Novel Approaches in Electrochemical Determination of Xenobiotic Compounds and in Study of Their Interaction with DNA

Abstract

Předložená disertační práce je zaměřena na vývoj analytických metod pro stanovení vybraných cizorodých látek a ke sledování poškození DNA, které mohou způsobit. Hlavní pozornost byla věnována vývoji a testování netoxických elektrodových materiálů pro přípravu miniaturizovaných elektrochemických zařízení a nových elektrochemických DNA biosenzorů. 2-Aminofluoren-9-on (2-AFN) byl vybrán jako modelový polutant životního prostředí, který patří do skupiny nebezpečných genotoxických látek. Jeho karcinogenní a mutagenní účinky mohou představovat riziko jak pro životní, tak pro pracovní prostředí. 2-AFN má oxo skupinu, kterou lze elektrochemicky redukovat, a aminoskupinu, kterou lze elektrochemicky oxidovat. Voltametrické chování 2-AFN v negativní oblasti potenciálu bylo zkoumáno na rtuťovým meniskem modifikované stříbrné pevné amalgamové elektrodě (m-AgSAE), která představuje netoxickou a mechanicky stabilní alternativu ke rtuťovým elektrodám. Tato pracovní elektroda byla následně použita pro vývoj nově navrženého miniaturního elektrodového systému (MES), který má mnoho výhod, jako je možnost jednoduchého měření v terénu, snadná přenosnost a měření ve 100µL objemu vzorku. Také elektroda ze skelného uhlíku (GCE) byla použita pro další výzkum elektrochemického chování 2-AFN a jeho stanovení v katodické i...

Presented Ph.D. Thesis is focused on the development of analytical methods applicable for determination of selected xenobiotic compounds and for monitoring DNA damage they can induce. The main attention has been paid to the development and testing of non-toxic electrode materials for preparation of miniaturized electrochemical devices and novel electrochemical DNA biosensors. 2-Aminofluoren-9-one (2-AFN) was selected as a model environmental pollutant, which belongs to the group of hazardous genotoxic substances. Its carcinogenic and mutagenic effects may represent a risk to living and working environment. 2-AFN has one oxo group, where the cathodic reduction occurs, and one amino group, where the anodic oxidation occurs. The voltammetric behavior of 2-AFN in the negative potential region was investigated at a mercury meniscus modified silver solid amalgam electrode (m-AgSAE) representing a non-toxic and more mechanically robust alternative to mercury electrodes. This working electrode was subsequently used for the development of a newly designed miniaturized electrode system (MES), which has many benefits as the possibility of simple field measurements, easy portability, and the measurement in sample volume 100 µL. Moreover, a glassy carbon electrode (GCE) was used for further investigation of...