Number of the records: 1
Vývoj chytrých potenciometrických senzorů potažených vrstvami odolnými biopasivaci pro detekci raného stádia zánětlivých procesů kolem kloubních náhrad
- 1.
SYSNO ASEP 0573844 Document Type J - Journal Article R&D Document Type Journal Article Subsidiary J Článek ve WOS Title Vývoj chytrých potenciometrických senzorů potažených vrstvami odolnými biopasivaci pro detekci raného stádia zánětlivých procesů kolem kloubních náhrad Title Development of smart potentiometric sensors covered with non-biofouling layer for detection of early stages of inflammatory processes around joint replacements Author(s) Ivanko, Iryna (UMCH-V) RID, ORCID
Tomšík, Elena (UMCH-V) RID, ORCID
Hrubý, Martin (UMCH-V) RID, ORCIDSource Title Chemické listy. - : Česká společnost chemická - ISSN 0009-2770
Roč. 117, č. 7 (2023), s. 425-432Number of pages 8 s. Language cze - Czech Country CZ - Czech Republic Keywords potentiometric sensor ; nonbiofouling ; orthopedic implants Subject RIV CD - Macromolecular Chemistry OECD category Polymer science R&D Projects NU20-06-00424 GA MZd - Ministry of Health (MZ) GA21-01090S GA ČR - Czech Science Foundation (CSF) Method of publishing Open access Institutional support UMCH-V - RVO:61389013 UT WOS 001034283700005 EID SCOPUS 85170670833 DOI 10.54779/chl20230425 Annotation Jedním z problémů při kloubních náhradách jsou komplikace spojené s pooperačními infekcemi. Infekce způsobené bakteri-emi, které tvoří biofilmy na površích, se nazývají infekce související s biofilmem (biofilm related infections, BRI). V důsledku následné biologické odezvy organismu dochází k silným patofyziologickým změnám v mikroklimatu kolem takto postiženého povrchu (pokles pH, tvorba různých reaktivních forem kyslíku (ROS), vyčerpání iontů železa a zvýšení koncentrace vápenatých iontů). Vytvořili jsme robustní selektivní polymerní potenciometrický senzor ROS a pH senzor pro detekci změn způsobených sterilním zánětem a bakteriálními a plísňovými infekcemi. Senzor ROS se skládá z vodivé polymerní vrstvy na bázi polythiofenu se zabudovaným komplexem porfyrin-kov, který potenciometricky deteguje přítomnost ROS, jak bylo demonstrováno na peroxi-du vodíku. Tento senzor je kovalentně potažen vrstvou odolnou biopasivaci (non-biofouling layer, NBL) tvořenou poly(2-methyl- -2-oxazolin)em, která funguje jako biokompatibilizátor. Bylo prokázáno, že potenciometrický senzor vykazuje rychlou odezvu na peroxid vodíku, nezaznamenává interferenci s hovězím sérovým albuminem jako modelovým sérovým proteinem a je schopen plně reverzibilně detegovat ROS s lineární odezvou v širokém rozsahu biologicky relevantních koncentrací (od 0,05 μM do 10 μM). Polymerní pH senzor na bázi polyanilinu a poly(2-methyl-2-oxazolinu) na nosiči z titanové slitiny byl vyvinut pro po-tenciometrickou detekci změn pH v okolí implantátu, aby bylo možné včas detegovat výše uvedené záněty. Vyvinuté elektrody měří změnu pH v rozsahu pH 5 až 8, tedy v rozmezí relevantním pro jednotlivé infekce baktériemi a kvasinkami. Description in English One of the problems occurring after the joint replace-ment is connected with the post-surgery infections which are caused by bacteria that form biofilms on surfaces and are referred to as biofilm-related infections (BRI). It is also worth noting that due to the bioresponse, strong path-ophysiological changes in the microclimate of an affected surface occur (decrease in pH, formation of various reac-tive oxygen species (ROS), depletion of Fe ions, and in-crease in the concentration of Ca ions). In this work we have prepared a robust selective potentiometric sensor of ROS and pH sensor for the detection of pH changes caused by sterile inflammation and bacterial and fungal infections. The ROS sensor consists of a conductive poly-mer layer based on polythiophene with an incorporated porphyrin-metal complex that potentiometrically detects the presence of ROS (H2O2 and ClO– ions). This sensor is connected by the covalent bonds with a non-biofouling layer of poly(2-methyl-2-oxazoline), which works as a bio-compa-tibilizer. It was shown that the potentiometric sen-sor shows a rapid response to hydrogen peroxide, does not record any interference with bovine serum albumin as a model serum protein, and is able to fully reversibly de-tect ROS with a linear response within a wide range of biological relevant concentrations (from 0.05 μM to 10 μM). The sensing electrode based on polyaniline and poly(2-methyl-2-oxazoline) on a titanium alloy support was developed for the potentiometric detection of peri-implant pH changes to enable early detection of the afore-mentioned pathologies. The developed electrodes show the changing of pH in the range between 5 and 8 for the individual pathogenic bacteria or pathogenic yeast, with a Nernstian slope of −59.6/pH. Workplace Institute of Macromolecular Chemistry Contact Eva Čechová, cechova@imc.cas.cz ; Tel.: 296 809 358 Year of Publishing 2024 Electronic address http://www.chemicke-listy.cz/ojs3/index.php/chemicke-listy/article/view/4280
Number of the records: 1