Doping polimerne krtače z nanodelci zlata ima za posledico preklopni kompozit, ki spreminja svojo debelino glede na pH. Raziskave fizikov na Darmstadtovi univerzi za tehnologijo v reviji Soft Matter se lahko uporabljajo za načrtovanje kemičnih nanosenzorjev za diagnostično ali okoljsko analizo.
Polimerne ščetke so makromolekularne verige, ki so na površini gosto cepljene. Zaradi elektrostatične sile se veriga razteza s površine in tvori krzno podoben sloj z debelino več sto nanometrov. Trenutno se raziskave osredotočajo na oblikovanje polimernih sistemov, ki se odzivajo na različne okoljske dražljaje, kot so pH, temperatura ali specifični biomarkerji. Fiziki na TU Darmstadt in TU Berlin so prvič pokazali, kako se lahko debelina polimernih krtač preklopi z združevanjem pH občutljivih nanodelcev zlata.
"Kombinacija polimernih verig in zlatih nanodelcev je obetavna, zlasti v medicinski diagnostiki ali okoljski analizi," je dejal Dikran Boyaciyan. 30-letni doktorski študij dela v skupini "Interfacial Soft", ki jo vodi profesor Regin von Kleinzin.
"Ta tehnologija je še vedno v zgodnjih fazah razvoja in glavni cilj je, kako lahko interakcijo med polimernim sistemom in nanodelci prilagodimo in kalibriramo v nadzorovanem okolju," je pojasnil Boyaciyan. Pametne polimerne materiale se lahko uporabljajo za poročanje kemičnih nanosenzorjev za toksine ali rakave celice, spremljanje organskih parametrov ali ciljno sproščanje zdravila v človeško telo.
Boyaciyan je testiral dve vrsti pH-neobčutljivih polimerov za dolgoročno uporabo kot senzor: neionski PNIPAM in kationski PMETAC. Prvi se šteje za neprimeren, ker se zlati delci odtrgajo s krtačo pri visokem pH. Vendar pa v kationskih ščetkih PMETAC na zlate delce ne vplivajo spremembe v pH.
Poleg tega je Boyaciyan lahko pokazal, kako pripraviti reverzibilen pH-stikalni kompleks iz PMETAC-a z vključevanjem zlatih nanodelcev in njihovim kompleksnim oblikovanjem. V kislem okolju delci izgubljajo polnjenje, delujejo pa tudi interakcije delcev in delci s čopiči. To povzroči, da se krtača vrti, ker je njena veriga manj omejena.
V nasprotju s tem alkalno okolje ustvarja negativni naboj na delcih in prednostno je interakcija s pozitivno nabito krtačo. Kolaps verige povzroči, da plast krtače postane tanjša.
Ker sprememba debeline vpliva tudi na spektralno sestavo odbojne svetlobe, se material lahko uporabi kot kolorimetrični nanosenzor. Zaradi svoje zelo majhne velikosti se lahko poveže z mikrolizerji in spektrometri, ki se jih lahko v prihodnosti uporablja v laboratorijskih čipih in celo v človeških celicah.
