Doping polimerne četke s zlatnim nanočesticama rezultira prebacivanjem kompozita koji mijenja svoju debljinu ovisno o pH. Istraživanje fizičara na Tehnološkom sveučilištu u Darmstadtu u časopisu Soft Matter može se koristiti za dizajniranje kemijskih nanosenzora za dijagnostičku ili ekološku analizu.
Polimerske četke su makromolekularni lanci koji su gusto uglavljeni na površini. Zbog elektrostatske sile, lanac se proteže od površine i oblikuje sloj poput krzna koji ima debljinu od nekoliko stotina nanometara. Trenutačno se istraživanje usredotočilo na dizajn polimernih sustava koji reagiraju na razne podražaje u okolišu, kao što su pH, temperatura ili specifični biomarkeri. Fizičari TU Darmstadt i TU Berlin pokazali su po prvi put kako se debljina polimernih četkica može prebaciti kombiniranjem pH-osjetljivih zlatnih nanočestica.
"Kombinacija polimernih lanaca i zlatnih nanočestica obećava, osobito u medicinskoj dijagnostici ili analizi okoliša", rekao je Dikran Boyaciyan. 30-godišnji doktorski student radi u grupi "Interfacial Soft Matters" predvođenim profesorom Reginom von Kleinzinom.
"Ova tehnologija još uvijek je u ranim fazama razvoja, a glavni cilj je kako se interakcija između polimernog sustava i nanočestica može prilagoditi i kalibrirati u kontroliranom okruženju", objasnio je Boyaciyan. Pametni polimerni materijali mogu se koristiti za prijavljivanje kemijskih nanosenzora za toksine ili stanice raka, praćenje parametara organa ili ciljano otpuštanje lijeka u ljudsko tijelo.
Boyaciyan je testirala dvije vrste pH-neosjetljivih polimera za dugotrajnu uporabu kao senzor: neionski PNIPAM i kationski PMETAC. Prva se smatra neprikladnom jer se čestice zlata opiru s četke pri visokom pH. Međutim, u kationskim PMETAC četkama, čestice zlata ne utječu promjene pH.
Osim toga, Boyaciyan je bio u mogućnosti pokazati kako pripremiti reverzibilni pH preklopni kompleks iz PMETAC ugrađivanjem zlatnih nanočestica i njihovom složenom formacijom. U kiselom okruženju, čestice gube naboj i interakcije čestica-čestica i interakcije čestica-četkica. To uzrokuje da se četka nabubri jer je lanac manje ograničen.
Nasuprot tome, alkalni okoliš stvara negativni naboj na česticama, a poželjna je interakcija s pozitivno nabijenom četkom. Smetnje lanca uzrokuju da se sloj dlačica razbije.
Budući da varijacija debljine također utječe na spektralni sastav reflektirane svjetlosti, materijal se može koristiti kao kolorimetrijski nanosenzor. Zbog svoje vrlo male veličine, može se povezati s mikrolaserima i spektrometrom, koji se u budućnosti može koristiti u laboratorijskim čipovima, pa čak iu ljudskim stanicama.
