Hiilinanoputkien sovellukset sähkökemiallisissa DNA-biosensoreissa

No Thumbnail Available
Files
Huomo_Greta_2024.pdf (1.1 MB)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemiantekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Date
2024-05-05
Department
Major/Subject
Kemia ja materiaalitiede
Mcode
CHEM3049
Degree programme
Kemiantekniikan kandidaattiohjelma
Language
fi
Pages
35
Series
Abstract
Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tarkastella hiilinanopotkien potentiaa-lia DNA-pohjaisten biosensoreiden sensorikyvyn parantamisessa. Työssä sel-vitetään erilaisia lähestymistapoja ja strategioita hiilinanoputkien hyödyntä-miseksi sähkökemiallisissa DNA-biosensoreissa. Työ on kirjallisuuskatsaus, joka käsittelee sähkökemiallisten biosensoreiden ja hiilinanoputkien perustei-ta, vertailee uusimpien tutkimusten (2020–2024) CNT/DNA-biosensoristrategioita ja tarkastelee sensoristrategioiden haasteita, kehitys-kohteita ja tulevaisuudennäkymiä. Hiilinanoputket voivat parantaa sähkökemiallisten DNA-pohjaisten sensorien herkkyyttä suuren pinta-alansa ja erinomaisten sähköisten ominaisuuksiensa ansiosta. CNT/DNA-biosensorit, jotka perustuvat π-π-vuorovaikutuksiin, näyt-tävät erityisen lupaavilta sensorikyvyn kannalta. Hiilinanoputkien laajamittai-seen käyttöönottoon biosensoreissa liittyy kuitenkin ratkaistavia haasteita koko arvoketjussa. Näihin haasteisiin lukeutuu valmistuksen optimointi, nanomate-riaalien huono stabiilisuus, näytematriisin haitalliset vuorovaikutukset ja mahdollinen toksisuus. Nanomateriaalit ovat herättäneet suurta kiinnostusta monella tekniikan alalla ja sensoriala on yksi niistä. Erityisesti hiilinanoputket ja niiden vuorovaikutuk-set DNA:n kanssa avaavat ovia erittäin herkille ja monipuolisille DNA-biosensoristrategioille. CNT/DNA-biosensoreilla voi olla käyttöä lääketietees-sä, ympäristösaasteiden seurannassa ja ruuantuotannon laadunvalvonnassa. Hiilinanoputkien mahdollisuudet ovat merkittäviä, mutta CNT-sensoritutkimusta tulee viedä eteenpäin potentiaalin valjastamiseksi. Tutki-mus voisi mahdollistaa halpojen, herkkien, nopeiden ja käsissä pidettävien CNT/DNA-biosensorien kehittymisen laboratorioista hyötykäyttöön esimerkik-si sairaaloihin, klinikoihin, yrityksiin ja lopulta yksityisille asiakkaille.

The objective of this bachelor's thesis is to examine the potential of carbon nanotubes in improving the sensor performance of DNA biosensors. It delves into various approaches and strategies for utilizing carbon nanotubes, particularly in the realm of electrochemical DNA biosensors. The literature review covers the fundamentals of electrochemical biosensors and carbon nanotubes and provides a comparative analysis of the sensor performance of the most recent (2020-2024) CNT/DNA biosensor strategies. Furthermore, it examines the challenges, development, and future prospects of these strategies, offering a comprehensive view of the field. Carbon nanotubes can improve the sensitivity of electrochemical DNA-based sensors due to their large surface area and excellent electrical properties. In particular, CNT/DNA biosensors based on π-π interactions appear promising regarding sensor performance. However, the large-scale implementation of carbon nanotubes in biosensors involves challenges to be overcome throughout the value chain. These challenges include optimization of manufacturing, poor stability of nanomaterials, adverse interactions with the sample matrix, and potential toxicity. Nanomaterials have gained great interest in various technological fields, and one of them is the sensor industry. Carbon nanotubes and their interactions with DNA opens doors to creating highly sensitive and versatile DNA biosensor strategies. These CNT/DNA biosensors could be utilized in medicine, environmental pollution monitoring and food production quality control. Carbon nanotubes have significant potential, but more research is required to harness that potential. Further research could enable the creation of inexpensive, sensitive, fast and handheld CNT/DNA biosensors that could be utilized commercially in hospitals, clinics, companies, and by private customers.
Description
Supervisor
Kontturi, Eero
Thesis advisor
Yliniemi, Kirsi
Keywords
hiilinanoputket, biosensorit, sähkökemialliset biosensorit, DNA, carbon nanotubes, biosensors
Other note
Citation