Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Optimization of the performance of the electrochemical uranyl sensor with DNA oligonucleotides as the receptor layer

Marta Jarczewska

Abstract

Determination of uranyl ion is crucial due to environmental contamination because of uranium and its compounds’ usage as nuclear power fuel, for the production of anti-tank ammunition and also for glass and ceramics’ staining. Uranium and its compounds can be hazardous to living organisms, because they can induce harmful radiological and chemical effects [ ]. Among the methods used for uranyl detection much attention is paid to electrochemical techniques because of their operation simplicity, low utilization cost and possibility of obtaining good selectivity and low detection limits [ ]. DNA biosensors can also be applied to UO22+ ions determination due to the occurrence of strong affinity of uranyl ions towards phosphate residues of DNA [ ]. The purpose of presented work was the optimization of the performance of electrochemical uranyl sensor. The recognition layer of the sensor was prepared with the use of thiolated DNA oligonucleotides which were immobilized on the gold working electrode surface. Cyclic voltammetry and square wave voltammetry techniques were employed for measurements. The analytical signal was obtained with the utilization of redox marker – methylene blue. The complexation of UO22+ ions with phosphate residues of oligonucleotides results in the decrease of total negative charge of the oligonucleotide layer. As the consequence, the interaction between redox marker and recognition layer weakens. The obtained current decreases proportionally to the uranyl ion concentration in the tested sample. During the measurements the appropriate oligonucleotide length and sequence was chosen. Further experiments were conducted in order to determine the influence of additional electrode surface passivation and the electrode surface size on the sensor response. Finally the method of recognition layer regeneration was elaborated so that the proposed sensor could be utilized for a set of measurements.
Record ID
WUT74f0831f612442b792c60e203b225168
Diploma type
Master of Science
Author
Marta Jarczewska Marta Jarczewska,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Optymalizacja pracy elektrochemicznego sensora do oznaczania jonów uranylowych z warstwą receptorową w postaci oligonukleotydów
Supervisor
Elżbieta Malinowska (FC/CMB) Elżbieta Malinowska,, Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department Of Microbioanalytics (FC/CMB)
Study subject / specialization
, Mikrobioanalityka
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
19-06-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Detekcja jonów uranylowych jest istotna ze względu na zanieczyszczenie środowiska w wyniku stosowania uranu i jego związków m.in. w produkcji paliwa wykorzystywanego w reaktorach jądrowych, broni przeciwpancernej i amunicji oraz w barwieniu ceramiki i szkła. Uran i jego związki stanowią zagrożenie dla organizmów żywych, gdyż mogą wywoływać szkodliwe efekty zarówno na drodze radiologicznej, jak i chemicznej [ ]. Wśród metod stosowanych w oznaczaniu jonów uranylowych dużym zainteresowaniem cieszą się techniki elektrochemiczne ze względu na prostotę wykonania pomiaru, niskie koszty aparatury, wysoką selektywność oraz niskie granice detekcji [ ]. W oznaczaniu jonów UO22+ mogą być również wykorzystane biosensory DNA z uwagi na występowanie silnych oddziaływań pomiędzy ugrupowaniami fosforanowymi DNA i jonami uranylowymi [ ]. Celem prowadzonych badań była optymalizacja pracy elektrochemicznego sensora do detekcji jonów uranylowych. Jego warstwę receptorową stanowiły oligonukleotydy DNA modyfikowane grupami tiolowymi, które zaimmobilizowano na powierzchni złotej elektrody pracującej. W pomiarach zastosowano techniki: woltamperometrię cykliczną i woltamperometrię fali prostokątnej. Sygnał analityczny uzyskano poprzez wprowadzenie zewnętrznego znacznika elektroaktywnego – błękitu metylenowego. Związanie jonów uranylowych z warstwą receptorową powoduje zmniejszenie jej ujemnego ładunku, co z kolei prowadzi do osłabienia interakcji pomiędzy warstwą oligonukleotydów i dodatnio naładowanym znacznikiem elektroaktywnym. Uzyskiwany sygnał prądowy sensora ulega zmniejszeniu, proporcjonalnie do stężenia jonów uranylowych w badanej próbce. W wyniku przeprowadzonych pomiarów dobrano długość oligonukletydów oraz sekwencję nukleotydową. Sprawdzony został również wpływ dodatkowej pasywacji powierzchni elektrody na szybkość i dokładność oznaczeń, a także wpływ wielkości powierzchni elektrody na odpowiedź sensora. Opracowana została także metoda regeneracji warstwy receptorowej umożliwiająca wielokrotne wykorzystanie sensora.
File
  • File: 1
    praca magisterska - Marta Jarczewska 11.06.12.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUT74f0831f612442b792c60e203b225168/
URN
urn:pw-repo:WUT74f0831f612442b792c60e203b225168

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page