See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)" projekt ETF9061
ETF9061 "Biosensorsüsteemide modelleerimine mitme substraadi suhtes nende segudes (1.01.2012−31.12.2015)", Toonika Rinken, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Keemia Instituut.
ETF9061
Biosensorsüsteemide modelleerimine mitme substraadi suhtes nende segudes
Multivariate modelling of biosensor systems towards different compounds in mixtures
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaP300 Analüütiline keemia 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)50,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaP305 Keskkonnakeemia 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)50,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.20127 080,00 EUR
01.01.2013−31.12.20137 080,00 EUR
01.01.2014−31.12.20147 080,00 EUR
01.01.2015−31.12.20157 080,00 EUR
28 320,00 EUR

Mitmesuguste analüüside tegemisel on tihti tegemist olukorraga, kus meil on sarnaste omadustega ainete segu. Segavate komponentide mõju elimineerimiseks kasutatakse traditsiooniliselt proovide eelnevat töötlust, mis on aga aeganõudev ja välistab on-line analüüside tegemise võimaluse. Üheks väljapääsuks ainete kiireks määrmiseks on biosensorite kasutamine. Biosensor-süsteemide selektiivsus määratavate ainete suhtes on tavaliselt väga kõrge ja proovide eeltöötlus ei ole vajalik. Samas madalama selektiivsusega bioäratundmisreaktsioone korral võib segudes, kus esineb palju sarnaste omadustega ühesuguseid mõõdetavaid signaale genereerivaid ühendeid, analüüside tulemus reaalsuset tugevalt erineda ning biosensorite kasutamine ei ole võimalik. Erinevate ainete poolt biosensorsüsteemides genereeritavate signaalide täpsemaks eristamiseks on perspektiivne töötada välja biosensorite väljundsignaali mudelid, mis võtavad arvesse erinevate ühendite poolt genereeritavate reaktsioonide mehhanisme ja nende omavahelisi mõjusid ning on aluseks biosensorite kalibreerimiseks kiirete analüüside läbiviimiseks. Käesoleva projekti eesmärgiks ongi uurida biosensorite signaali püstitumist ja selle modelleerimist mitmete mõõdetavat signaali tekitavate ainete segudes, kasutades bioäratundmissignaali iseloomustamiseks biosensorite tasakaalueelsest signaalist arvutatud parameetreid ning töötada välja meetodid biosensorite ja biosensorsüsteemide kalibreerimiseks erinevate ainete suhtes nende segudes. Projekti kaugem praktiline eesmärk on väljatöötatud kalibreerimismeetodite optimeerimine makro-, mikro ja submikro tasemel kiirete on-line analüüside läbiviimiseks mitmesuguste jääkainete (nt. pestitsiidide ja antibiootikumide) määramiseks toiduainetes.
In real life we should often conduct analyses, where several compounds with similar properties are simultaneously present. In traditional analytical chemistry, the problem of interfering compounds is usually solved by the pre-treatment of probes. However, this eliminates the possibility for on-line analysis. A prospective option is the application of biosensor systems. The selectivity of biosensors is usually high, but in many cases we have a mixture of several competing compounds, which generate identical measurable signals and make the results of analyses illusory. The interfering effects occur clearly in measurements with biosensors, where the bio-recognition system has a relatively low selectivity towards a particular substrate in mixtures of similar compounds. This interference is a big problem for the practical implementation of biosensor technology. A possible solution to discriminate between signals, generated by similar compounds, is to develop multivariate biosensor models, taking into account the impacts of different substrates by considering real mechanisms of the bio-recognition reactions and their interferences with other substrates. These models, forming the base of biosensor calibration, should be based on the application of transient phase signal parameters, allowing the acquisition of quick results to carry out on-line analyses. The aim of the present project is to study the multivariate modelling of biosensor systems and arrays, based on the application of signal parameters, calculated from the biosensor transient phase response; and along with the application of the models, to work out methods for biosensor calibration towards different substrates in complex mixtures, where interference effects occur due to the presence of several competing substrates. The project’s further practical aim is to find options for the calibration of robust biosensor systems, on macro-, micro- and on submicro level, for the on-line rapid detection of antibiotic residuals and pesticides in food products.
Käesoleva grandiprojekti eesmärgiks oli biosensorsüsteemide täpsem modelleerimine mürade osakaalu vähendamiseks mõõdetavates signaalides ning sobivate kalibreerimisparameetrite valimine erinevate ainete määramiseks nende ainete segudes. Nimetatud uuringud on eelduseks automaatsete on-line analüüsisüsteemide loomisele. Läbivoolulises biosensorsüsteemis uuriti voolukiiruse mõju mõõdetavale signaalile ning süsteemi kirjeldamiseks pakuti välja uudne mudel, mille abil leitud äratundmisreaktsioonide parameetrid ei sõltunud voolu kiirusest süsteemis mõõdukate voolukiiruste juures. Samuti ei sõltunud läbivoolulise biosensorsüsteemi tundlikkus oluliselt biosensori bioselektiivse elemendi aktiivsusest, vaid oli peamiselt määratud reaktsioonis osalevate molekulide Stokes’i raadiuste suhtega. Näiteks ensüümi aktiivsuse vähenemine 20% vähendas biosensorsüsteemi signaali ainult 1% võrra Pakutud mudeli kasutamine pikendab seega biosensori efektiivset kasutusiga ilma pideva vajaduseta süsteemi rekalibreerimiseks. Lisaks uuriti võimalusi reaktsioonisignaali võimendamiseks ja kõrvalprotsesside osakaalu vähendamiseks mõõdetavas signaalis reaktsiooni kiirendamise teel, milleks kasutati nii temperatuuri kui ioonse jõu tõstmist. Piimas leiduvate olulisemate mastiiti tekitavate patogeenide multiplex määramiseks koostati immunosensoril põhinev läbivooluline mõõtesüsteem, kus erinevate mikroorganismide üheaegseks detekteerimiseks kasutatati erinevate fluorestsentsmarkeritega märgistatud sekundaarseid antikehasid. S.aureuse ja E.coli määramispiiriks piimas saadi 200 CFU/ml. Biogeensete amiinide määramiseks erinevate valgelihaliste kalade (haug, koha, latikas, ahven, karpkala, lest) proovides kasutati diamiinide oksüdaasil põhinevat biosensorit. Biogeensete amiinide segus toimuvate reaktsioonide täpsemaks kirjeldamiseks uuriti spermidiini kui inhibeeriva substraadi mõju ensüümile ning leiti, et inhibeerivat efekti põhjustab spermidiini lagunemisel tekkiv 1,3-diaminopropaan. Biosensori tulemuste valideerimiseks ja kalibreerimisparameetrite valikuks kasutati ESI-MS meetodit.