Detail předmětu

Elektronika a biosenzory

FEKT-BPC-BSNAk. rok: 2026/2027

Předmět je zaměřen na základní aspekty biosenzorů a elektronických biočipů. Student získá přehled o biosenzorech, zejména elektrochemického, optického, piezoelektrického a kalorimetrického typu. Seznámí se s biokatalytickými (enzymy) a bioafinitními (antigen-protilátka, DNA, biomimetické prvky) biosenzory a jejich aplikací v medicíně, životním prostředí a potravinářském průmyslu. Část kurzu bude věnována aplikaci senzorických technologií (litografie, miniaturizace, mikrofluidika) a nanomateriálů (nanočástice, nanotrubičky) v biosenzorech.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Mgr. Zdenka Fohlerová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány základní znalosti biochemie a elektrochemie. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zápočet

1. 100% účast na cvičení 2. Vypracování a prezentace tematické úlohy z oblasti biosenzorů – práce ve dvojicích. 3. Zápočtový test - maximum získaných bodů je 10. Spodní limit je 7 bodů. Při nesplnění spodního limitu je nutné test opakovat.

Zkouška

Zkouška bude probíhat písemně (10 otázek). Ke zkoušce se student hlásí po splnění podmínek, a tedy udělení zápočtu z BSN cvičení. Pro splnění zkoušky je nutné dosáhnout nejméně 70% bodového hodnocení písemného testu.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout přehled o biosenzorech včetně fyzikálně-chemické teorie, konstrukce a aplikace v oblasti klinických analýz, životního prostředí, potravin a bezpečnosti.
Studenti budou rozumět základům funkce jednotlivých typů převodníků (elektrochemické, optické, piezoelektrické, kalorimetrické atd.), biorekogničních vrstev (afinitní, katalytické) a získají znalosti v senzorických technologiích (tenké a tlusté vrstvy, miniaturizace, mikrofluidika), imobilizačních postupech a aplikaci nanomateriálů (nanočástice, nanodráty) v biosenzorech.

 

Základní literatura

Drbohlavová, J.; Fohlerová, Z.: Elektronika a biosenzory, Vysoké učení technické v Brně, Brno 2015 (CS)
Skládal, P.: Biosensory, Masarykova univerzita, Brno 2002 (CS)

Doporučená literatura

Rieger, P.H.: Electrochemistry. New Jersey, Prentice-Hall, Inc., A Division of Simon & Schuster, Englewood Cliffs, 1987 (EN)
Yoon, Jeong-Yeol; Introduction to Biosensors: From Electric Circuits to Immunosensors. Springer, 2016, ISBN 978-3-319-80136-0 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-BTB bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Zdenka Fohlerová, Ph.D.

Osnova

1.Úvod a historie biosenzorů, rozdělení, využití. Charakteristiky biosenzorů.

2. Úvod do elektroniky I.

3. Úvod do elektroniky II.

4. Metody imobilizace biomolekul.

5. Elektrochemické biosenzory – úvod, typy elektrod. Ampérometrické měření kyslíku, peroxidu vodíku a NADH, oxidázy a dehydrogenázy.

6. Mediátory přenosu elektronů. Potenciometrické biosenzory, ISFET, LAPS, voltametrické

techniky.
7.Konduktometrické biosenzory a měření impedance.

8. Kalorimetrické biosenzory a piezoelektrické biosenzory.

9. Optické biosenzory – přímé a nepřímé principy měření; optická vlákna, reflektanční

techniky atd.

10. Enzymové biosenzory, buněčné biosenzory. Principy a příklady.

11. Afinitní biosenzory - imunosenzory a hybridizace nukleových kyselin. Principy a příklady.

12. Nanočástice a nanostrukturované povrchy v biosenzorech.

13. Základy výroby a miniaturizace senzorů. Sítotisk, litografie atd. Základy mikrofluidiky, lab-on-chip, POCT, komerční biosenzory.


Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Zdenka Fohlerová, Ph.D.

Osnova

1. Měření bioafinitních interakcí pomocí impedančního převodníku
2. Měření měrné vodivosti a pH
3. Měření množství kyslíku pomocí Clarkovy kyslíkové elektrody
4. Elektrochemické stanovení koncentrace těžkých kovů v roztocích
5. Elektrochemické stanovení  kyseliny askorbové uhlíkovou elektrodou
6. Amperometrické stanovení glukózy pomocí enzymatického biosenzoru
7. Stanovení těkavých látek ve vzduchu