Development and study of microfabricated electrochemical biosensors for biocatalyst assay  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
37977
Type F
Principal investigator Gyurcsányi, Ervin Róbert
Title in Hungarian Biokatalitikus aktivitás mérésére alkalmas mikrofabrikált elektrokémiai bioszenzorok fejlesztése és vizsgálata
Title in English Development and study of microfabricated electrochemical biosensors for biocatalyst assay
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Department of Inorganic and Analytical Chemistry (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Bereczki, Róbert
Szijártó, Nóra
Starting date 2002-01-01
Closing date 2005-12-31
Funding (in million HUF) 3.760
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
1. Miniatűr amperometriás mérőcellákat fejlesztettünk ki enzimaktivitás mérésére 1-10 µl térfogatú mintákból mikrofabrikációs technológiák alkalmazásával. Az alapérzékelők szelektív válaszának biztosítására elektrokatalizátorokat, többrétegű polielektrolit, illetve elektropolimerizációval készült filmeket vizsgáltunk. Bizonyítottuk a kifejlesztett bioszenzorok alkalmasságát egyes oxidáz és hidroláz enzimek, illetve enzimszubsztrátok közvetlen meghatározására. 2. Fotolitográfia, mikrokontakt nyomtatás és különböző immobilizációs eljárások alkalmazásával mikroszkopikus méretű nukleinsav és protein mintázatokat alakítottunk ki aranyfelületeken. Módszert dolgoztunk felületen immobilizált glükóz-oxidáz enzim rétegek aktivitásának kvantitatív meghatározására pásztázó elektrokémiai mikroszkópia és digitális szimuláció alkalmazásával. A pásztázó elektrokémiai mikroszkópiát világszinten először alkalmaztuk sikeresen DNS szálak hibridizálódásának enzimaktivitás mérésen alapuló detektálására. 3. Új detektálási elveket dolgoztunk ki nukleinsavak hibridizációja és immunreakciók nyomonkövetésére felületi plazmon rezonanciás mérőrendszer és kémiailag módosított arany nanocsövek alkalmazásával. 4. Spektroelektrokémiai mikroszkópiás módszert dolgoztunk ki anyagtranszport kontrollált ionszelektív membránok vizsgálatára amellyel a membránkomponensek elektromos tér, illetve koncentrációgradiens indukált transzportja valósidőben nyomonkövethető. Új eljárásokat vezettünk be nanomólos kimutatási határú ionszelektív elektródok előállítására.
Results in English
1. Microfabricated amperometric microcells were developed for enzyme and enzyme substrate assays in microliter volume samples. Different selectivity enhancing layers based on electrocatalysts, polyelectrolyte multilayers and electropolymerized films were investigated. The applicability of the miniaturized biosensors for the assay of certain oxidase and hydrolase enzymes has been proved. 2. Photolithography, microcontact printing and different immobilization strategies were used to fabricate protein and nucleic acid micropatterns on gold surfaces. A new method was developed for quantification of the activity of surface confined enzymes based on 3D digital simulation in combination with scanning electrochemical microscopy. Scanning electrochemical microscopy was used successfully for the detection of nucleic acid hybridization events in conjunction with enzyme labeling. 3. New strategies were developed for the detection of affinity type biomolecular interactions based on surface plasmon resonance imaging and chemically modified nanotubules. It was shown that the potentiometric monitoring of an indicator ion such as Ca2+, whose zero-current flux through chemically modified nanochannels is altered by biorecognition events provides a sensitive label-free biosensing approach for protein and nucleic acid assays. 4. Spectroelectrochemical microscopy has been implemented as a novel method for multi-spectral imaging of ion transport processes in neutral carrier-based cation-selective membranes. New approaches for the fabrication of ion-selective sensors for the ultra trace analysis of calcium and lead ions were developed.
Full text http://real.mtak.hu/424/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Gyurcsányi RE; Lindner E: Spectroscopic Method for the Determination of the Ionic Site Concentration in Solvent Polymeric Membranes and Membrane Plasticizers., Analytical Chemistry 74: 4060-4068, 2002
Gyurcsányi RE: Új irányok a biomolekuláris kölcsönhatások detektálásában, Magyar Kémiai Folyóirat 111(2): 133-142, 2005
Gyurcsányi RE: Az elektroanalitikai kutatások újabb eredményei, Magyar Kémikusok Lapja Különszám, 56-64, 2002
Nagy L; Nagy G; Gyurcsányi RE; Neuman MR; Lindner E: Development and study of an amperometric biosensor for the in vitro measurement of low concentration of putrescine in blood., Journal of Biochemical and Biophysical Methods 53: 165-175, 2002
Gyurcsányi RE; Vigassy T; Pretsch E:: Biorecognition-modulated ion fluxes through functionalized gold nanotubules as a novel label-free biosensing approach., Chemical Communications 2560-2561, 2003
Bereczki R; Takács B, Langmaier J,Neely M, Gyurcsányi R, Tóth K, Nagy G, Lindner E: How to Assess the Limits of Ion-Selective Electrodes: Simple Method for the Determination of the Unbiased Span, Response Range and Selectivity Coefficients of Neutral Carrier-Based Cation Selective Electrodes, Analytical Chemistry 78(3): 942-950, 2006
Bereczki R, Gyurcsányi ER, Ágai B, Tóth K: Synthesis and characterization of novel PVC-linked potasssium ionophores, 9th International Conference of Chemistry, CLuj Romania, 2003
Lindner E; Gyurcsányi RE: Effect of Small and Large Current Polarization on Solvent Polymeric Ion-Selective Membranes: Real Time, Multi- Wavelength Imaging of Membrane Transport, Pittcon 2002 New Orleans, USA, 2002
Gyurcsányi RE: Az elektroanalitikai kutatások újabb eredményei, Analitikai Ankét, Budapest, Hungary, 2002
Gyurcsányi RE; Lindner E: Simple Spectroscopic Method for Determining the Concentration of Anionic Impurities in Solvent Polymeric Membranes and Membrane Plasticizers, Pittcon 2002, New Orleans, USA, 2002
Pretsch E; Ceresa A; Gyurcsányi RE; Mikhelson K; Muslinkina L; Sutter J; Szigeti Zs; Vigassy T: Pitfalls Encountered During Potentiometric Submicromolar Activity Measurements, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary, 2002
Jágerszki Gy; Gyurcsányi RE; Lindner E; Tóth K: Felületi Enzimaktivitás Meghatározása Pásztázó Elektrokémiai Mikroszkópiával és Digitális Szimulációval, Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2002
Lindner E; Liu Y; Gyurcsányi RE, Neuman MR; DeNuzzio J: Microfabricated amperometric cells for enzyme assays and multi component analysis, Becon 2002: Sensors for Biological Research and Medicine, Washington, USA, 2002
Tóth K; Gyurcsányi RE: Szenzorok az analitikai kémiában, Magyar Tudomány, 1614-1623, 2002
Svobodova L.; Snejdarkova M; Tóth K; Gyurcsányi RE; Hianik T: Properties of mixed alkanethiol-dendrimer layers and their applications in biosensing, Bioelectrochemistry 63: 285-289, 2004
Lindner E; Gyurcsányi RE: Dynamic Imaging of Membrane Processes, Pittcon 2003, Orlando, USA, 2003
Gyurcsányi RE; Vigassy T; Pretsch E: Design of Novel Biosensing Interfaces for Ion-Selective Electrodes, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary, 2002
Lindner E; Gyurcsányi RE; Pendley BD; Buck RP: Membrane Spectro-Electrochemistry. Real Time Imaging ofMembrane Processes During Electrochemical Measurements, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary, 2002
Gyurcsányi RE: Imaging, control and application of ion transport in membrane based ion-selective membranes, CEAC seminar, ETH Zürich, 2002
Vigassy T; Gyurcsányi RE; Pretsch E: Rotating Electrode Potentiometry. Lowering the Detection Limit of Ion Selective Electrodes, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary., 2002
Gyurcsányi RE; Nagy G; Lindner E; Neuman MR: Amperometric Microcells For Enzyme Assay, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary., 2002
Jágerszki Gy; Liu Y; Gyurcsányi RE; Tóth K; DeNuzzio JD; Lindner E: Digital Simulation of Diffusion in an Arbitrary Three Dimensional Space and its Application to SECM Imaging of Surface Confined Enzymes, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary., 2002
Gyurcsányi RE; Vigassy T; Pretsch E: Kémiailag módosított arany nanocsöveken alapuló bioszenzorok fejlesztése, Analitikai Napok, Budapest, 2003
Pretsch E; Gyurcsányi RE; Muslinkina L; Sutter J; Szigeti Zs; Vigassy T: Optimizing Ion-selective Membranes for Low Detection Limits and for New Kinds of Sensing, Pittcon 2003, Orlando, USA, 2003
Gyurcsányi RE; Vigassy T; Pretsch E: Design of Ion-Selective Electrodes with Novel Interfaces for Biosensing, Pittcon 2003, Orlando, USA, 2003
Tóth K; Gyurcsányi RE; Jágerszki Gy; Kis G: Chemical Imaging of Biological Systems with the Scanning Electrochemical Microscope, XVIIth International Symposium on Bioelectrochemistry and Bioenergetics, Florence (Italy), 2003
Gyurcsányi RE; Vigassy T; Pretsch E: Biorecognition-modulated ion fluxes through functionalized gold nanotubules as a novel label-free biosensing approach, MTA ünnepi ülés, 2003
Jágerszki Gy; Gyurcsányi RE; Lindner E; Tóth K: Immobilizált glükóz-oxidáz monorétegek enzimaktivitásának meghatározása pásztázó elektrokémiai mikroszkóp és digitális szimuláció segítségével, 9th International Conference of Chemistry, Cluj (Romania), 2003
Gyurcsányi RE: Chemical and Biosensors: Fundamental research and Applications, Seminar series, Florence, Italy, 2003
Gyurcsányi RE; Nagy G; Lindner E; Neuman MR: Amperometric Microcells For Enzyme Assay, 7th International Symposium on Instrumental Analysis, Pécs, Hungary, 2003
Bereczki R; Gyurcsányi RE; Ágai B; Tóth K: Synthesis and characterization of covalently immobilized bis-crown ether based potassium ionophore., The Analyst 130: 63-70, 2005
Sutter J; Lindner E; Gyurcsányi RE; Pretsch E: A polypyrrole-based solid-contact Pb2+-selective PVC-membrane electrode with a nanomolar detection limit, Analytical and Bioanalytical Chemistry 380: 7-14, 2004
Gyurcsányi RE; Rangisetty N; Clifton S; Pendley BD; Lindner E: Microfabricated ISEs: critical comparison of inherently conducting polymer and hydrogel based inner contacts, Talanta 63: 89-99, 2004
Liu Y; Gyurcsányi RE; DeNuzzio J; Lindner E: Microfabricated Amperometric Cells for Enzyme Assays and Multi-component Analysis, Pittcon 2004, Chicago, USA, 2004
Sundfors F; Gyurcsányi RE; Bobacka J; Ivaska A; Tóth K: Microcavity based solid-contact ion-selective microelectrodes, 10th International Conference on Electroanalysis, ESEAC (European Society for ElectroAnalytical Chemistry), Galway, Ireland, 2004
Bereczki R; Gyurcsányi RE; Ágai B; Tóth K: Új irány a kálium ion-szelektív elektródkutatás területén, Vegyészkonferencia, Balatonföldvár, 2004
Jágerszki Gy; Gyurcsányi RE; Tóth K: Immobilizált glükóz-oxidáz monorétegek enzimaktivításának meghatározása pásztázó elektrokémiai mikroszkópiával, Vegyészkonferencia, Balatonföldvár, 2004
Syritski V; Gyurcsányi RE; Öpik A; Tóth K: Synthesis and characterization of inherently conducting polymers by using Scanning Electrochemical Microscopy and Electrochemical Quartz Crystal Microbalance, The International Conference on Synthetic Metals (ICSM), Wollongong, Australia., 2004
Syritski V; Öpik A; Gyurcsànyi RE: Ion transport in PEDOT studied by scanning electrochemical microscopy, electrochemical quartz crystal microbalance and surface plasmon resonance imaging, 55th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry, Thessaloniki, Greece, 2004
Syritski V; Gyurcsányi RE; Öpik A; Tóth K: Synthesis and characterization of inherently conducting polymers by using Scanning Electrochemical Microscopy and Electrochemical Quartz Crystal Microbalance, Synthetic Metals 152(1-3): 133-136, 2005
Lindner E; Gyurcsányi RE; Langmaier J; Pendley BD: Spectroelectrochemical microscopy: ion-selective electrode optimization based on imaging the concentration profiles in the sensing membrane, Southeastern Regional Meeting of the American Chemical Society, Research Triangle Park, USA, 2004
Gyurcsányi RE: Anyagtranszport kontrollált ionszelektív elektródok, A Tudomány Ünnepe alkalmából, MTA Támogatott Kutatóhelyek tudományos ülésszaka, Budapest, 2004
Gyurcsányi RE; Lindner E: Spectroelectrochemical Microscopy: Spatially Resolved Spectroelectrochemistry of Carrier Based Ion-Selective Membranes, Analytical Chemistry 77: 2132-2139, 2005
Gyurcsányi RE; Jágerszki G; Kiss G; Tóth K: Chemical Imaging of Biological Systems with the Scanning Electrochemical Microscope, Bioelectrochemistry 63: 207-215, 2004
Gyurcsányi RE; Nagy G; Lindner E; Neuman MR: Amperometric Microcells For Enzyme Assay, 7th International Symposium on Instrumental Analysis, Pécs, Hungary, 2003
Gyurcsányi RE, Bereczki A, Nagy G, Neuman MR, Lindner E: Amperometric microcells for alkaline phosphatase assay., Analyst 127: 235-240, 2002
Vigassy T; Gyurcsányi RE; Pretsch E: Influence of incorporated lipophilic particles on ion fluxes through polymeric ion-selective membranes, Electroanalysis 15: 375-382, 2003
Gyurcsányi RE; Lindner E: Multi-Spectral Imaging of Ion Transport in Neutral Carrier-Based Cation-Selective Membranes, Cytometry elfogadva, 2006
Gyurcsányi RE; Vigassy T; Pretsch E: Biorecognition-modulated ion fluxes through functionalized gold nanotubules as a novel label-free biosensing approach, Pittcon 2005, Orlando, USA, 2005
Pretsch E; Vigassy T; Gyurcsányi RE; Huber CG: Potentiometric detection limit in the attomol range, Pittcon 2005, Orlando, USA, 2005
Pretsch E; Vigassy T; Gyurcsányi RE; Huber CG: Potentiometric detection limit in the attomol range, Pittcon 2005, Orlando, USA, 2005
Tóth K; Gyurcsányi RE; Bereczki R; Bitter I: Synthesis and Characterization of Novel Types of Ionophores, Pittcon 2005, Orlando, USA, 2005
Gyurcsányi RE; Jágerszki G, Höfler L, Vigassy T, Pretsch E: Hybridization Modulated Ion Fluxes through Peptide Nucleic Acid Functionalized Nanotubules. A New Approach for Label-Free DNA Analysis, International Coce on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary, 2005
Gyurcsányi RE: Új irányok a biomolekuláris kölcsönhatások detektálásában, MTA Kémiai Osztályának tudományos ülése Analitikai Kémia: Kutatás-Fejlesztési Irányok és Társadalmi Kihívások, 2005
Sundfors F; Bereczki R; Gyurcsányi RE; Bobacka J; Ivaska A; Tóth K: Microcavity-Based Solid-Contact Ion-Selective Microelectrodes, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary, 2005
Gyurcsányi RE: Új irányok a biomolekuláris kölcsönhatások detektálásában, MTA Kémiai Osztályának tudományos ülése Analitikai Kémia: Kutatás-Fejlesztési Irányok és Társadalmi Kihívások, 2005
Bodor S; Lindner E; Gyurcsányi RE; Tóth K: The Determination of Diffusion Coefficients in Plasticized Polymeric Membranes, International Conference on Electrochemical Sensors, Mátrafüred, Hungary, 2005



Back »