Detail předmětu
Elektronika a biosenzory
FEKT-BPC-BSNAk. rok: 2024/2025
Předmět je zaměřen na základní aspekty biosenzorů a elektronických biočipů. Student získá přehled o biosenzorech, zejména elektrochemického, optického, piezoelektrického a kalorimetrického typu. Seznámí se s biokatalytickými (enzymy) a bioafinitními (antigen-protilátka, DNA, biomimetické prvky) biosenzory a jejich aplikací v medicíně, životním prostředí a potravinářském průmyslu. Část kurzu bude věnována aplikaci senzorických technologií (litografie, miniaturizace, mikrofluidika) a nanomateriálů (nanočástice, nanotrubičky) v biosenzorech.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Zápočet
- 100% účast na cvičení
- Vypracování tematické úlohy z oblasti biosenzorů – práce ve dvojicích.
- Zápočtový test - pro získání zápočtu je nutné získat minimálně 7 bodů z maxima 10 bodů.
Zkouška
Zkouška je dělena na písemnou a ústní část. Ke zkoušce se student hlásí až po splnění podmínek, a tedy udělení zápočtu z BSN cvičení. Bodové hodnocení ze cvičení se započítává max. váhou 10 bodů do celkového hodnocení předmětu. Maximální počet bodů ze zkoušky je 90 (20 bodů písemná část, 70 bodů ústní část).
Učební cíle
Cílem předmětu je poskytnout přehled o biosenzorech včetně fyzikálně-chemické teorie, konstrukce a aplikace v oblasti klinických analýz, životního prostředí, potravin a bezpečnosti.
Studenti budou rozumět základům funkce jednotlivých typů převodníků (elektrochemické, optické, piezoelektrické, kalorimetrické atd.), biorekogničních vrstev (afinitní, katalytické) a získají znalosti v senzorických technologiích (tenké a tlusté vrstvy, miniaturizace, mikrofluidika), imobilizačních postupech a aplikaci nanomateriálů (nanočástice, nanodráty) v biosenzorech.
Základní literatura
Skládal, P.: Biosensory, Masarykova univerzita, Brno 2002 (CS)
Doporučená literatura
Yoon, Jeong-Yeol; Introduction to Biosensors: From Electric Circuits to Immunosensors. Springer, 2016, ISBN 978-3-319-80136-0 (EN)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-BTB bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Úvod do elektroniky I.
3. Úvod do elektroniky II.
4. Metody imobilizace biomolekul.
5. Elektrochemické biosenzory – úvod, typy elektrod. Ampérometrické měření kyslíku, peroxidu vodíku a NADH, oxidázy a dehydrogenázy.
6. Mediátory přenosu elektronů. Potenciometrické biosenzory, ISFET, LAPS, voltametrické
techniky.
7.Konduktometrické biosenzory a měření impedance.
8. Kalorimetrické biosenzory a piezoelektrické biosenzory.
9. Optické biosenzory – přímé a nepřímé principy měření; optická vlákna, reflektanční
techniky atd.
10. Enzymové biosenzory, buněčné biosenzory. Principy a příklady.
11. Afinitní biosenzory - imunosenzory a hybridizace nukleových kyselin. Principy a příklady.
12. Nanočástice a nanostrukturované povrchy v biosenzorech.
13. Základy výroby a miniaturizace senzorů. Sítotisk, litografie atd. Základy mikrofluidiky, lab-on-chip, POCT, komerční biosenzory.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Měření bioafinitních interakcí pomocí impedančního převodníku
2. Měření měrné vodivosti a pH
3. Měření množství kyslíku pomocí Clarkovy kyslíkové elektrody
4. Elektrochemické stanovení koncentrace těžkých kovů v roztocích
5. Elektrochemické stanovení kyseliny askorbové uhlíkovou elektrodou
6. Amperometrické stanovení glukózy pomocí enzymatického biosenzoru
7. Stanovení těkavých látek ve vzduchu
Elearning