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Konzeption, Design und Fertigung eines mikrofluidischen Enzymreaktors zur Kohlenhydratanalytik

Bestimmung der Sensormerkmale

Anschließend wurde in verschiedenen Testlösungen zu Kalibrierungszwecken zunächst die Saccharose-Konzentration in Lösung bestimmt. Dies erfolgte durch die amperometrische Messung der Glucose, die als ein Produkt der enzymatischen Spaltung von Saccharose entsteht. Dazu wurde das Enzym Invertase auf Eupergit®-Trägermolekülen immobilisiert und durch die Barrierestrukturen des mikrofluidischen Kanalsystems in dem Messsystem gehalten.

Zur Funktionsprüfung des Sensors wurde eine Glucose-Messung vor und nach der enzymatischen Umsetzung durchgeführt, aus der Differenz die Saccharose-Konzentration ermittelt und mit den oben genannten Kalibierungsversuchen verglichen. Das fertige Messsystem konnte für Saccharose (Abb. 2) von 1 bis 50 mM mit einer Sensitivität von 0,33 nA/mM und für Glucose (Abb. 1) von 1 bis 50 mM mit einer Sensitivität von 4,2 nA/mM, in einem Citronensäure-Puffersystem bei pH 4,7 und einer Flussrate von 100 µl/min bei +420 mV (gegen Ag/AgCl) kalibriert werden. Bemerkenswert ist die lineare Abhängigkeit des Messsignals von der Menge der zugesetzten Saccharose. Dies zeigt, dass die Saccharose wie beabsichtigt an den Invertase-Molekülen, die auf den Eupergit®-Kügelchen immobilisiert wurden, gespalten wird und der Untersuchung in diesem mikrofluidischen Device zugeführt werden kann. Die Sensitivität des Systems ließ sich durch nochmals verringerte Durchflussraten noch weiter steigern (hier nicht gezeigt).

Abb.1
Kalibrierkurven für Glucose
Abb.2
Kalibrierkurven für Saccharose

Kalibrierkurven für den gefertigten Enzymreaktor für Glucose und Saccharose. Man beachte die Linearität des Systems.

Übungsaufgabe

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