FRVŠ 916/2012/G4



Zavedení techniky skenovacího elektrochemického mikroskopu do výuky oboru analytické biochemie
Tvůrčí práce studentů směřující k inovaci vzdělávací činnosti
Mgr. David Kovář
doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.

Informace o modulu SECM
vyučovaného v rámci předmětu C4700
secm.nanobio.cz

Cílové skupiny
•Primární – studenti oboru Analytická biochemie, dále oborů Biochemie, Aplikovaná biochemie,
Biomolekulární chemie, Biologie •Sekundární -  studenti ke vztahu k materiálové chemii a
restaurátorství •Dále všichni ve vztahu k elektrochemii a zájemci o problematiku SPM metod

Modul SECM
•Teoretický úvod - Přednáška (4 h)
–k dispozici literatura k prezenčnímu studiu
•Praktické cvičení (3 x 5h)
–Příprava (ultra)mikroelektrod
–Imobilizace enzymů
–Modelové měření
–studenti si sami připraví mikroelektrody a provedou jejich charakteristiku
–dále provedou měření a vyhodnocení připraveného vzorku
–
•Zájemci mimo „Buněčnou a molekulární diagnostiku“
–blok výuky o metodice SECM (zápočet 2 kr.)

SECM
•Scanning electrochemical microscopy
•Skenovací elektrochemická mikroskopie
Allen J. Bard
http://ecx.images-amazon.com/images/I/51BZfJVMLQL.jpg

Mikroskopie skenující sondou - SPM
•Skenovací tunelová mikroskopie (STM)
•Mikroskopie atomárních sil (AFM)
•Mikroskopie laterálních sil (LFM)
•Mikroskopie modulovaných sil (FMM)
•Mikroskopie magnetických sil (MFM)
•Mikroskopie elektrostatických sil (EFM)
•Skenovací tunelová spektroskopie (STS)
•Skenovací tunelovací potenciometrie (STP)
•Mikroskopie blízkého optického pole (NFSOM)
•Skenovací elektrochemická mikroskopie (SECM)

SECM – Aplikace I.
•Zobrazování povrchů (vodivých i nevodivých)
•Charakterizace tvaru ultramikroelektrod
•Měření kinetiky
–Homogenní
–Heterogenní
•Studium dějů na mezifázi kapalina/kapalina
•Studium membrán a tenkých filmů
•Povrchové reakce (mikrokoroze)
•Studium povrchů polovodičů
•

SECM – Aplikace II.
•Kinetika elektrochemických reakcí; palivové články
•Elektrochemie v malých objemech
•
•Studium biologických systémů
•Skenování spotřeby kyslíku - životaschopnost buněk
•Skenování vzniku kyslíku – průběh fotosyntézy
•(Bio)senzorika
•

http://www.npl.co.uk/upload/img/electrochem2.jpg
Měřící uspořádání


SECM370 Scanning Electrochemical Microscope System (Uniscan Intruments)
Komerční zařízení SECM


CHI900B Scanning Electrochemical Microscope (CH Instruments)
Komerční zařízení SECM


Ultramikroelektrody - UME
•Ø hrotu méně než 10 mm
•Pt, Au, Ag, C
•
Sklo
Elektroda

Sledování metabolické aktivity
http://www.nature.com/nrmicro/journal/v11/n5/images/nrmicro3010-f5.jpg
Nature Reviews Microbiology 11, 337–348 (2013) doi:10.1038/nrmicro3010

Hovězí chrupavka
http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/chemistry/research/unwin/electrochemistry/research/secm/current_m
aps.jpg

Děkuji za pozornost!