title: Development of an Amperometric Biosensor for the Detection of Polyphenols
title: Entwicklung eines amperometrischen Biosensors zur Erfassung von Polyphenolen
Creators: name: Schmidt, Sascha Gabriel
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: Polylactid
Biosensor
Carbon Nanotubes , Polyphenole
Polylactic Acid
Medizin, Gesundheit
Polyphenols
Polymilchsäure
Biosensor , Enzym-Biosnesor
Carbon Nanotubes

description: The aim of this dissertation was
      to establish a new immobilization method for an amperometric
      biosensor, which detects polyphenols. The use of a handheld
      unit using a thick-film electrode (thick-film technology,
      TFT) for the detection of polyphenols was a further aim of
      this work. For detection of polyphenols the enzyme Laccase
      was selected, which catalyzes the oxidation of phenols to
      quinones. In this work the Laccases from Rhus vernicifera,
      Agaricus bisporus and Trametes versicolor were tested for the
      possible use as the biological component of the biosensor.
      For the tested immobilization methods the Laccase from
      Trametes versicolor was suitable. As a new approach for the
      immobilization of laccase for the detection of polyphenols,
      the immobilization reagent polylactic acid (PLA) was
      selected. Different polylactic acids were analyzed. The
      conductivity of the polymer could be achieved with activated
      carbon as well as with carbon nanotubes (CNT). The use of
      CNTs shows a more stable signal. Furthermore the
      immobilization of enzymes with photolinkers on TFT sensors
      was analyzed. As another part of this work the photolinkers
      N-hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidobenoate (Sulfo-HSAB),
      4-fluoro-3-nitrophenyl azide (FNPA) and the combination of
      3-aminopropyltriethoxysilane/glutaraldehyde (APTES/GDA) were
      tested. Best sensitivity and robustness of the sensor were
      reached, when the enzyme Laccase was immobilized by FNPA on
      the TFT-sensor. Real samples (green tea (Camellia sinensis),
      aronia juice and cranberry juice) have been measured using
      the TFT biosensor. These results were compared with the
      results of the reference method Folin-Ciocalteu. The
      biosensor results are very suitable for screening. For the
      immobilization method with PLA and for the immobilization
      method with the photolinker FNPA the storage stability of
      coated biosensors was checked. Both coating strategies have a
      long shelf life (PLA coating: at least 83 days, FNPA coating
      at least 28 days).
description: In der durchgeführten Arbeit wurden
      neue Immobilisierungsstrategien zur Etablierung eines
      amperometrischen Biosensors, welcher Polyphenole erfasst,
      untersucht. Ziel war es eine „Handheld-Unit“ unter Verwendung
      einer Dickschichtelektrode (Thick-Film Technology, TFT) zu
      entwickeln. Zur Erfassung von Polyphenolen wurde das Enzym
      Laccase ausgewählt, welche die Oxidation von Phenolen zu
      Chinonen katalysiert. Dabei wurden in dieser Arbeit die
      Laccasen aus Rhus vernicifera, Agaricus bisporus und Trametes
      versicolor auf die mögliche Verwendung als biologische
      Komponente des Biosensors getestet. Für die untersuchten
      Immobilisierungsstrategien erwies sich die Laccase aus
      Trametes versicolor als geeignet. Als Immobilisierungsreagenz
      wurde Polylactid (PLA) als neuer Ansatz zur Immobilisierung
      von Laccase zur Detektion von Polyphenolen gewählt.
      Verschiedene Polylactide wurden untersucht. Die Leitfähigkeit
      des Polymers konnte sowohl mit Aktivkohle wie auch mit Carbon
      Nanotubes (CNT) erreicht werden, wobei die Verwendung von CNT
      ein stabileres Signal lieferte. Des Weiteren wurde die
      Immobilisierung von Enzymen auf TFT-Sensoren mittels
      Photolinkern untersucht. Dabei wurden die Photolinker
      N-Hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidobenzoat (Sulfo-HSAB),
      4-Fluoro-3-Nitrophenyl-azid (FNPA) und die Kombination aus
      3-Aminopropyltriethoxysilan/Glutaraldehyd (APTES/GDA)
      getestet. Dabei wurde festgestellt, dass sowohl die
      Empfindlichkeit und die Robustheit des Sensors am Größten
      ist, wenn das Enzym Laccase mittels FNPA immobilisiert wurde.
      Es wurden Realproben (grüner Tee (Camellia sinensis),
      Aroniasaft und Cranberrysaft) mittels TFT-Sensor vermessen
      und diese Ergebnisse mit den Ergebnissen der Referenzmethode
      nach Folin-Ciocalteu verglichen. Dabei konnte festgestellt
      werden, dass die Biosensor-Ergebnisse gut für Screenings
      geeignet sind. Sowohl für die Immobilisierungsstrategie mit
      PLA, als auch für die Immobilisierungsstrategie mittels des
      Photolinkers FNPA wurde die Lagerstabilität der beschichteten
      Biosensoren überprüft. Beide Beschichtungsstrategien haben
      eine gute Lagerstabilität (PLA-Beschichtung: mindestens 83
      Tage, FNPA-Beschichtung mindestens 28 Tage).