Chemischer Sensor auf der Basis von Materialien, die ein molekulares Gedächtnis besitzen, erstellt

Thermal Analysis – online training course (Juni 2019).

Anonim

Wissenschaftler der Fakultät für Chemie der Moskauer Lomonossow-Universität haben einen elektrochemischen Sensor auf Polymerbasis mit molekularer Prägung entwickelt, der auf den Nachweis von Sacchariden und Hydroxysäuren abzielt. Der enzymfreie Sensor ermöglicht die Messung der Glucose- und Milchsäurekonzentration. Sie haben die Ergebnisse in Sensoren und Aktoren B: Chemisch vorgestellt.

Vita Nikitina, Nachwuchsforscherin an der Fakultät für Chemie der Moskauer Lomonossow-Universität und eine der Projektautoren, teilt: "Die meisten Sensoren sind elektrochemisch. Das bedeutet, dass die Glukosekonzentration in Bezug auf die Stromdichte gemessen wird, registriert mit Hilfe von ein Enzymelektroden-Biosensor unter Verwendung eines Teststreifens. Die Verwendung von Enzymen zur chemischen Detektion von Substanzen von Interesse in solchen Vorrichtungen hat jedoch ihre Nachteile, meist verbunden mit einer geringen Stabilität von Enzymen und der Notwendigkeit, spezielle Lagerungs- und Betriebsbedingungen und Biosensor-Disposability bereitzustellen.

In ihrem Projekt suchten die Chemiker der Moskauer Lomonosov-Universität nach alternativen enzymfreien Geräten. Der von ihnen entwickelte Sensor ist eine durch eine dünne Polymerschicht modifizierte Elektrode. Solche Sensoren sind nicht nur einfach herzustellen, sondern auch stabiler in Betrieb und Lagerung. Darüber hinaus sind Reagenzien für ihre Herstellung massiv billiger als Enzyme.

Nikitina sagt: "In der Struktur des Polymers, das wir auf der Oberfläche der Elektrode synthetisierten, gibt es funktionelle Gruppen, nämlich Boronsäuren, die gemeinsame niedermolekulare Verbindungen wie Saccharide (Glucose und Fructose) und Hydroxysäuren (Milchsäure und Weinsäure) nachweisen können In dem Projekt haben wir gezeigt, wie unsere Sensoren zur Detektion dieser Substanzen eingesetzt werden können.Ein vom Sensor erzeugtes Signal wird auf elektrochemische Weise registriert, ähnlich wie bei Enzymelektroden.Im Gegensatz zu amperometrischen Blutzuckermessgeräten basiert unser Gerät jedoch auf nach einem anderen Prinzip, nämlich der Änderung der Polymerleitfähigkeit. "

Die Erzeugung einer elektrisch leitenden Polymerbeschichtung auf der Oberfläche von Elektroden erweist sich als nichttriviale Aufgabe. Die Ausarbeitung und gründliche Optimierung der Bedingungen und Parameter der Elektropolymerisation war der Schlüssel zum Projekt. Die Polymere wurden unter der gegenwärtigen Wirkung synthetisiert, strömten durch die Arbeitselektrode und wurden in eine elektrochemische Zelle mit Monomerlösung gegeben. Als Ergebnis dieses elektrochemischen Prozesses wird das wasserunlösliche Polymer auf der Elektrodenoberfläche abgeschieden.

Die Chemiker haben ein Polymer mit Hilfe eines molekularen Prägeverfahrens synthetisiert. Es impliziert die Bildung spezieller Regionen (Prägungen) in dem Material, und diese Regionen erkennen nur diejenigen Moleküle, die als Matrizen während der Polymersynthese verwendet wurden. Solche Materialien, die ein molekulares Gedächtnis besitzen, könnten als empfindliche Schicht chemischer Sensoren zum Nachweis bestimmter Substanzen verwendet werden. Die elektrochemische Polymerisation von substituiertem Anilin wurde in Gegenwart von Templatmolekülen, nämlich Hydroxysäuren und Sacchariden, durchgeführt. Nach der Polymerisation wurden diese Moleküle aus der Polymermatrix entfernt. In seiner dreidimensionalen Struktur blieben jedoch einige Räume (sogenannte molekulare Prägungen) zurück. Diese Prägungen in Form, Größe und Orientierung funktioneller Gruppen sind komplementär zu diesen Templatmolekülen. Dieser Effekt, das "molekulare Gedächtnis" eines Polymers, verleiht dem Material die Fähigkeit, Verbindungen nachzuweisen, die als Template verwendet wurden.

Um den Sensor zu testen, platzierten die Forscher ihn in eine elektrochemische Zelle, in der sich die analysierte Probe befand. Wenn in der analysierten Probe Saccharide oder Hydroxysäuren vorhanden waren, binden sich Boronsäuregruppen des Polymers an diese, was zu einem Wachstum der Polymerleitfähigkeit führt, das mit Hilfe einer elektrochemischen Impedanzspektroskopietechnik registriert wurde.

Vita Nikitina sagt: "Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, multisensorische Systeme auf der Basis ausgearbeiteter Sensoren mit unterschiedlicher Selektivität zu erstellen. Diese Systeme ermöglichen die Überwachung der Konzentration verschiedener Substanzen in biochemischen Prozessen. molekulare Substanzen und sogar ganze Zellen mit Strukturfragmenten von Sacchariden oder Hydroxysäuren. "

menu
menu