Nanostruktūrintų polimerų fluorescencinių savybių tyrimai

Abstract

Šio darbo tikslas buvo ištirti elektrai laidžiais polimerais (politiofenu, polipirolu) modifikuoto fermento - gliukozės oksidazės ir zinko oksido (ZnO) fluorescencines savybes. Tikslui pasiekti reikėjo parinkti tinkamiausią sintezės metodą nanodalelių modifikavimui,ištirti fluorescencijos priklausomybę nuo pH,ištirti fluorescencijos pokyčius keičiant sudedamųjų dalių koncentraciją. Darbo rezultatai parodė, kad GOx, gliukozės ir pirolo tirpalas yra sudėtinga sistema, kur vyksta kelios reakcijos, keičiasi FAD kofermento formos, vyksta įvairūs fluorescencijos gesinimai ir energijos pernaša. Visi šie procesai praktiškai vyksta kartu ir jų įtaką bendram fluorescencijos spektrui gana sunku atskirti. Tyrimų rezultatai leidžia daryti prielaidą, kad polipirolu apvilkta GOx silpniau skyla nei laisva GOx. Inkapsuliavimas leidžia ilgiau išlaikyti GOx fermentą ir naudoti jį biojutiklyje. ZnO padengus polipirolu, sumažėja fotoliuminiscencijos intensyvumas, polipirolas gesina fluorescenciją, tačiau Ppy veikia kaip stabilizatorius ir palengvina tolimesnius ZnO dalelės modifikavimus ir įmobilizavimus, todėl yra tinkamas bioanaliziniuose įrenginiuse. Rūgštinėje terpėje polipirolo sintetinimo reakcija vyksta greičiau, atitinkamai per tą patį laiką prisigamina daugiau polipirolo, didesnis Ppy sluoksnio storis labiau sumažina bendrą fotoliuminescencinio spektro intensyvumą. Politiofeno fluorescencijos spektro intensyvumas ir juostos smailės padėtis priklauso nuo sintezės metodo. Tinkamiausias oksidatorius politiofeno sintezei yra kalio bichromatas.

The aim of this study was formation of modified nano-structures, such as zinc oxide (ZnO), polythiophene, polypyrrole, fluorescence properties research. During investigations presented in this diploma work it was necessary to select the most appropriate method for synthesis of nanoparticles for further modification, to examine samples of fluorescence dependence on pH (it was observed that the pH value influences the speed of polymerization) and to investigate the fluorescence change by changing the concentration of constituents. In this study it is shown that glucose oxidase (GOx), glucose and pyrrole solution is a complex system where some chemical reactions are changing the form of coenzyme FAD; in addition in this system happens a variety of fluorescence quenching and energy transfer processes. All of these processes in practice are accompanied by fluorescence and exact influence of each process is difficult to distinguish. From the studies we assumed that GOx coated by polypyrrole is less decomposed than the GOx-free particle. This allows increase stability of GOx if encapsulated within Ppy The Ppy layer over ZnO reduces luminescence intensity, polypyrrole quenches the fluorescence, it acts as a stabilizer and allows further modifications and immobilization of the particles, and therefore suitable for bioanalytical system. Polypyrrole synthesis reaction in an acidic medium takes place faster, respectively, during the same period, thicker polypyrrole layer is produced, which reduces the overall spectral intensity of photoluminescence. Polythiophene fluorescence spectrum and intensity of the band peak position depends on the method of synthesis. The most appropriate oxidant for the synthesis of polythiophene is potassium bichromate (K2Cr2O7).