Biosensori - Seconda prova parziale anno 2014/2015

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