l -Glutamate biosensor for estimation of the taste of tomato specimens

An amperometric biosensor has been developed for measurement of Umami, or the taste based on the amount of l-glutamate, in tomato foods. The biosensor is based on an enzyme-mediator system in which l-glutamate oxidase is used for biochemical oxidation of l-glutamate and a tetrafulvalene-tetracyanoquinodimethane (TTF-TCNQ) paste, prepared from the mixture of TTF-TCNQ salt, graphite powder, and silicone oil, serves as the mediator. The limit of detection, calculated by use of a four-parameter logistic model, was 0.05mmol L−1, and the limit of quantification was 0.15mmol L−1. The correlation coefficient (R 2) was 0.990 and the relative standard deviation was no more than 1% (n=5). The response time (τ 95) was 20-50s, depending on concentration. The repeatability of the sensor was better than 5% (n=10). The sensor developed was stable for more than ten day

Conductometric urease microbiosensor based on thin-film interdigitated electrodes for urea determination

The characteristics of conductometric urease microbiosensor based on thin-film interdigitated electrodes for urea determination have been studied. Urease has been immobilized by cross-linking with bovine serum albumin using glutaraldehyde. The resulting conductivity changes are produced by enzymatically catalyzed hydrolysis of urea. This process for both immobilized enzyme and soluble one is described by the classic laws of enzymatic kinetics. The influence of ionic strength, pH and buffer capacity of the samples on the biosensor response has been thoroughly tested. The results have been discussed concerning urea concentration analysis in human blood

Conductometric urease microbiosensor based on thin-film interdigitated electrodes for urea determination

The characteristics of conductometric urease microbiosensor based on thin-film inter-digitated electrodes for urea determination have been studied. Urease has been immobilized by cross-linking with bovine serumalbumin using glutaraldehyde. The resulting conductivity changes are produced by enzymatically catalyzed hydrolysis of urea. This process for both immobilized enzyme and soluble one is described by the classic laws of enzymatic kinetics. The influence of ionic strength, pH and buffer capacity of the samples on the biosensor response has been thoroughly tested. The results have been discussed concerning urea concentration analysis in human blood.Вивчено характеристики кондуктометричного уреазного біосенсора для визначення сечовини на основі тонкоплівкових гребінчастих електродів. Уреазу іммобілізовали ковалентною зшивкою з сироватковим альбуміном бика за допомогою глутарового альдегіду. Результуючі зміни провідності викликано ферментативним гідролізом сечовини. Згаданий процес як для іммобілізова­ ного, так і для вільного ферменту описується класичними законами ферментативної кінетики. Досліджено вплив на величину відгуку іонної сили, рН та буферної ємності розчину. Розглянуто питання стосовно визначення концентрації сечовини у крові людини.Изучены характеристики кондуктометрического уреазного микробиосенсора для определения мочевины на основе тонкопленочных гребенчатых электродов. Уреазу иммобилизовали ковалентной сшивкой с бычьим сывороточным альбумином с помощью глутарового альдегида. Результи­рующее изменение проводимости вызвано ферментативным гидролизом мочевины. Этот про­цесс как для иммобилизованного, так и для свободного фермента описывается классическими законами ферментативной кинетики. Исследовано влияние на величину отклика ионной силы, рН и буферной емкости раствора Рассмотрены вопросы, связанные с определением концентра­ ции мочевины в крови человека

Biosensors based on conductometric detection

The present paper is a self-review on the development of about 20 conductometric biosensors based on planar electrodes and containing different biological material (enzymes, cells, antibodies), bio-mimics or synthetic membranes, including Imprinting polymers, as a sensitive element. Highly specific, sensitive, simple, fast and cheap determination of different analytes makes them promising for needs of medicine, biotechnology, environmental control, agriculture and food industry. Non-specific interference of back-ground ions may be overcome by the differential mode of measurement, the usage of rather concentrated sample buffer and additional negatively or positively charged membranes, which decrease buffer capacity influence and extend a dynamic range of sensors response. For development of easy-to-use small conductometric immunosensors several approaches seem to be promising: i) the usage of polyaniline as electroconductive label for antibodies detection in competitive electroimmunoassay; ii) the elaboration of multilayer structures with phtalocyanine films; iii) the usage of acrylic copolymeric membranes. The advantages and disadvantages of conductometric biosensors created are discussed. For future commercialisation our effort are aimed to unite a thin-film technology with membranes deposition and to find the ways of membrane stabilisation, including bio-mimics creation, utilisation of bioaffinity polymeric membranes, imprinting polymers etc.Огляд присвячено аналізу власних робіт з розробки близько 20 кондуктометричних біосенсорів на основі планарних електродів та різноманітного біологічного матеріалу (ферменти, клітини, антитіла), синтетичних мембран як чутливих елементів. Висока селективність, чутливість, низька ціна, простота та експресність визначення різноманітних речовин роблять біосенсори необхідними для потреб медицини, біотехнологїі, екологи, сільського господарства та харчової промисловості. При аналізі реальних зразків неспецифічний вплив фонових електролітів можна суттєво зменшити завдяки використанню диференційного режиму вимірювань, більш концентрованих буферних розчинів, а також додаткових негативно чи позитивно заряджених мембран, які запобігають впливові буферної ємності та іонної сили розчинів і розширюють динамічний діапазон роботи сенсорів. Для створення мініатюрних імуносенсорів було запропоновано такі підходи: а) використання поліаніліну як електропровідної мітки при виз наче пні антитіл у конкурентному імуноаналізі: б) створення багатошарових структур з плівками фталоціаніну; в) використання акрилових сополімерних мембран. Обговорено переваги та недоліки розроблених кондуктометричних біосенсорів. Подальша комерціалізація таких приладів пов'язана з пошуком шляхів стабілізації чутливих мембран та суміщення тонкоплівкових технологій з нанесенням мембран у єдиному технологічному циклі.Обзор посвящен анализу собственных работ по разработке около 20 кондуктометрических биосенсоров на. основе планарных электродов и различного биологического материала, (ферменты, клетки, антитела) и синтетических мембран о качестве чувствительных элементов. Высокая селективность, чувствительность, дешевизна, простота и быстрота определения различных веществ делают биосенсоры необходимыми в медицине, биотехнологии, экологии, сельском хозяйстве и пищевой промышленности. При анализе реальных образцов неспецифическое влияние фоновых электролитов можно устранить благодаря использованию дифференциального режима измерений, более концентрированных буферных растворов, а также дополнительных отрицательно или положительно заряженных мембран, уменьшающих влияние буферной емкости и ионной силы растворов и расширяющих динамический диапазон работы сенсоров. Для создания миниатюрных иммуносенсоров предложены следующие подходы: а) использование полианилина как электропроводящей метки при определении антител в конкурентном иммуноанализе; б) создание многослойных структур с пленками на основе фталоцианина; в) использование акриловых со полимерных мембран. Обсуждены преимущества и недостатки разработанных кондуктометрических биосенсоров. Дальнейшая коммерциализация, таких приборов связана с поиском путей стабилизации чувствительных мембран и совмещения, тонкопленочной технологии с нанесением мембран в едином технологическом цикле

Advanced Materials and Measuring Techniques for Chemical Sensors

This overview focuses on modifications of chemical compounds used in the development of chemical sensors, and on materials and chemical sensors which may be sufficiently mature to be used in the industry. Special attention is paid to gas-selective optode membranes which incorporate compounds such as cobyrinate derivatives and Ru(II)complexes that are chemically modified in view of a specific application. New materials are described, e.g. the magnesium-selective ionophores currently used for diagnostic applications, and a class of substituted polymethine dyes characterized by an amine donor and a bisdicyanovinyl-ideneindandione acceptor group, where the target pKa can be modulated by decisive substituents.Three projects are discussed in more detail: 1) the development of ion-selective nanoprobes on the basis of coated AFM-tips; 2) reactands and chromoreactands which are covalently bound to acrylate-based copolymers and allow to monitor alcohols and amines continuously, and 3) a continuous-flow module integrating a fiber-optical probe that allows to monitor variations in the absorption spectrum of chromoreactands in the transflection mode

Waveguide-Based Biosensors for Pathogen Detection

Optical phenomena such as fluorescence, phosphorescence, polarization, interference and non-linearity have been extensively used for biosensing applications. Optical waveguides (both planar and fiber-optic) are comprised of a material with high permittivity/high refractive index surrounded on all sides by materials with lower refractive indices, such as a substrate and the media to be sensed. This arrangement allows coupled light to propagate through the high refractive index waveguide by total internal reflection and generates an electromagnetic wave—the evanescent field—whose amplitude decreases exponentially as the distance from the surface increases. Excitation of fluorophores within the evanescent wave allows for sensitive detection while minimizing background fluorescence from complex, “dirty” biological samples. In this review, we will describe the basic principles, advantages and disadvantages of planar optical waveguide-based biodetection technologies. This discussion will include already commercialized technologies (e.g., Corning’s EPIC® Ô, SRU Biosystems’ BIND™, Zeptosense®, etc.) and new technologies that are under research and development. We will also review differing assay approaches for the detection of various biomolecules, as well as the thin-film coatings that are often required for waveguide functionalization and effective detection. Finally, we will discuss reverse-symmetry waveguides, resonant waveguide grating sensors and metal-clad leaky waveguides as alternative signal transducers in optical biosensing

C-CIT AG: Providing Innovative Solutions in Chemical Sensor and Bioassay Technology

We herein present an overview of the history, goals and activities of C-CIT AG, a spinoff company from the ETHZ. C-CIT's mission statement is to be the world's leading provider of innovative sensor technology solutions and service excellence for the benefit of our customers. The common concept our products share is the 'State of the Art Lab Comes to the Sample'. Our unique role remains our focus on developing innovative and value-added services and products in chemical sensor and bioassay technology

Development of enzyme mono- and multibiosensor based on a light addressable potentiometric sensor

NRC publication: Ye

l -Glutamate biosensor for estimation of the taste of tomato specimens

Abstract An amperometric biosensor has been developed for measurement of Umami, or the taste based on the amount of l-glutamate, in tomato foods. The biosensor is based on an enzyme-mediator system in which l-glutamate oxidase is used for biochemical oxidation of l-glutamate and a tetrafulvalene-tetracyanoquinodimethane (TTF-TCNQ) paste, prepared from the mixture of TTF-TCNQ salt, graphite powder, and silicone oil, serves as the mediator. The limit of detection, calculated by use of a four-parameter logistic model, was 0.05 mmol L-1, and the limit of quantification was 0.15 mmol L-1. The correlation coefficient (R 2) was 0.990 and the relative standard deviation was no more than 1% (n=5). The response time (t 95) was 20–50 s, depending on concentration. The repeatability of the sensor was better than 5% (n=10). The sensor developed was stable for more than ten days