Korol Dominik
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Elektroanalizy Chemicznej
Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego
Zespół Badawczy Polimery funkcjonalne
Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Wykorzystanie nanocząstek polipirolu wdrukowanych molekularnie w chemosensorach
Dominik Korol
Promotor: prof. dr hab. Krzysztof Maksymiuk
Promotor pomocniczy: dr hab. Piyush Sindhu Sharma, prof. IChF PAN
Materiały polimerowe w zdecydowanej większości zalicza się do izolatorów prądu elektrycznego, jednakże istnieje grupa polimerów przewodzących, która w strukturze swoich łańcuchów posiada naprzemiennie występujące wiązania pojedyncze i podwójne, co umożliwia przepływ prądu wzdłuż ich cząsteczek. Jednym z głównych przedstawicieli polimerów przewodzących jest polipirol. Spośród licznych metod jego syntezy na szczególną uwagę zasługuje chemiczna polimeryzacja utleniająca prowadzona w obecności miceli z polimerów naprzemiennych, która umożliwia syntezę sferycznych nanocząstek o wysokiej elektroaktywności [1], [2]. W pierwszym etapie otrzymywane są micele z poli(bezwodnika maleinowego-alt-1-oktadekanowego), po czym do ich wnętrza wprowadzany jest pirol. W końcowym etapie dodawany jest utleniacz – p-toluenosulfonian żelaza(III), który reaguje z pirolem przenikającym na zewnątrz miceli i wywołuje polimeryzację na granicy faz.
W prowadzonych badaniach opisaną metodę syntezy zmodyfikowano poprzez dodatek szablonu – estriolu – do struktury nanocząstek. Estriol, jeden z żeńskich hormonów płciowych, wiąże się z matrycą z polipirolu poprzez wiązania wodorowe tworząc kompleks typu gość-gospodarz. Ze względu na niską stałą trwałości wiązania szablonu z polimerem, szablon może zostać usunięty na drodze ekstrakcji, pozostawiając luki molekularne o kształcie i rozmiarach cząsteczek estriolu bez znaczącego naruszania struktury polimeru. Wdrukowane nanocząstki polipirolu poddane ekstrakcji nanoszone są następnie na powierzchnię elektrody pracującej i po zanurzeniu w roztworze zawierającym estriol selektywnie wychwytują cząsteczki analitu poprzez luki molekularne umożliwiając jego oznaczenie ilościowe.
Opracowany chemosensor na bazie polimerów wdrukowanych molekularnie cechuje się wysoką czułością na obecność głównego analitu oraz selektywnością względem interferentów, co udowodniono w pomiarach elektrochemicznych z wykorzystaniem woltamperometrii pulsowo-różnicowej. Oznaczanie prowadzono w obecności próbnika redoks – substancji elektroaktywnej, która wykazuje szybkie zewnątrzsferowe przeniesienie elektronu pomiędzy elektrodą a roztworem. Wraz ze wzrostem stężenia estriolu obserwowano obniżenie natężenia prądu piku pochodzącego od ferrocenowego próbnika redoks, co związane było z wbudowaniem nieelektroaktywnego analitu do struktury nanocząstek blokując dostęp próbnika redoks do powierzchni elektrody.
Literatura:
[1] Kłucińska K., Jaworska E., Gryczan P., Maksymiuk K., Michalska A., Chem. Commun. 2015, 51, 12645–12648.
[2] Gryczan P., Kisiel A., Michalska A., Maksymiuk K., Electroanalysis. 2015, 27, 752–759.