Doping četkom od polimera sa zlatnim nanoceličastima dovodi do promene kompozita koji menja svoju debljinu u zavisnosti od pH. Istraživanje fizičara na Tehnološkom univerzitetu u Darmštatu u časopisu Soft Matter može se koristiti za dizajniranje hemijskih nanosensora za dijagnostičke ili ekološke analize.
Polimerske četke su makromolekularni lanci koji su gusto presađeni na površini. Zbog elektrostatičke sile, lanac se proteže sa površine i formira sloj koji ima krzno i ima debljinu od nekoliko stotina nanometara. Trenutno se istraživanje fokusira na dizajn polimernih sistema koji odgovaraju različitim ekološkim stimulansima kao što su pH, temperatura ili specifični biomarkeri. Fizičari TU Darmstadt i TU Berlin su po prvi put demonstrirali kako se debljina polimernih četkica može prebaciti kombinacijom nanosilnih čestica osetljivih na pH.
"Kombinacija polimernih lanaca i zlatnih nanočestica obećava, posebno u medicinskoj dijagnostici ili analizi životne sredine", rekao je Dikran Bojasijan. 30-godišnji student doktora radi u grupi "Interfacial Soft", koju vodi prof. Regin von Kleinzin.
"Ova tehnologija je i dalje u ranim fazama razvoja, a glavni cilj je kako se interakcija između polimernog sistema i nanodelaca može prilagoditi i kalibrirati u kontrolisanom okruženju", objasnio je Bojaciijan. Pametni polimerni materijali se mogu koristiti za prijavljivanje hemijskih nanosensora za toksine ili ćelije raka, praćenje parametara organa ili ciljanje lekova u ljudsko telo.
Bojaciijan je testirao dve vrste polimera bez senzora za dugotrajnu upotrebu kao senzor: nejonski PNIPAM i kationski PMETAC. Prvi se smatra neprikladnim jer se čestice zlata ispiraju od četke pri visokoj pH vrednosti. Međutim, u kationskim PMETAC četkama, zlatne čestice ne utiču na promjene u pH.
Pored toga, Bojaciijan je uspeo da demonstrira kako da pripremi reverzibilni pH switch kompleks od PMETAC-a uvođenjem zlatnih nanočestica i kako njihova kompleksna formacija funkcioniše. U kiseloj sredini čestice gube punjenje, a interakcije čestica-čestica i interakcije čestica-četkica se javljaju. Ovo uzrokuje da četkica napreduje jer je njegov lanac manje ograničen.
Nasuprot tome, alkalno okruženje stvara negativan naelektrisanost na čestice i poželjno je interakcija sa pozitivno naelektrisanom četkom. Kolaps lanca prouzrokuje da sloj četke postane tanji.
Pošto varijacija debljine utiče i na spektralni sastav reflektovane svetlosti, materijal se može koristiti kao kolorimetrični nanosenzor. Zbog svoje male veličine, može se spojiti sa mikrolazerima i spektrometrima, koji se u budućnosti mogu koristiti u laboratorijskim sistemima čipa, pa čak iu ljudskim ćelijama.
