Research on the use of horseradish peroxidase enzyme for bioelectrochemical determination of estradiol

Celem pracy magisterskiej było opracowanie bioelektrochemicznej metody oznaczania 17β – estradiolu, poprzez konstrukcję bioczujnika enzymatycznego opartego na peroksydazie chrzanowej (HRP). Sprawdzono możliwość wykorzystania sieci metaloorganicznej JUK-2, wielościennych nanorurek węglowych (MWCNTs) oraz nanocząstek złota (AuNPs) jako składników matrycy biosensora. W pierwszym etapie badań, wykorzystując technikę woltamperometrii cyklicznej zoptymalizowano stężenia wykorzystywanych podczas oznaczenia roztworów nadtlenku wodoru i pirokatecholu oraz temperaturę pomiaru. Dobrano również optymalną matrycę immobilizującą, a także warunki i czas suszenia oraz przechowywania bioczujnika. Przy pomocy elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej dobrano odpowiedni związek sieciujący i wyznaczono czas kondycjonowania bioczujnika w roztworze przed rozpoczęciem pomiarów. W drugim etapie badań sprawdzono odpowiedź elektrochemiczną bioczujnika JUK-2–AuNPs–MWCNTs–HRP/Nafion/JUK-2–AuNPs–MWCNTs–HRP/GCE w obecności estradiolu oraz wyznaczono zakres liniowej odpowiedzi sensora oraz czułość oznaczenia.

The aim of the work was to develop a bioelectrochemical method for the determination of 17β – estradiol by constructing an enzymatic biosensor based on horseradish peroxidase (HRP). The possibility of using JUK-2 metal-organic framework, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and gold nanoparticles (AuNPs) as components of the biosensor matrix was examined. In the first stage of the study, using the cyclic voltammetry technique, the concentrations of the hydrogen peroxide and pyrocatechol solutions, used during the determination, as well as the measurement temperature were optimized. The optimal immobilizing matrix of the biosensor was also selected, as well as conditions and time of drying and storage of the biosensor. Using electrochemical impedance spectroscopy, a suitable crosslinking compound was selected and the conditioning time of the biosensor in solution before the measurements was estimated. In the second stage of the research, the electrochemical response of the biosensor JUK-2–AuNPs–MWCNTs–HRP/Nafion/JUK-2–AuNPs–MWCNTs–HRP/GCE in the presence of estradiol was checked, and the range of linear response of the sensor and the sensitivity of estradiol determination were evaluated.