Aukso nanodalelių ir π-π konjuguoto polimero polipirolo taikymas

Click here to load reader

  • date post

    31-Jan-2017
  • Category

    Documents

  • view

    245
  • download

    6

Embed Size (px)

Transcript of Aukso nanodalelių ir π-π konjuguoto polimero polipirolo taikymas

  • VILNIAUS UNIVERSITETAS

    FIZINI IR TECHNOLOGIJOS MOKSL CENTRO

    CHEMIJOS INSTITUTAS

    JAROSLAV VORONOVI

    AUKSO NANODALELI IR - KONJUGUOTO

    POLIMERO POLIPIROLO TAIKYMAS GLIUKOZS

    BIOLOGINIUOSE JUTIKLIUOSE

    Daktaro disertacija

    Fiziniai mokslai, chemija (03 P)

    Vilnius, 2014 metai

  • 2

    Disertacija buvo ruoiama 2009 2013 metais Vilniaus universitete, Chemijos

    fakultete, Analizins ir aplinkos chemijos katedroje.

    Moksliniai vadovai:

    doc. dr. Almira Ramanaviien (Vilniaus universitetas, fizikiniai

    mokslai, chemija 03 P) (nuo 2010-11-23 iki 2013-09-30)

    prof. habil. dr. Arnas Ramanaviius (Vilniaus universitetas,

    fizikiniai mokslai, chemija 03 P) (nuo 2009-10-01 iki 2010-11-22)

  • 3

    TURINYS

    SANTRUMPOS ........................................................................................................................ 5

    1 VADAS ............................................................................................................................ 7

    2 LITERATROS APVALGA ....................................................................................... 11

    2.1 Pagrindiniai jutikli tipai ......................................................................................... 11

    2.2 Gliukozs biologiniai jutikliai ................................................................................. 12

    2.2.1 Gliukozs biologini jutikli signalo vertikliai ............................................... 12

    2.2.2 Elektrocheminiai gliukozs biologiniai jutikliai ............................................. 13

    2.3 Amperometriniai tyrimo metodai ............................................................................ 16

    2.4 Elektron pernaos tarpininkai ................................................................................ 18

    2.4.1 Daniausiai naudojami elektron pernaos tarpininkai ................................... 19

    2.5 Gliukozs oksidaz .................................................................................................. 20

    2.5.1 Ferment imobilizavimo bdai ....................................................................... 21

    2.6 - konjuguoti polimerai ......................................................................................... 23

    2.6.1 Polipirolo monomeras - pirolas ....................................................................... 23

    2.6.2 Polipirolas ....................................................................................................... 24

    2.7 Aukso nanodalels .................................................................................................. 27

    2.7.1 Aukso nanodaleli sintez vandeninje ir organinje terpje ......................... 27

    2.7.2 Aukso nanodaleli koloidinio tirpalo stabilumas ............................................ 31

    2.7.3 Aukso nanodaleli panaudojimas biologiniuose jutikliuose ........................... 36

    3 TYRIM APVALGA IR DARBO METODOLOGIJA ............................................... 41

    3.1 Reagentai ir mediagos ........................................................................................... 41

    3.2 Matavimo ranga ..................................................................................................... 42

    3.2.1 Elektrochemini tyrim ranga ir elektrodai ................................................... 42

    3.2.2 Atomini jg mikroskopas ............................................................................ 43

    3.2.3 UV-vis spektrofotometras ............................................................................... 45

    3.3 Eksperimentins procedros ................................................................................... 45

    3.3.1 Aukso nanodaleli sintez ............................................................................... 45

    3.3.2 Anglies elektrodo paviriaus paruoimas bei jo modifikavimas gliukozs

    oksidaze ir aukso nanodalelmis ..................................................................................... 47

    3.3.3 Anglies elektrodo padengimas chemikai susintetintu polipirolo sluoksniu ... 48

    3.3.4 Amperometriniai matavimai ........................................................................... 50

    4 TYRIM REZULTATAI IR J APTARIMAS ............................................................. 51

    4.1 Gliukozs biologinis jutiklis naudojant elektrod modifikuot gliukozs oksidaze ir

    aukso nanodalelmis ........................................................................................................... 51

    4.1.1 Aukso nanodaleli (13,0 nm) takos gliukozs biologinio jutiklio analiziniam

    signalui tyrimas ............................................................................................................... 51

    4.1.2 Gliukozs biologinio jutiklio modifikuoto aukso nanodalelmis ir gliukozs

    oksidaze tyrimas AFM .................................................................................................... 56

    4.1.3 Gliukozs biologinio jutiklio modifikuoto aukso nanodalelmis ir gliukozs

    oksidaze stabilumo tyrimas ............................................................................................. 58

    4.2 Skirtingo dydio aukso nanodaleli takos gliukozs amperometriniam nustatymui

    tyrimas ................................................................................................................................. 59

  • 4

    4.3 Aukso nanodaleli esani tirpale takos gliukozs elektrocheminiam nustatymui

    tyrimas ................................................................................................................................. 62

    4.4 13,0 nm aukso nanodaleli bei - konjuguoto polimero polipirolo taikymas

    gliukozs biologiniame jutiklyje ......................................................................................... 70

    4.4.1 Gliukozs biologinio jutiklio modifikuoto aukso nanodalelmis, gliukozs

    oksidaze, bei - konjuguoto polimero polipirolo sluoksniu tyrimas AJM .................... 74

    4.5 Skirtingo dydio aukso nanodaleli bei - konjuguoto polimero polipirolo takos

    gliukozs amperometriniam nustatymui tyrimas ................................................................ 75

    4.6 Elektrochemikai susistetinto - konjuguoto polimero polipirolo taikymas

    biologiniuose jutikliuose ..................................................................................................... 77

    4.7 Gliukozs oksidazi iskirt i skirting pelsini grybeli bei vairi elektron

    pernaos tarpinink atranka efektyviam gliukozs amperometriniam nustatymui ............. 81

    IVADOS ............................................................................................................................... 90

    PUBLIKACIJOS DISERTACIJOS TEMA ............................................................................ 92

    KITOS AUTORIAUS PUBLIKACIJOS NETRAUKTOS DISERTACIJ....................... 92

    PRANEIM MOKSLINSE KONFERENCIJOSE TEZS ............................................... 93

    LITERATRA ........................................................................................................................ 96

  • 5

    SANTRUMPOS

    -MF -metilferocenmetanolis

    AJM atomini jg mikroskopas

    AuND aukso nanodalels

    CV ciklin voltamperometrija

    DLVO Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek dsnis

    ELP elektrai laids polimerai

    EPT elektron pernaos tarpininkas

    FAD flavino adenino dinukleotidas

    FC ferocenas

    FCA ferocenkarboksilin rgtis

    FCAld ferocenkarboksialdehidas

    FMS N-metilfenazino metosulfatas

    GA glutaro aldehidas

    Glu gliukoz

    GOx gliukozs oksidaz

    GOxP.adametzii gliukozs oksidaz iskirta i Penicillium adametzii pelsini grybeli

    GOxP. funiculosum gliukozs oksidaz iskirta i Penicillium funiculosum pelsini

    grybeli

    GOxA.niger gliukozs oksidaz iskirta i Aspergillus niger pelsini grybeli

    GR grafito elektrodas

    GR/GOx grafito elektrodas modifikuotas GOx

    GR/AuND/GOx grafito elektrodas modifikuotas AuND, o po to GOx

    GR/GOx/AuND grafito elektrodas modifikuotas GOx, o po to AuND

    GR/GOx/PPy grafito elektrodas modifikuotas GOx ir PPy sluoksniu

    GR/GOx/AuND/PPy grafito elektrodas modifikuotas GOx, AuND ir PPy sluoksniu

    ITO indio alavo oksidas

    Imax maksimalus srovs stipris

    KM Michaelis konstanta

    Py pirolas

    PPy polipirolas

    PPR paviriaus plazmono rezonansas

    Pt platina

    Pt/PPy platinos elektrodas modifikuotas PPy

  • 6

    Pt/PPy/GOx platinos elektrodas modifikuotas PPy ir GOx

    QCM kvarco kristalo mikrogravimetrins svarstykls

    SAM savitvarkis monosluoksnis

    SEM skenuojantis elektroninis mikroskopas

    TCNQ tetracianochinodimetanas

    TOAB tetraoktilamonio bromidas

    TTF tetratiofulvalenas

    Vmax maksimalus fermentins reakcijos greitis

  • 7

    1 VADAS

    Biologiniai jutikliai yra labai svarbi iuolaikins analizins chemijos

    priemon. Naujos kartos elektrocheminiai biologiniai jutikliai isprendia

    tokias svarbias analizini sistem problemas, kaip specifikumas, stabilumas

    bei atrankumas [1]. Analiz panaudojant biologinius jutiklius yra greita,

    paprasta ir pigi [2]. Labai plaiai ir skmingai naudojami amperometriniai

    biologiniai jutikliai modifikuoti vairiais elektroaktyviais junginiais, fermentais

    bei nanodalelmis.

    Fermentas gliukozs oksidaz (GOx) iskirtas i pels