Miniaturizované detekční systémy a jejich aplikace

V roce 1920 poprvé použil slovo robot ve spojení s neživou bytostí český spisovatel Karel Čapek ve svém vědeckofantastickém dramatu R.U.R (Rossumovi univerzální roboti) ¹. Od této chvíle se toto označení začalo používat pro stroj pracující s určitou mírou samostatnosti. První patent týkající se robotiky podal v roce 1954 George Devol. Jeho společnost Unimation poprvé vyrobila průmyslového robota, který byl zaveden do průmyslové výroby v roce 1961 ². První mobilní roboti se začaly objevovat v 70. letech 20. století ³. Díky objevu polarografie, za kterou dostal Jaroslav Heyrovský v roce 1959 Nobelovu cenu, se od 30. let 20. století začaly rozvíjet polarografické metody ⁴. Vynález polarografie vytvořil základ pro vývoj nových elektrochemických metod, které jsou využívány spolu s Lab-on-a-chip systémy. S rozvojem počítačových technologií byly polarografické metody automatizovány ⁵. Dalším krokem pro vývoj dálkových robotických systémů ( Lab-on-a-robot) byla miniaturizace zavedených metod a mikrofluidika s biosenzory. Elektrochemické biosenzory mají široké spektrum uplatnění. Uplatňují se například v potravinářském a farmaceutickém průmyslu, ve veterinární medicíně nebo v životním prostředí. Pomocí biosenzorů lze stanovit anorganické ⁶ i organické látky ⁷ nebo alkoholy ⁸. Kromě elektrochemických biosenzorů existují biosenzory optické, jejichž principem je interakce světelného záření s chemickými látkami ⁹. Dalším typem jsou kalorimetrické senzory, využívající změnu teploty v průběhu enzymatických reakcí ¹⁰. Současná třetí generace robotů je schopna pracovat v extrémních podmínkách (v mořských hlubinách, sopkách a vesmíru). Důraz je kladen především na efektivní komunikaci a dálkové ovládání, díky kterému provádí operátor kontrolu nad robotem v reálném čase. V současné době je značný zájem o výzkum planet, zejména Marsu, a proto jsou neustále vyvíjeny nové efektivnější miniaturizované analytické nástroje.

1. Kim, B.S. and J.Y. Song, Biological Synthesis of Gold and Silver Nanoparticles Using Plant Leaf Extracts and Antimicrobial Application, in Biocatalysis and Biomolecular Engineering2010, John Wiley & Sons, Inc. p. 447-457.
2. Jain, N., et al., Extracellular biosynthesis and characterization of silver nanoparticles using Aspergillus flavus NJP08: a mechanism perspective. Nanoscale, 2011. 3(2): p. 635-41.
3. Narayanan, K.B. and N. Sakthivel, Biological synthesis of metal nanoparticles by microbes. Adv Colloid Interface Sci, 2010. 156(1-2): p. 1-13.
4. Harris, A. and R. Bali, On the formation and extent of uptake of silver nanoparticles by live plants. Journal of Nanoparticle Research, 2008. 10(4): p. 691-695.
5. Shankar, S.S., et al., Rapid synthesis of Au, Ag, and bimetallic Au core–Ag shell nanoparticles using Neem (Azadirachta indica) leaf broth. Journal of Colloid and Interface Science, 2004. 275(2): p. 496-502.
6. Iravani, S., Green synthesis of metal nanoparticles using plants. Green Chemistry, 2011. 13(10): p. 2638-2650.
7. Jha, A.K., et al., Plant system: Nature's nanofactory. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2009. 73(2): p. 219-223.
8. Brown, S., M. Sarikaya, and E. Johnson, A genetic analysis of crystal growth. J Mol Biol, 2000. 299(3): p. 725-35.
9. Shankar, S.S., A. Ahmad, and M. Sastry, Geranium leaf assisted biosynthesis of silver nanoparticles. Biotechnol Prog, 2003. 19(6): p. 1627-31.
10. Dubey, S.P., M. Lahtinen, and M. Sillanpää, Tansy fruit mediated greener synthesis of silver and gold nanoparticles. Process Biochemistry, 2010. 45(7): p. 1065-1071.
11. Sathishkumar, M., K. Sneha, and Y.S. Yun, Immobilization of silver nanoparticles synthesized using Curcuma longa tuber powder and extract on cotton cloth for bactericidal activity. Bioresour Technol, 2010. 101(20): p. 7958-65.
12. Dwivedi, A.D. and K. Gopal, Biosynthesis of silver and gold nanoparticles using Chenopodium album leaf extract. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2010. 369(1–3): p. 27-33.
13. Akhtar, M.S., J. Panwar, and Y.-S. Yun, Biogenic Synthesis of Metallic Nanoparticles by Plant Extracts. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2013. 1(6): p. 591-602.
14. Shankar, S.S., et al., Bioreduction of chloroaurate ions by geranium leaves and its endophytic fungus yields gold nanoparticles of different shapes. Journal of Materials Chemistry, 2003. 13(7): p. 1822-1826.
15. Narayanan, K.B. and N. Sakthivel, Extracellular synthesis of silver nanoparticles using the leaf extract of Coleus amboinicus Lour. Materials Research Bulletin, 2011. 46(10): p. 1708-1713.
16. Singh, A., et al., Biosynthesis of gold and silver nanoparticles by natural precursor clove and their functionalization with amine group. Journal of Nanoparticle Research, 2010. 12(5): p. 1667-1675.

PDF