Doparea periei polimerice cu nanoparticule de aur are ca rezultat un compozit comutat care își schimbă grosimea în funcție de pH. Cercetările efectuate de fizicieni de la Universitatea de Tehnologie din Darmstadt, în revista Soft Matter, pot fi folosite pentru a proiecta nanosenzori chimici pentru analize de diagnostic sau de mediu.
Pensulele din polimeri sunt lanțuri macromoleculare care sunt grefate dens pe suprafață. Datorită forței electrostatice, lanțul se extinde de pe suprafață și formează un strat asemănător blănii având o grosime de câteva sute de nanometri. În prezent, cercetarea sa axat pe proiectarea sistemelor de polimeri care răspund unor stimuli de mediu, cum ar fi pH-ul, temperatura sau biomarkeri specifici. Fizicienii de la TU Darmstadt și TU Berlin au demonstrat pentru prima dată modul în care grosimea periilor polimerice poate fi schimbată prin combinarea nanoparticulelor de aur sensibile la pH.
Combinatia de lanturi polimerice si nanoparticule de aur este promitatoare, in special in diagnosticarea medicala sau analiza de mediu, a spus Dikran Boyaciyan. Doctorul de doctorat de 30 de ani lucrează în grupul "Interfacial Soft Matter" condus de profesorul Regin von Kleinzin.
Aceasta tehnologie este inca in stadii incipiente de dezvoltare, iar scopul principal este modul in care interactiunea dintre sistemul polimer si nanoparticule pot fi ajustate si calibrate intr-un mediu controlat, Boyaciyan a explicat. Materialele polimerice inteligente pot fi folosite pentru a raporta nanosenzori chimici pentru toxine sau celule canceroase, pentru a monitoriza parametrii organelor sau pentru a le elibera în corpul uman.
Boyaciyan a testat două tipuri de polimeri insensibili la pH pentru utilizarea pe termen lung ca senzor: PNIPAM neionic și PMETAC cationic. Primul este considerat necorespunzător deoarece particulele de aur sunt spălate departe de pensulă la un pH ridicat. Totuși, în periile PMETAC cationice, particulele de aur nu sunt afectate de modificările pH-ului.
În plus, Boyaciyan a fost capabil să demonstreze cum să pregătească un complex reversibil de comutare a pH-ului din PMETAC prin încorporarea nanoparticulelor de aur și a modului în care funcționează complexul lor de formare. Într-un mediu acid, particulele pierd încărcare și apar interacțiuni particule-particule și interacțiuni cu perii de particule. Acest lucru face ca pensula sa se umfle, deoarece lantul este mai putin restrictiv.
În schimb, un mediu alcalin creează o sarcină negativă asupra particulelor și se preferă interacțiunea cu o perie încărcată pozitiv. Colapsul lanțului face ca stratul de perie să devină mai subțire.
Deoarece variația grosimii afectează, de asemenea, compoziția spectrală a luminii reflectate, materialul poate fi utilizat ca un nanosensor colorimetric. Datorită dimensiunii sale foarte mici, acesta poate fi cuplat cu microlasere și spectrometre, care în viitor pot fi utilizate în sistemele de cipuri de laborator și chiar în celulele umane.
