Допинг на полимерната четка със златни наночастици води до превключване на композит, който променя своята дебелина в зависимост от рН. Изследванията на физиците в Техническия университет в Дармщад в списание Soft Matter могат да се използват за проектиране на химически наносензори за диагностични или екологични анализи.
Полимерните четки са макромолекулни вериги, които са гъсто присадени на повърхността. Поради електростатичната сила веригата се простира от повърхността и образува козина като слой с дебелина няколко стотин нанометра. Понастоящем изследванията са фокусирани върху проектирането на полимерни системи, които отговарят на различни екологични стимули като рН, температура или специфични биомаркери. Физиците в TU Darmstadt и TU Berlin демонстрират за пръв път как дебелината на полимерните четки може да се превключи чрез комбиниране на рН-чувствителни златни наночастици.
"Комбинацията от полимерни вериги и златни наночастици е обещаваща, особено в медицинската диагностика или екологичния анализ", каза Дикран Бояциян. 30-годишният докторант работи в групата "Интерфасиална мека материя", ръководена от професор Рейн фон Клайнзин.
"Тази технология все още е в ранните стадии на развитие и основната цел е как взаимодействието между полимерната система и наночастиците може да се регулира и калибрира в контролирана среда", обясни Боясиян. Интелигентните полимерни материали могат да се използват за докладване на химически наносензори за токсини или ракови клетки, да се проследяват параметрите на органите или да се насочват лекарствата в човешкото тяло.
Boyaciyan тества два вида pH-нечувствителни полимери за дългосрочна употреба като сензор: не-йонен PNIPAM и катионен PMETAC. Първият се счита за неподходящ, защото златните частици се отмиват от четката при високо рН. Въпреки това, в катионните четки PMETAC златните частици не се влияят от промените в рН.
Освен това Boyaciyan е в състояние да демонстрира как да подготви обратим комплекс от рМЕТАК чрез включване на златни наночастици и как функционира комплексното им образуване. В кисела среда частиците губят заряд и се появяват взаимодействия между частици и частици и взаимодействия на частици. Това води до подуване на четката, тъй като нейната верига е по-малко ограничена.
Обратно, алкалната среда създава отрицателен заряд на частиците и се предпочита взаимодействие с положително заредена четка. Свиването на веригата води до тънък слой на четката.
Тъй като изменението на дебелината влияе и върху спектралния състав на отразената светлина, материалът може да се използва като колориметричен наносензор. Поради своя много малък размер, той може да бъде съчетан с микролъчители и спектрометри, които в бъдеще могат да се използват в лабораторни чип системи и дори в човешки клетки.
