Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Sensory chemiczne i biosensory
Course of study:
2019/2020
Code:
CTCH-2-128-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Chemical Technology
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. Lewenstam Andrzej (alewenst@agh.edu.pl)
Module summary

Rozumie ważność problemów związanych z wykorzystaniem systemów monitoringu oraz systemów kontroli jakości do ochrony środowiska i badań klinicznych oraz rozumie potrzebę stosowania sensorów chemicznych i biosensorów w takich systemach pomiarowych. Zna systematykę, parametry i typy sensorów chemicznych oraz biosensorów jak również zasady ich działania i zależności opisujące wielkość generowanego sygnału..

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Rozumie ważność problemów związanych z wykorzystaniem systemów monitoringu oraz systemów kontroli jakości do ochrony środowiska i badań klinicznych oraz rozumie potrzebę stosowania sensorów chemicznych i biosensorów w takich systemach pomiarowych TCH2A_W03 Activity during classes,
Oral answer,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
Skills: he can
M_U001 Potrafi prawidłowo dobrać układ pomiarowy do danego typu sensora chemicznego lub biosensora i poprawnie wykonać pomiary TCH2A_W03 Activity during classes,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_U002 Potrafi poprawnie powiązać wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora ze stężeniem oznaczanego składnika TCH2A_W03 Activity during classes,
Oral answer,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_U003 Potrafi rozpoznać wpływ substancji przeszkadzających (interferentów) na wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora oraz wie jak wyeliminować lub zminimalizować te niekorzystne oddziaływania. TCH2A_W03 Activity during classes,
Oral answer,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna systematykę, parametry i typy sensorów chemicznych oraz biosensorów jak również zasady ich działania i zależności opisujące wielkość generowanego sygnału. TCH2A_W03 Examination,
Participation in a discussion
M_W002 Zna metody eksperymentalne wykorzystywane w trakcie opracowywania nowych konstrukcji sensorów chemicznych i biosensorów oraz w trakcie ich testowania i praktycznego wykorzystania TCH2A_W03 Examination,
Participation in a discussion
M_W003 Zna zasady wykorzystania sensorów chemicznych i biosensorów w chemii, badaniach klinicznych, systemach monitoringu, ochronie środowiska oraz w systemach kontroli jakości. TCH2A_W03 Examination,
Participation in a discussion
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Rozumie ważność problemów związanych z wykorzystaniem systemów monitoringu oraz systemów kontroli jakości do ochrony środowiska i badań klinicznych oraz rozumie potrzebę stosowania sensorów chemicznych i biosensorów w takich systemach pomiarowych + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi prawidłowo dobrać układ pomiarowy do danego typu sensora chemicznego lub biosensora i poprawnie wykonać pomiary - - - - - + - - - - -
M_U002 Potrafi poprawnie powiązać wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora ze stężeniem oznaczanego składnika - - - - - + - - - - -
M_U003 Potrafi rozpoznać wpływ substancji przeszkadzających (interferentów) na wielkość sygnału sensora chemicznego lub biosensora oraz wie jak wyeliminować lub zminimalizować te niekorzystne oddziaływania. - - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna systematykę, parametry i typy sensorów chemicznych oraz biosensorów jak również zasady ich działania i zależności opisujące wielkość generowanego sygnału. + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna metody eksperymentalne wykorzystywane w trakcie opracowywania nowych konstrukcji sensorów chemicznych i biosensorów oraz w trakcie ich testowania i praktycznego wykorzystania + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna zasady wykorzystania sensorów chemicznych i biosensorów w chemii, badaniach klinicznych, systemach monitoringu, ochronie środowiska oraz w systemach kontroli jakości. + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 125 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 63 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):

Wprowadzenie do nauki o sensorach chemicznych, zasadach działania i zasadach praktycznego wykorzystania sensorów chemicznych, ze szczególnym uwzględnieniem sensorów potencjometrycznych i amperometrycznych. Warstwy receptorowe sensorów potencjometrycznych, problemy selektywności i limitu detekcji. Bezobsługowe sensory chemiczne, sensory typu ChemFET oraz ISFET. Budowa i działanie wybranych biosensorów i elektrod modyfikowanych. Zasady doboru układów pomiarowych do współpracy z wybranymi sensorami chemicznymi i biosensorami, zasady prawidłowego wykonywania pomiarów. Omówienie przykładów praktycznych zastosowań sensorów chemicznych, biosensorów oraz elektrod modyfikowanych w chemii, medycynie oraz w systemach pomiarowych stosowanych w monitoringu i ochronie środowiska, systemach kontroli jakości oraz w analityce klinicznej.

Seminar classes (30h):

Kontrola zakresu wiadomości z zakresu chemii fizycznej ze szczególnym uwzględnieniem elektrochemii, chemii organicznej, chemicznej analizy instrumentalnej, uzupełnienie i poszerzenie wiadomości z w/w dziedzin do stopnia umożliwiającego zrozumienie zasad funkcjonowania wybranych sensorów chemicznych, biosensorów i elektrod modyfikowanych.
Omówienie budowy zasad funkcjonowania, zależności opisujących wielkość generowanego sygnału w funkcji stężenia analitu i interferentów oraz sposobów uzyskiwania informacji analitycznej najistotniejszych sensorów chemicznych i biosensorów. Omówienie modyfikacji konstrukcji oraz sposobów interpretacji sygnałów w/w sensorów na podstawie aktualnych doniesień literaturowych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Seminar classes: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Aktywny udział w zajęciach seminaryjnych, przygotowanie i wygłoszenie referatów przygotowanych na podstawie najnowszych publikacji dotyczących nowoczesnych sensorów chemicznych i biosensorów

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Seminar classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Method of calculating the final grade:

Na ocenę końcową składa się ocena z aktywności na zajęciach seminaryjnych (20%), ocena z przygotowanych na zajęcia seminaryjne prezentacji (30%) oraz ocena z egzaminu końcowego (50%).

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

ustalany indywidualnie

Prerequisites and additional requirements:

Zaliczone przedmioty kanonu (chemia nieorganiczna, chemia fizyczna, termodynamika, instrumentalne metody analizy, pomiary instrumentalne.

Recommended literature and teaching resources:

1.Zbigniew Galus „Teoretyczne podstawy elektroanalizy chemicznej” PWN Warszawa 1977 (lub późniejsze wydania).

2. Jiri Koryta, Jiri Dworak, Ilasta Bohackowa, „Elektrochemia”, PWN Warszawa 1980 (lub późniejsze wydania).

3. Adam Hulanicki „Współczesna chemia analityczna – wybrane zagadnienia”, PWN Warszawa 2001 (lub późniejsze wydania).

4. Zbigniew Brzózka, Wojciech Wróblewski, Sensory chemiczne” Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998 (lub późniejsze wydania).

5. A. Cygański „Podstawy metod elektroanalitycznych” PWN Warszawa 1995 (lub późniejsze wydania).

6. Henryk Scholl, Tadeusz Błaszczyk, Paweł Krzyczmoniak, „Elektrochemia” Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 1998

7. A.J.Bard and L.R.Faulkner „Electrochemical methods, fundamental and applications” Wiley, New York 1980 (lub późniejsze wydania).

8. J. Wang “Analytical electrochemistry” VCH Publisher Inc., New York, Cambridge 1994 (lub późniejsze wydania).

9. Artykuły ukazujące się w czasopismach naukowych poświęconych elektrochemii, chemii analitycznej oraz sensorom chemicznym i biosensorom.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

„Conducting polymer based ion-selective electrodes” – J.Migdalski, T.Błaż, A.Lewenstam, Anal. Chim. Acta, 322, 141, 1996. (106 cytowań wg. WoS)

“Multielectrode potentiometry in a one-drop sample”, T. Błaż, B. Baś, J. Kupis, J. Migdalski, A. Lewenstam, Electrochemistry Communications 34, 181–184, 2013

„Conducting polymers – mechanisms of cationic sensitivity and the methods of inducing thereof”, Migdalski J., Błaż T., Lewenstam A., Electrochimica Acta 133, 316-324, 2014

“Biomimetic membranes based on molecularly imprinted conducting polymers as a sensing element for determination of taurine”, Kupis-Rozmysłowicz J., Wagner M., Bobacka J., Lewenstam A., Migdalski J. Electrochimica Acta 188, 537–544, 2016.

“All-solid-state reference electrode with heterogeneous membrane”, T. Błaż, A. Lewenstam, J. Migdalski, Analytical Chemistry 89, 1068–1072, 2017

“Calibration free solid contact electrodes with two PVC based membranes” B. Bartoszewicz, S. Dąbrowska, A Lewenstam, Jan Migdalski, Sensors and Actuators B. Chemical 274, 268–273, 2018.

„A Breakthrough Application of a Cross-Linked Polystyrene Anion-Exchange Membrane for a Hydrogencarbonate Ion-Selective Electrode”, S. Dąbrowska, Jan Migdalski, A Lewenstam, Sensors 19(6), 1268, 2019

Additional information:

None