Study of IDE as a sensor head for interfacing with handheld electrochemical analyzer system

摘要

W ostatnich latach wiele publikowano na temat przetworników elektrochemicznych do różnych zastosowań, między innymi do diagnostyki chorób zakaźnych, detekcji związków chemicznych, hybrydyzacji DNA i detekcji patogenicznych mikroorganizmów. Monitorowanie żywności i wody w czasie rzeczywistym ma globalnie wysoki priorytet a obecność patogenicznych organizmów jest szczególnie ważnym zagadnieniem w badaniach środowiska. Chociaż zastosowano różne miary do monitorowania jakości żywości, takie jak zasady dobrej praktyki rolniczej [1, 2], zasady dobrej praktyki produkcyjnej [2, 3], system analizy zagrożeń i krytycznych punktów kontroli (HACCP) [4, 5] system kodów do znakowania żywności [6], ciągle pojawiają się raporty o wybuchach epidemii. Przedmiotem pracy jest projekt głowicy czujnika do zastosowania w podręcznym elektrochemicznym analizatorze do detekcji w czasie rzeczywistym zmiennych środowiskowych z uwzględnieniem patogenicznych mikroorganizmów. Cienkowarstwową międzypalczastą złotą elektrodę (IDE), wykonaną techniką sitodruku, zastosowano jako czujnik do detekcji DNA występującego w żywności patogenu Bacillus cereus. Zastosowanie Po-lypyrrole (Ppy) jako matrycy immobilizującej I połączenie modyfikowanej za pomocą Ppy międzypalczastej mikroelektrody z pomiarami impedancji dało czuły biosensor, który jest zdolny do detekcji DNA. Elektroda IDE wykonana w technologii cienkowarstwowej jest czuła, szybka I tania. Uzyskano elektryczną detekcję 100 pM koncentracji DNA immobilizowanego na zmodyfikowanej przez PPy złotej IDE, o szerokości 400μm.%Electrochemical sensors for various applications including diagnosis of infectious diseases, detection of chemicals, DNA hybridization and detection of pathogenic micro-organisms have been reported in recent years. Realtime monitoring of food and water is a high priority globally and the presence of pathogenic micro organisms is a particular environmental concern. Although various measures like good agricultural practices [1, 2], good manufacturing practices [2, 3], hazard analysis and critical control point (HACCP) [4, 5] and the food code indicating approaches [6], have been taken to monitor the food quality, there are still reports of outbreaks. Detailed in this work is the design of a sensor head for use in a handheld electrochemical analyzer system to detect environmental variables including pathogenic micro-organisms in real-time. A thick-film interdigitated gold electrode (IDE) prepared by screen printing technique was employed as a sensor to detect DNA of the foodborne pathogen Bacillus cereus. Po-lypyrrole (PPy) was used as an immobilization matrix and the combination of PPy modified interdigitated micro-electrode with impedance measurements yielded a sensitive label-free biosensor which was able to detect DNA. The IDE prepared by thick-film technology is sensitive, rapid and cost effective. The electrical detection of 100 pM concentration of DNA immobilized onto the PPy modified gold IDE was achieved, with an IDE width of 400μm.