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Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-11252022-104416


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
SEMBRANTI, LORENZO
URN
etd-11252022-104416
Titolo
Electrochemical aptasensor based on laser-induced graphene electrodes for E. coli detection
Dipartimento
CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
Corso di studi
CHIMICA
Relatori
relatore Prof. Di Francesco, Fabio
Parole chiave
  • grafene
  • elettrochimica
  • aptameri
  • biosensore
  • sensore
  • biosensor
  • aptamers
  • electrochemistry
  • graphene
  • sensor
  • escherichia coli
Data inizio appello
12/12/2022
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
12/12/2092
Riassunto
La detection di batteri è un elemento chiave in molte aree, quali la sicurezza alimentare, la salute umana e le analisi ambientali. Le tecniche tradizionali per la detection dei batteri sono ELISA, metodi PCR o culture.
Tuttavia, questi metodi richiedono tempo, personale specializzato e reagenti costosi. oltretutto questi metodi non sono adatti per applicazioni dedicate al point-of care.
In questi anni, l'avanzamento nelle scienze dei materiali ha portato alla luce un nuovo e interessante materiale chiamato Laser-induced graphene (LIG), che ha alcune proprietà interessanti quali: la resistenza meccanica, la grande area superficiale e l'economicità in termini di costi e difficoltà di produzione. Queste caratteristiche hanno aperto la possibilità di sviluppare dei device elettrochimici portatili che possono soddisfare le applicazioni poinit-of-care.
In questo lavoro sono descritti gli step di funzionalizzazione di elettrodi LIG e glassy carbon con due diversi aptameri, prodotti specificatamente per E.coli ATC 25922. La risposta dei biosensori così sviluppati è stata valutata utilizzando voltammetria ad onda quadra e spettroscopia di impedenza elettrochimica, ed è stata inoltre valutata la loro selettività confrontando le risposte fra E.coli e due possibili interferenti quali S.aureus e P.aeruginosa. I biosensori hanno mostrato una risposta significativa verso E.coli, soprattutto nella regione di concentrazione fra 0 e 10^3 CFU/mL. in particolare, i biosensori preparati con l'aptamero P12-55 hanno mostrato maggiore selettività e sensibilità rispetto a quelli preparati con l'aptamero P12-31

Detection of bacteria is a key element in many different areas of interest, such as food safety, human health and environmental analysis. The traditional techniques for the detection for bacteria are ELISA, PCR methods or cultures.
However, these methods are time consuming, require qualified personnel, and expensive reagents. Additionally, these are not suitable for point-of-care testing applications.
In the recent years, the advancements in material science have brought to light a novel, interesting material called, Laser-Induced Graphene (LIG), that have attracted interest due to properties that include: its mechanical resistance, its high surface area and the relative ease in terms of production processes. These characteristics have opened possibilities to develop low-cost and portable electrochemical devices that can respond to point-of-care applications.
In this work all the steps of functionalization process of LIG and standard Glassy carbon electrode with two different aptamers, specifically designed for the ATC 25922 E. coli strain, will be described. The response of the biosensors developed were evaluated by using square wave voltammetry technique and their selectivity was evaluated against E. coli and two possible interferents such as S. aureus and P. aeruginosa. The biosensor showed a significative response toward E. coli over its interferents, specifically in the 0-10^3 CFU/mL. In particular, the biosensor prepared with P12-55 aptamer showed higher sensitivity and selectivity compared to the P12-31 aptamer.
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