Vývoj automatizovaného systému pro elektrochemickou detekci DNA

Abstract

This thesis focuses on the development of an automated flow system for the electrochemical detection of DNA on carbon-based electrodes. It builds on previous research in the field of nucleic acid electrochemistry and flow analytical methods, and its main objective is to transform the conventional batch arrangement into a fully automated flow system, with an emphasis on improving reproducibility, reducing manual handling, and shortening analysis time. Within this work, two 3D-printed thin-layer flow electrochemical cells differing in design and sample introduction were tested. Experimental conditions were optimized, including the mode of sample introduction, implementation of the adsorption step under stopped-flow conditions, and procedures for regeneration of the working electrode surface. Single-stranded DNA (ssDNA) was used as a model system and analyzed by linear sweep voltammetry at a highly oriented pyrolytic graphite electrode. The results demonstrate that the transition to a flow arrangement leads to significant changes in current response, mainly due to dispersion of the sample zone and limited contact between the analyte and the electrode surface. It was shown that both the design of the measuring cell and the mode of sample introduction have a crucial impact on signal magnitude and...

Tato diplomová práce se zabývá vývojem automatizovatelného průtokového systému pro elektrochemickou detekci DNA na uhlíkové pracovní elektrodě. Navazuje na předchozí výzkum v oblasti elektrochemie nukleových kyselin a průtokových analytických metod a jejím cílem je transformace klasického vsádkového uspořádání na automatizovatelný průtokový systém s důrazem na zvýšení reprodukovatelnosti, snížení manuální manipulace a zkrácení doby analýzy. V rámci práce byly testovány dvě 3D tištěné tenkovrstvé průtokové elektrochemické cely lišící se konstrukcí a způsobem dávkování vzorku. Byly optimalizovány experimentální podmínky zahrnující způsob zavádění vzorku, realizace adsorpčního kroku v režimu zastaveného toku a postupy regenerace povrchu pracovní elektrody. Jako modelový systém byla použita ssDNA analyzovaná lineární voltametrií na elektrodě z vysoce orientovaného pyrolytického grafitu. Výsledky ukazují, že přechod na průtokové uspořádání vede k významným změnám v proudové odezvě, zejména vlivem disperze vzorkové zóny a omezeného kontaktu analyzované látky s povrchem elektrody. Bylo prokázáno, že konstrukce měřicí cely a způsob dávkování mají zásadní vliv na velikost a reprodukovatelnost signálu. Optimalizací experimentálních podmínek, zejména úpravou objemu dávkovaného vzorku a režimu proudění, se...