, gold, carbon modified with Prussian Blue or Co-Phthalocyanine) as well as various surface modifications (with magnetite nanoparticles, Prussian Blue, Carbon Black) were tested with the ultimate goal being to increase the sensitivity of the sensor as well as the repeatability of the measurements. The modification of carbon electrodes with Carbon Black was found to greatly increase the conductivity of the surface, while at the same time reducing the potential required to oxidize the produced thiocholine and was therefore selected for the fabrication of the sensor. Following optimization of a number of parameters related to the modification of the carbon electrode surfaces with Carbon Black, 3 different pesticides (carbofuran, chlorpyrifos and phosmet) were detected, that belong to two common families of pesticides, the organophosphates and the carbamates For the construction of the sensor for the detection of plasticizers, aptamers nucleic acids were used that are nucleic acids capable of recognizing and binding to an analyte through the three-dimensional structure that they acquire. The present study investigated the effect their immobilization onto the surface of gold electrodes has on their ability to recognize the phthalate ring that is common to all plasticizers. Due to the fact that this recognition is not electrochemically active, a preliminary study was carried out to optimize the deposition conditions of the aptamers by employing the impedance technique to detect the two most commonly encountered molecules in the plasticizers family, DEHP and DINP. 6 The results of the present work can form the basis for further optimization of both sensors. For the detection of pesticides, the gained knowledge can be used in the future to further modify the electrode surfaces so as to allow the detection of a wider range of pesticides with lower detection limits. As far as plasticizers are concerned, understanding the behavior of aptamers and optimizing the way they are deposited on electrodes will be the starting point for the fabrication of highly sensitive and selective electrochemical sensors.	en
heal.advisorName	Ζεργιώτη, Ιωάννα
heal.committeeMemberName	Ζεργιώτη, Ιωάννα
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος
heal.committeeMemberName	Τοπογλίδης, Εμμανουήλ
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	229 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false