Biosensori - Seconda prova parziale anno 2014/2015 Cognome e Nome: n° di matricola: 06– 06 – 2015 La durata della prova è di 120 minuti. Non è possibile consultare né libri di testo né appunti. E’ consentito soltanto l’uso della calcolatrice Esercizio 1 Sia dato un elettrodo a vetro standard per effettuare misure di pH. - Riportare il principio di funzionamento e lo schema concettuale. Spiegare come si genera il potenziale di membrana e a cosa serve il ponte salino. [punteggio 4] - Progettare e dimensionare (calcolare i valori delle diverse resistenze del classico circuito di lettura, riportato anche sotto) uno strumento per misura di pH che abbia come tensione di uscita Vo= k*pH+2 , con k=0.5 [punteggio 8]. - Determinare la curva di taratura dello strumento e disegnarla nel range di misura pH [3;11], determinare la costante di taratura dello strumento, l’off-set e indicare le aree della curva in cui la soluzione misurata è acida e/o basica [punteggio 6]. Si consideri la temperatura di lavoro di 25C. Si consideri il potenziale di offset dell’elettrodo a vetro (E0) pari a -0.1V, R=1KOhm. Nota: costante dei gas R=8.314472 [J K-1mol-1] , costante di Faraday F=9.648534x104 [C mol-1]. Esercizio 2 1 2 ! La cella elettrochimica di figura è collegata al circuito sopra riportato nella seguente modalità: elettrodo a collegato con terminale 2, elettrodo b collegato con terminale 1. Il potenziale standard dell’elettrodo Ag/AgCl vale 0.22V e quello dell’antimonio vale +0,152. La temperatura è di 25Co. - Riportare la reazione che avviene all’elettrodo Antimonio/Ossido di Antimonio, e le relazioni che permettono di derminare la differenza di potenziale misurata ai capi dello strumento (Vab) con il pH. [punteggio 4] Determinare la concentrazione di KCL presente nell’elettrodo di riferimento in modo tale da avere uscita nulla per pH=7, sapendo che il circuito di lettura fornisce un guadagno A=3 e una Vr =+1,496V [punteggio 8] Nota: costante dei gas R=8.314472 [J K-1mol-1] , costante di Faraday F=9.648534x104 [C mol-1]. Docente: Nicola Carbonaro Anno Accademico 2014-2015 Biosensori - Seconda prova parziale anno 2014/2015 Cognome e Nome: n° di matricola: 06– 06 – 2015 TEORIA 1. Descrivere come cambia la funzione di trasferimento di un sistema per misura di ECG in funzione della scelta di utilizzo di elettrodi polarizzabili e non. (Suggerimento: Partire dallo schema circuitale generico, riportare la sua funzione di trasferimento, e ottenere le formule relative ai due casi richiesti commentando nel dettaglio i risultati ottenuti) [punteggio: 10]. 2. Considerando un biosensore enzimatico di tipo potenziometrico (figura sottostante), ricavare la concentrazione del prodotto sulla superficie dell’elettrodo (x=0) in condizioni stazionarie. Si indichi con [E] la concentrazione totale dell’enzima all’interno della membrana, con [S] la concentrazione del substrato, con [P] la concentrazione del prodotto, con Km la costante di Michaelis-Menten, con K2 la costante di velocità della reazione ES -> P, con Ds la costante di diffusione del Substrato e con Dp la costante di diffusione del prodotto. Considerare esclusivamente il caso in cui [S]L<<Km. Motivare il fatto che, in queste condizioni, il sistema possa essere usato per la misura del substrato [punteggio: 10]. x so lu zio n e d i b u lk m e m b ra n a x= L e n z im a x= 0 e le ttro d o 3. Descrivere il metodo di trasduzione TIRF per la lettura di immunosensori, riportando vantaggi e svantaggi di questa tecnica di misura. Infine riportare la tipologia di configurazione degli immunosensori utilizzata per effettuare la misura. [punteggio: 10]. Docente: Nicola Carbonaro Anno Accademico 2014-2015