Destabilizacja biosensorów na podstawie zmian impulsu elektromagnetycznego i absorpcji

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_257/105

send Aleksandra Kłos-Witkowska , Vasyl Martsenyuk Uniwersytet Bielsko-Bialski, Wydział Budowy Maszyn i Informatyki, Katedra Informatyki i Automatyki, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała

Download Article

Streszczenie

Podczas realizacji pracy, za pomocą specjalnie skonstruowanego układu pomiarowego, zbadano utratę stabilności komponenta warstw receptorowych biosensorów na podstawie zmian kształtu impulsu elektromagnetycznego oraz współczynnika absorpcji. Przeprowadzone badania wykazały zmiany w kształcie impulsu i jego amplitudzie po przejściu przez badane substancje. Zmiany te zależały od rodzaju substancji oraz częstotliwości impulsu i pola elektromagnetycznego. Wykazano nieznaczne różnice w kształcie impulsu po przejściu przez badaną substancję – dla różnych roztworów wodnych Albuminy Wołowej (świeżym oraz dwumiesięcznym). Wyznaczono współczynniki absorpcji dla roztworu jednodniowego oraz dla roztworu mającego 53, 58, 60, 63, 65 dni. Przeprowadzone badania nad zmianami konformacyjnymi białka, jakie zachodzą z upływem czasu, wykazały możliwe zmiany strukturalne jako wynik procesów denaturacji i agregacji.

Słowa kluczowe

biosensor, BSA, impuls, pole elektromagnetyczne, stabilność

Destabilisation of Biosensors Based on Changes in Electromagnetic Pulse and Absorption

Abstract

During the work, a specially constructed measuring system was used to examine the loss of stability of the receptor layer components of biosensors based on changes in the shape of the electromagnetic pulse and the absorption coefficient. The tests showed changes in the shape and amplitude of the pulse after it passed through the tested substances. These changes depended on the type of substance and the frequency of the pulse and electromagnetic field. Slight differences in the pulse shape were observed after passing through the tested substances (for different aqueous solutions of bovine albumin – fresh and two months old). Absorption coefficients were determined for a one-day-old solution and for solutions aged 53, 58, 60, 63, 65 days. Studies on conformational changes in the protein over time showed possible structural changes as a result of denaturation and aggregation processes.

Keywords

biosensor, BSA, electromagnetic field, impulse, stability

Bibliography

  1. Chandra B., Yuming J., Jehad D., Simil T., Nimer W., Yongjiu L., Mrinal Kanti H., Xiangming X., Erol A.H., Omar M., Osman M.B., Antibody-functionalized MXene-based electrochemical biosensor for point-of-care detection of vitamin D deficiency, “Communications Materials”, Vol. 6, 2025, DOI: 10.1038/s43246-025-00756-9.
  2. Adib M., Barrett C., O’Sullivan S., Flynn A., McFadden M., Kennedy E., O’Riordan A., In situ pH-Controlled electrochemical sensors for glucose and pH detection in calf saliva, “Biosensors and Bioelectronics”, Vol. 275, 2025, DOI: 10.1016/j.bios.2025.117234.
  3. Bakar A.S.A.A., Hatta S.F.W.M., Soin N., Nouxman M.H.A., Rezali F.A.M., Daut M.H.M., High gain transimpedance amplification for wireless glucose monitoring in a wearable health sensor system, “Analog Integrated Circuits and Signal Processing”, Vol. 120, 2024, 141–153, DOI: 10.1007/s10470-024-02276-x.
  4. Khandelwal D., Bhattacharya A., Kumari V., Ranjan K., Mishra V., Leveraging nanomaterials for ultrasensitive biosensors in early cancer detection: a review, “Journal of Materials Chemistry B”, Vol. 13, No. 3, 2025, 802–820, DOI: 10.1039/D4TB02107J.
  5. Nath S., Advancements in food quality monitoring: integrating biosensors for precision detection, “Sustainable Food Technology”, Vol. 2, No. 4, 2024, 976–992, DOI: 10.1039/D4FB00094C.
  6. Kumar A., Kulshreshtha S., Shrivastava A., Saini A., Biosensors for Food Spoilage Detection: A Comprehensive Review of Current Advances, “Journal of Food Chemistry & Nanotechnology”, 2024, 73–82, DOI: 10.17756/jfcn.2024-s1-010.
  7. Williams A., Aguilar M., Arachchillage P., Chandra S., Rangan S., Gupta S., Vivancos J., Biosensors for Public Health and Environmental Monitoring: The Case for Sustainable Biosensing, “ACS Sustainable Chemistry & Engineering”, Vol. 12, No. 28, 2024, 10296–10312, DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c06112.
  8. Gavrilaș S., Ursachi C., Perța-Crișan S., Munteanu F., Recent Trends in Biosensors for Environmental Quality Monitoring, “Sensors”, Vol. 22, No. 4, 2022, DOI: 10.3390/s22041513.
  9. Martsenyuk V., Klos-Witkowska A., Sverstiuk A., Stability Investigation of Biosensor Model Based on Finite Lattice Difference Equations, Springer Proceedings in Mathematics and Statistics, PROMS, Vol. 312, 2020, 297–321, DOI: 10.1007/978-3-030-35502-9_13.
  10. Martsenyuk V., Klos-Witkowska A., Sverstiuk A., Bahrii-Zaiats O., Bernas M., Witos K., Intelligent Big Data System Based on Scientific Machine Learning of Cyber-physical Systems of Medical and Biological Processes, CMIS, 2021, 34–48.
  11. Martsenyuk V., Soldatkin O., Klos-Witkowska A., Sverstiuk A., Berketa K., Operational stability study of lactate biosensors: modeling, parameter identification, and stability analysis, “Frontiers in Bioengineering and Biotechnology”, Vol. 12, 2024, DOI: 10.3389/fbioe.2024.1385459. 
  12. Kłos-Witkowska A., Martsenyuk V., Stabilność komponenta sieciującego warstwę receptorową biosensora po dodaniu nanocząstek złota, „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 25, Nr 1, 2021, 49–52, DOI: 10.14313/PAR_239/49.
  13. Kłos-Witkowska A., Martsenyuk V., Badania wpływu promieniowania elektromagnetycznego na komponenty matryc biosensora, „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 27, Nr 4, 2023, 57–63, DOI: 10.14313/PAR_250/57.
  14. Klos-Witkowska A., Influence of fractional electromagnetic radiation doses on biosensor matrix component stability, “Acta Physica Polonica A”, Vol. 133, No. 1, 2018, 101–104, DOI: 10.12693/APhysPolA.133.101.
  15. Polk C., Postow E., Handbook of Biological Effects of Electromagnetic Fields, 2nd Edition, CRC Press 1995.
  16. Kłos-Witkowska A., Kajstura K., Effect of UV radiation applied fractionally or continuously on stability of biosensor receptor layer component, “Acta Physica Polonica A”, Vol. 138, No. 6, 2020, 781–786.