Sensory chemiczne i biosensory
Postęp w dziedzinie nowoczesnych systemów metrologii chemicznej stymulowany jest przede wszystkim świadomością nowych zagrożeń w otoczeniu człowieka, jak i rozszerzaniem spektrum potrzeb kontroli analitycznej. Wyniki analiz chemicznych, istotnych przy podejmowaniu decyzji dotyczących zdrowia, bezpieczeństwa i jakości życia, otrzymywane są dzisiaj przy zastosowaniu technik chromatograficznych, spektroskopowych i elektrochemicznych. W przypadku szybkich i zautomatyzowanych pomiarów, w szczególności w trybie monitorowania, alternatywą mogą być sensory chemiczne i biosensory, które często z powodzeniem zastępują drogie i skomplikowane instrumenty pomiarowe, stosowane rutynowo w analizie chemicznej. Sensory chemiczne łączą czułość i selektywność klasycznych technik analitycznych z szerokim wachlarzem niedrogich rozwiązań konstrukcyjnych, dostosowanych do określonego zastosowania. Ponadto, eliminacja konieczności pobierania i przygotowywania próbki do analizy stwarza możliwość analizy in-situ, która wyróżnia sensory chemiczne na tle klasycznych technik instrumentalnych.
Publikacja Sensory chemiczne i biosensory omawia podstawowe cechy, zalety i ograniczenia sensorów chemicznych i biosensorów oraz ich praktycznych zastosowań w klinicznej i procesowej kontroli analitycznej, w diagnostyce medycznej, w systemach kontroli bezpieczeństwa oraz w analizie środowiskowej. Przybliża zagadnienia związane z podstawami działania sensorów i biosensorów, materiałami i technologiami wykorzystywanymi do ich produkcji, a także zastosowaniem sensorów w praktyce. Pokazuje rozwój sensorów chemicznych i biosensorów indukowany pojawianiem się nowych materiałów i technologii oraz zapotrzebowaniem tego typu urządzenia zarówno analityce klinicznej, jak i przemysłowej. Autorami są doświadczeni pracownicy naukowo-badawczy z kilku ośrodków akademickich w Polsce, zajmujących się od wielu lat projektowaniem tego typu narzędzi analitycznych.
Patroni medialni:
Wykaz akronimów IX
Słownik terminów XV
1. Wprowadzenie 1
Elżbieta Malinowska, Wojciech Wróblewski
2. Sensory elektrochemiczne 7
2.1. Sensory potencjometryczne 7
Mariusz Pietrzak
2.1.1. Pomiar potencjometryczny 7
2.1.2. Metody analizy z wykorzystaniem sensorów potencjometrycznych 9
2.1.3. Elektrody odniesienia 11
2.1.4. Elektrody jonoselektywne 13
2.1.5. Parametry pracy elektrod jonoselektywnych 15
2.1.6. Rodzaje elektrod jonoselektywnych 20
2.1.7. Miniaturyzacja elektrod jonoselektywnych 29
2.1.8. Półprzewodnikowe sensory potencjometryczne 33
2.1.9. Zastosowanie sensorów potencjometrycznych 35
2.2. Sensory amperometryczne i woltamperometryczne 36
Marta Jarczewska
2.2.1. Pomiar amperometryczny 36
2.2.2. Pomiar woltamperometryczny 36
2.2.3. Podstawy działania sensorów amperometrycznych i woltamperometrycznych 38
2.2.4. Przykłady zastosowań 39
2.3. Sensory potencjometryczne w warunkach elektrochemicznych technik prądowych 41
Agata Michalska, Krzysztof Maksymiuk
2.3.1. Wykorzystanie chronopotencjometrii 43
2.3.2. Wykorzystanie metod woltamperometrycznych 48
2.3.3. Wykorzystanie metod kulometrycznych 50
2.3.4. Wykorzystanie metod z rejestracją sygnału optycznego 51
2.3.5. Perspektywy zastosowań 52
3. Sensory optyczne 55
Dorota Stadnik, Ewa Kobylska
3.1. Wprowadzenie 55
3.2. Zjawiska optyczne wykorzystywane w czujnikach 58
3.2.1. Absorpcja i odbicie promieniowania 58
3.2.2. Fluorescencja 61
3.2.3. Rozpraszanie Ramana 67
3.2.4. Zmiana współczynnika załamania światła 70
3.2.5. Interferencja światła 73
3.3. Konstrukcje sensorów optycznych 75
3.3.1. Sensory na bazie włókien ptycznych 75
3.3.2. Sensory na bazie planarnych światłowodów 77
3.3.3. Sensory w mikrosystemach przepływowych 78
3.4. Nanomateriały i funkcjonalizacja warstw receptorowych w sensorach optycznych 79
3.4.1. Nanomateriały 79
3.4.2. Funkcjonalizacja powierzchni 83
4. Sensory gazowe 89
Jacek Gębicki, Bartosz Szulczyński, Tomasz Wasilewski
4.1. Katalityczne (temperaturowe) czujniki gazowe 91
4.2. Masowe czujniki gazowe 94
4.2.1. Mikrowagi kwarcowe 94
4.2.2. Czujniki z akustyczną falą powierzchniową 96
4.3. Optyczne czujniki gazowe 97
4.3.1. Czujniki pracujące w widmie podczerwieni 97
4.3.2. Czujniki fotojonizacyjne 99
4.4. Elektrochemiczne czujniki gazowe 101
4.4.1. Czujniki potencjometryczne 101
4.4.2. Czujniki amperometryczne 104
4.4.3. Czujniki półprzewodnikowe (konduktometryczne) 107
4.5. Czujniki gazowe wykorzystujące nanomateriały 111
4.5.1. Nanomateriały półprzewodnikowe na bazie tlenków metali 113
4.5.2. Nanomateriały węglowe 114
4.5.3. Nanomateriały polimerowe 114
4.5.4. Nanokompozyty biologiczne 115
4.5.5. Nanocząstki metali 116
4.6. Komercyjnie dostępne gazowe czujniki chemiczne 119
5. Biosensory 123
Marta Jarczewska
5.1. Terminologia i podstawy działania 123
5.2. Warstwy receptorowe biosensorów (klasy biosensorów) 124
5.3. Immunosensory – istotne narzędzia współczesnej diagnostyki medycznej 125
Agata Kowalczyk, Magdalena Bamburowicz-Klimkowska, Monika Nisiewicz, Anna M. Nowicka
5.3.1. Budowa i zasada działania immunosensora 125
5.3.2. Rozpoznanie antygenu przez przeciwciało – podstawą działania immunosensorów 126
5.3.3. Sposoby wprowadzania przeciwciała do warstwy receptorowej 128
5.3.4. Wizualizacja rozpoznania antygenu przez przeciwciało 132
5.3.5. Nanotechnologia – siła napędowa współczesnej analityki medycznej 134
5.3.6. Przykłady aplikacji immunosensorów w diagnostyce medycznej 135
5.3.7. Perspektywy i ograniczenia 137
5.4. Biosensory DNA i aptasensory 139
Marta Jarczewska, Robert Ziółkowski
5.4.1. Proces SELEX 140
5.4.2. Zastosowanie aptamerów i kwasów nukleinowych 142
5.4.3. Metody immobilizacji kwasów nukleinowych 143
5.4.4. Mechanizmy generowania sygnału w biosensorach elektrochemicznych z warstwą receptorową w postaci kwasów nukleinowych 151
5.4.5. Przykłady aptasensorów 159
5.4.6. Przykłady biosensorów DNA 162
5.5. Biosensory mikrobiologiczne 165
Łukasz Górski
5.5.1. Mikroorganizmy stosowane w sensorach 166
5.5.2. Immobilizacja mikroorganizmów na przetwornikach 166
5.5.3. Układy pomiarowe 167
5.5.4. Zastosowania biosensorów mikrobiologicznych 170
5.6. Biosensory enzymatyczne 173
Urszula Wawrzyniak
5.6.1. Układy jednoenzymowe 177
5.6.2. Układy wieloenzymowe 187
6. Sensory chemiczne wykorzystuJące nanomateriały w warstwach receptorowych 205
6.1. Klasyfikacja i podstawowe właściwości nanomateriał 205
Marcin Drozd, Aleksandra Szuplewska
6.1.1. Nanomateriały zerowymiarowe 206
6.1.2. Nanomateriały jednowymiarowe 209
6.1.3. Nanomateriały dwuwymiarowe 211
6.2. Warstwy receptorowe sensorów i biosensorów oparte na nanomateriałach 213
Marcin Drozd
6.2.1. Zastosowanie nanomateriałów w warstwach przetwornikowych i pośrednich 214
6.2.2. Zastosowanie nanomateriałów jako znaczników 223
6.2.3. Przykłady zastosowań 233
6.3. Mikro- i nanomateriały samodzielne jako sensory 236
Krzysztof Maksymiuk, Agata Michalska
6.3.1. Nanostruktury – nanocząstki jako samodzielne sensory 236
6.3.2. Nanowłókna jako sensory 238
6.3.3. Specyfika transportu analitu do sensorów nanostrukturalnych 240
6.3.4. Nano- i mikrosensory z różnych materiał– otrzymywanie i właściwości 243
6.3.5. Nano- i mikrosensory – zastosowania 244
7. Układy multisensorowe – elektroniczny nos i język 251
Patrycja Ciosek-Skibińska
7.1. Sensory stosowane w matrycach czujnikowych 254
7.2. Metody rozpoznawania obrazu 261
7.3. Rozwiązania komercyjne i zastosowania 270
8. Sensory chemiczne jako detektory w przepływowych układach (bio)analitycznych 277
Michał Chudy, Ewa Kobylska
8.1. Najważniejsze konfiguracje stosowane w analizie przepływowej 278
8.1.1. Wprowadzenie 278
8.1.2. Konstrukcja układów pomiarowych 278
8.1.3. Tryby pracy 279
8.1.4. Wykorzystanie sensorów w klasycznych układach przepływowych 288
8.1.5. Wykorzystanie sensorów w mikrosystemach „Lab-on-a-chip” 290
8.2. Zastosowania przepływowych układów (bio)analitycznych 293
8.2.1. Zastosowania okołomedyczne sensorów zintegrowanych z układami przepływowymi 293
8.2.2. Zastosowanie sensorów zintegrowanych z układami przepływowymi w badaniach środowiskowych 295
8.2.3. Zastosowanie sensorów zintegrowanych z układami przepływowymi w przemyśle 296
8.3. Podsumowanie 298
9. Perspektywy rozwoju sensorów chemicznych i biosensorów 303
Zbigniew Brzózka
9.1. Kierunki rozwoju sensorów chemicznych i biosensorów 303
9.2. Rozwój komercjalizacji sensorów chemicznych i biosensorów 306
9.3. Przyszłość wykorzystania sensorów chemicznych i biosensorów w diagnostyce medycznej 307
10. Appendix. Sensory jako wyroby medyczne – regulacje prawne 311
Dorota Stadnik, Jacek Stadnik
10.1. Definicje 311
10.2. Klasyfikacja wyrobów medycznych 312
10.3. Rejestracja wyrobów medycznych 320
Indeks ważnych haseł i słów kluczowych 325
Sensory_278-279.pdf(pdf)
63 KB
Sensory_138-139.pdf(pdf)
68 KB
Sensory_40-41.pdf(pdf)
67 KB
Przeczytaj fragment
Sensory_278-279.pdf(pdf)
63 KB
Sensory_138-139.pdf(pdf)
68 KB
Sensory_40-41.pdf(pdf)
67 KB
Zobacz więcej
Zobacz mniej
