Research of the electrochemical biosensor with horseradish peroxidase for the determination of 17β-estradiol

Celem niniejszej pracy była weryfikacja składu matrycy bioczujnika enzymatycznego przeznaczonego do oznaczania 17β–estradiolu oraz przeprowadzenie jego charakterystyki analitycznej. Zbadano możliwość wykorzystania tlenku grafenu (GO) jako alternatywy dla wielościennych nanorurek węglowych MWCNTs, ponadto porównano nanocząstki złota o różnych średnicach, 80 nm oraz 5 nm, a także, kierując się zasadami Zielonej Chemii, zbadano również możliwość zastąpienia Nafionu® naturalnym polimerem – chitozanem. Ponadto wykonano pomiary sprawdzające jak stężenie pirokatecholu wpływa na odpowiedź sensora. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń ustalono optymalny skład bioczujnika enzymatycznego: MWCNTs_JUK– 2_AuNPs(80)_HRP/0,2%chitozan/MWCNTs_JUK–2_AuNPs(80)_HRP, dla którego przeprowadzono charakterystykę analityczną. Wyznaczono następujące parametry: zakresy liniowe stężeń wynoszące: 1–5 μM, 0,1 – 1,5 μM, 0,01 – 0,15 μM oraz 0,001 – 0,015 μM, czułość 950,69 μA/μM (dla najmniejszego zakresu stężeń), powtarzalność: 0,67% do 4,82%, odtwarzalność: 9,84%, LOD: 0,0002 μM oraz LOQ: 0,0007 uM. Stosowaną techniką pomiarową była woltamperometria cykliczna.

The aim of this study was to verify the composition of the enzyme-based biosensor matrix designed for the determination of 17β-estradiol and to evaluate its analytical characteristics. The possibility of using of graphene oxide (GO) as an alternative to multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) was investigated, additionally gold nanoparticles of different diameters, 80 nm and 5 nm, were compared. In accordance with the principles of Green Chemistry, the possibility of replacing Nafion® with the natural polymer chitosan was also examined. Furthermore, measurements were carried out to check how the concentration of pyrocatechol affects the sensor's response. Based on the conducted experiments, the optimal composition of the enzyme-based biosensor was decided: MWCNTs_JUK–2_AuNPs(80)_ HRP/0.2% chitosan/MWCNTs_JUK–2_AuNPs(80)_HRP, for which analytical characteristics was performed. The following parameters were obtained: linearity for four concentration ranges: 1– 5 μM, 0.1–1.5 μM, 0.01–0.15 μM, and 0.001–0.015 μM, sensitivity 950.69 μA/μM (for the smallest concentration range), repeatability: 0.67% to 4.82%, reproducibility: 9.84%, LOD: 0.0002 μM, and LOQ: 0.0007 μM. The measurement technique was cyclic voltammetry.