Charakterystyka i zastosowanie wybranych materiałów polimerowych w bioczujnikach z detekcją elektrochemiczną lub spektroskopową

Celem rozprawy było opracowanie prostych czujników zawierających polimer przewodzący - polinilinę w postaci zawiesiny nanocząstek. Polianilina jest dość dobrze znanym polimerem przewodzącym, dla którego można obserwować zarówno zmiany widma UV/Vis pod wpływem zmian stopnia protonowania lub utleniania, jak i towarzyszące temu zmiany parametrów elektrochemicznych – prądu utleniania / redukcji, przewodnictwa, potencjału w obwodzie otwartym. Zaproponowałem układy wykorzystujące warstwy polianiliny otrzymane z zawiesiny nanocząstek, co umożliwiło łatwe otrzymywanie układów jednorazowego użytku. Po naniesieniu polianiliny na przezroczyste podłoże, otrzymane czujniki mogły być wykorzystane zarówno w trybie elektrochemicznym jak i optycznym (pomiar absorbancji). Podobne właściwości elektrochemicznych warstw polianiliny nanoszonych metodą elektropolimeryzacji względem otrzymywanych klasycznie zostały potwierdzone badaniami metodą woltamperometrii i z wykorzystaniem elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Przeprowadzone badania woltamperometryczne, potencjometryczne i pomiary oporności warstw polianiliny w zależności od kwasowości / zasadowości roztworu również prezentują podobne wyniki jak dla warstw typowej polianiliny. Analogiczne wyniki, dotyczące podobieństwa obu rodzajów polianiliny uzyskałem także po przeprowadzeniu badań z wykorzystaniem spektroskopii UV/Vis w zależności od pH środowiska. Na podstawie wspomnianych wyżej eksperymentów wstępnych opracowałem proste konstrukcje jednorazowych czujników typu all-plastic, które mogłyby zostać wykorzystane zarówno w trybie elektrochemicznym jak i optycznym. Czujniki te otrzymywałem przez nanoszenie zawiesiny nanocząstek polianiliny na podłoże z przezroczystej folii poliestrowej. Ze względu na wysoką oporność takiego układu w trybie elektrochemicznym eksperymenty ograniczyłem do pomiarów potencjometrycznych. Badania przeprowadziłem dla modelowych analitów: prostych kationów nieorganicznych (jonów metali) oraz amoniaku. Podjąłem też próby wykorzystania zaproponowanych układów jako bioczujników enzymatycznych zawierających enzymy: ureazę lub fosfatazę alkaliczną.

The aim of this work was to develop a simple sensors, comprising a conductive polymer – polyniline as a suspension of nanoparticles. Polyaniline is quite well-known conducting polymer, for which you can observe the changes in the spectrum of UV / Vis due to changes in the degree of protonation or oxidation, and the accompanying changes in electrochemical parameters - current oxidation / reduction, conductivity, potential open-circuit. I proposed systems using the polyaniline layer of a suspension of nanoparticles obtained, allowing the easy preparation of disposable systems. After application of polyaniline on a transparent substrate, the resulting sensors can be used in both the electrochemical and optical. Similar electrochemical properties of polyaniline layers applied by electropolymerization terms derived classically been confirmed by tests using voltammetry and using electrochemical impedance spectroscopy. The studies voltammetric, and potentiometric measurements of the resistance of polyaniline layers, depending on the acidity / basicity of the solution is also presented similar results as the conventional polyaniline layer. Analogous results for the similarity of the two types of polyaniline also obtained after the test using a UV / Vis depending on the pH of the environment. On the basis of the above-mentioned preliminary experiments I developed a simple construction of disposable sensors, all-plastic, which could be used in both electrochemical and optical. These sensors are received by applying a suspension of polyaniline nanoparticles to a substrate with transparent polyester film. Due to the high resistance of the system was limited the preliminary electrochemical experiments potentiometric measurements. Research applied for the model analytes: simple inorganic cations (ions) and ammonia. I made it attempts to use the proposed system as biosensors containing enzymes: urease and alkaline phosphatase.