Doping polymérnej kefy so zlatými nanočasticami vedie k prepínateľnému kompozitu, ktorý mení svoju hrúbku v závislosti od pH. Výskum fyziky na technickej univerzite v Darmstadte v časopise Soft Matter môže byť použitý na navrhovanie chemických nanosenzorov pre diagnostické alebo environmentálne analýzy.
Kartáče na polyméry sú makromolekulové reťazce, ktoré sú hrubé naočkované na povrchu. Vzhľadom na elektrostatickú silu reťazec vystupuje z povrchu a vytvára kožušinovú vrstvu s hrúbkou niekoľkých stoviek nanometrov. V súčasnosti sa výskum zameriava na dizajn systémov polymérov, ktoré reagujú na rôzne environmentálne podnety, ako je pH, teplota alebo špecifické biomarkery. Fyzici v TU Darmstadt a TU Berlín po prvýkrát demonštrovali, ako sa môže zmeniť hrúbka polymérových kefiek kombináciou nanočastíc zlata citlivých na pH.
"Kombinácia reťazcov polymérov a nanočastíc zlata je sľubná, najmä v lekárskej diagnostike alebo environmentálnej analýze," povedal Dikran Boyaciyan. 30-ročný doktorand pracuje v skupine "Interfacial Soft Matter" pod vedením profesora Regina von Kleinzina.
"Táto technológia je stále v počiatočnom štádiu vývoja a hlavným cieľom je, ako môže byť interakcia medzi polymérovým systémom a nanočasticami upravená a kalibrovaná v kontrolovanom prostredí," vysvetlil Boyaciyan. Inteligentné polymérne materiály môžu byť použité na oznamovanie chemických nanosenzorov pre toxíny alebo rakovinové bunky, sledovanie parametrov orgánov alebo cieľové uvoľňovanie liečiva do ľudského tela.
Spoločnosť Boyaciyan testovala dva typy pH-neaktívnych polymérov na dlhodobé použitie ako senzor: neiónový PNIPAM a katiónový PMETAC. Prvý z nich sa považuje za nevhodný, pretože častice zlata sa umyjú od kefky pri vysokom pH. Avšak v katiónových kefách PMETAC nie sú častice zlata ovplyvnené zmenami pH.
Okrem toho bol Boyaciyan schopný preukázať, ako pripraviť reverzibilný komplex pH prepínača z PMETAC pomocou zlúčenín nanočastíc zlata a ako funguje ich komplexná tvorba. V kyslom prostredí častice strácajú náboj a dochádza k interakciám medzi časticami a časticami a interakciám s časticovými kefami. To spôsobí, že sa kefka zväčšuje, pretože jeho reťaz je menej obmedzená.
Naproti tomu alkalické prostredie vytvára negatívny náboj na častice a je výhodná interakcia s kladne nabitou kefou. Zhluk reťaze spôsobuje, že vrstva kefky sa stáva tenšou.
Pretože zmena hrúbky tiež ovplyvňuje spektrálnu kompozíciu odrazeného svetla, materiál sa môže použiť ako kolorimetrický nanosenzor. Vzhľadom na svoju veľmi malú veľkosť môže byť pripojená k mikroskopom a spektrometram, ktoré sa v budúcnosti môžu používať v laboratórnych čipových systémoch a dokonca iv ľudských bunkách.
