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Nome:………………….. Cognome:……………………….
1) Nell’elenco che segue sono mostrati alcuni elementi necessari per assemblare tre
biosensori elettrochimici (mediatore biologico, trasduttore, membrana selettiva,
analita).
a) riconosci questi elementi mettendo una X nella colonna opportuna:
Trasduttore Mediatore Membrana
Biologico selettiva
X
X
A glucosio ossidasi
B Elettrodo di Clark
C paraoxon (inibitore delle
colinesterasi)
D Lattosio
E colina ossidasi
F -galattosidasi
G acetil colinesterasi
H membrana di teflon selettiva a O2
I membrana di acetato di cellulosa con
MWCO100 dalton selettiva a H2O2
J sensore ad onde acustiche superficiali X
(SAW)
K sensore di conducibilità
X
L Glucosio
M fornetto di grafite
N sensore per H2O2
X
Analita n.c.
X
X
X
X
X
X
X
X
X
b) scegli le tre combinazioni tra quelle sotto indicate che permettono di ottenere sistemi
analiticamente utili:
x A B H L;
 H I B L;
 A E H L;
 B D E K;
 D E C G;
 B C;
 B E F L;
 I J K M;
x A D F I L N;
x C E G I N;
 A J G I N;
 B D E G;
2) Indica la migliore definizione. Un biosensore e’ un dispositivo analitico che:
 impiega un trasduttore di segnale ad onde acustiche superficiali in fluidi gassosi;
 permette le misure analitiche in fluidi biologici (sangue, urine, colture cellulari);
 impiega un mediatore biologico (enzima, anticorpo, materiale genetico, recettori)
come elemento di riconoscimento molecolare;
x impiega un mediatore biologico (enzima, anticorpo, materiale genetico, recettori)
come elemento di riconoscimento molecolare ed un trasduttore di segnale chimico o
fisico per la determinazione selettiva e reversibile dell’attivita’ o della concentrazione di
un analita in qualsiasi tipo di campione ;
 misura grandezze biologiche (ad es. popolazioni cellulari, emivita di un enzima);
12.05.2000
Sensori Chimici e Biosensori
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Corso integrativo di Chimica Analitica II
3) Il sensore ad onde acustiche superficiali è adatto a realizzare un immunosensore? Perche’?
4) Gli anticorpi sono dotati di gruppi amminici e gruppi carbossilici terminali.
a) Quali dei gruppi terminali sono piu’ vantaggiosi per l’immobilizzazione degli anticorpi su una
fase solida?
 gruppi amminici primari
 amminici terziari
x gruppi carbossilici
b) Perche’?
 si trovano sulla parte della molecola interessata al riconoscimento molecolare tra Ab-Ag
 si possono formare coppie ioniche molto stabili
x si trovano sulla parte della molecola non interessata al riconoscimento molecolare tra Ab-Ag
 permettono l’impiego di silani
5) L’elettrodo di Clark e quello per H2O2 sono trasduttori molto simili impiegati
comunemente per realizzare biosensori che impiegano le ossidasi. Segna con una croce (X)
nella casella appropriata gli elementi propri del Clark e quelli del sensore ad H2O2
O2/H2O2
X
i biosensori realizzati presentano un limite di rivelabilita’ inferiore di una decade rispetto
all’altro
X
È reversibile all’ H2O2
X
usa una membrana a gas di teflon o silicone
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O2/H2O2
X
l’elettrodo di lavoro è polarizzato a –700 mV vs Ag/AgCl
X
generalmente presenta meno interferenze dovute a specie elettrolitiche eventualmente in
soluzione (es.acido ascorbico)
X
È reversibile all’O2
X
usa una membrana da dialisi con MWCO di circa 100 dalton
X
L’elettrodo di lavoro è polarizzato a +700 mV vs Ag/AgCl
6) L’impiego dell’antibiotico valinomicina permette di realizzare sensori per uno ione.
a) Quale?
X K+
 Na+
 H3O+
 Ca2+
 SO42-
 S2-
 HS-
b) Per quale motivo?
X Le dimensioni dell’anello macrociclico di valinomicina si adattano alle dimensioni ioniche
dell’analita
 La riduzione di un ponte disolfuro (–S-S-) sulla valinomicina determina una variazione di pH
 La precipitazione di BaSO4
7) Partendo dalla definizione di biosensore elenca o illustra brevemente i vantaggi che
derivano dall’approccio bio-analitico.
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8) Le immobilizzazioni fisiche e chimiche di biomediatori sono impiegate per la realizzazione
di biosensori. Riconosci le caratteristiche di ognuna mettendo una X sulla casella opportuna:
Fisica
Chimica
X

Non modifica il biomediatore

X
Nella maggior parte dei casi, il biomediatore risulta piu’ resistente agli agenti
denaturanti (pH estremi, elevata forza ionica, temperatura, solventi organici) e
quindi mostra tempi di vita piu’ elevati
X

L’attività del biomediatore diminuisce piu’ velocemente nel tempo per effetto
della sua denaturazione e del rilascio nel mezzo di reazione
9) L’aminoacido glicina H2N-CH2COOH in concentrazione 0.1M e’ abitualmente impiegato
come soluzione tampone a pH=9.2.
a) Questo tampone puo’ essere impiegato per immobilizzare un enzima su un supporto
precedentemente attivato con il gruppo funzionale aldeidico?NO
b) Perché?
Perché reagirebbe attraverso il gruppo amminico con i gruppi aldeidici del supporto. Si otterrebbe
in pratica l’immobilizzazione della glicina invece dell’enzima
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Affrontare l’esercizio n°10
per ultimo e solo se avanza tempo
10) Pierino è arrivato a fare la tesi nel laboratorio di Biosensori. Nel preparare due biosensori,
Pierino commette un errore ed ottiene:
i)
un biosensore per l’etanolo strepitoso, molto sensibile e privo di interferenze;
ii)
un biosensore a glucosio che non funziona
Pierino ha sistemato i biosensori in questo modo:
(i)
(ii)
AO=alcool ossidasi
GOD=glucosio ossidasi
a) Che errore ha fatto?
X ha invertito l’ordine delle membrane: la membrana di teflon doveva essere a contatto con
l’elettrodo di Clark, quella di acetato di cellulosa doveva confinare l’enzima sulla superficie del
sensore e separarlo dal campione; la membrana di teflon infatti è completamente impermeabile al
glucosio.
 ha invertito gli enzimi AO e GOD;
 ha confuso l’elettrodo di Clark con quello ad acqua ossigenata;
 ha deciso di occuparsi di biosensori;
b) Perche’ l’elettrodo per l’etanolo funziona così bene?
 quando si usa un elettrodo ad acqua ossigenata la sensibilità migliora sempre;
X la membrana di teflon e’ selettiva ai gas e, posizionata all’esterno,
-limita la diffusione sull’elettrodo di specie ioniche interferenti (lo ione solfito è comunemente
presente nei vini come antiossidante), e
-facilita la diffusione dei gas come l’etanolo(g) e l’ossigeno che sono i reagenti della reazione
catalizzata dall’alcool ossidasi. Diversamente il glucosio in soluzione non puo’ passare attraverso la
membrana di teflon.
l’enzima glucosio ossidasi mostra un’elevata specificita’ anche per l’etanolo mentre non e’
disturbato dal solfito presente nei campioni di vino;
c) Pierino non viene biasimato per il suo errore, ma poi non e’ in grado di riprodurre i buoni
risultati che ha avuto con il biosensore per l’etanolo. Come aiutarlo?
X il pH del campione è pHcampione<pKH2SO3 quindi aumenti il pH fino a pHcampione>pKH2SO3
 il pH del campione è pKHSO3-> pHcampione> pK H2SO3 quindi abbassi il pH fino a
pHcampione<pKH2SO3
 Sostituisci la membrana di acetato di cellulosa con una seconda membrana di teflon
 Sostituisci il sensore ad acqua ossigenata con quello di Clark
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