Μελέτη αποδέσμευσης ενεργών ουσιών από πολυμερικές μήτρες μέσω υποστρωμάτων SERS

• Κύριος συγγραφέας: Μαλλής, Γεώργιος
• Άλλοι συγγραφείς: Τσιτσιλιάνης, Κωνσταντίνος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Υποστρώματα; Αποδέσμευση; SERS; Substrates; 535.846

Η επιφανειακά ενισχυμένη σκέδαση Raman (SERS) έχει προσελκύσει έντονα την προσοχή, για τις τεράστιες δυνατότητές της για χημική και βιομοριακή ανίχνευση, τις τελευταίες τρεις δεκαετίες. Κατά το φαινόμενο SERS, όταν μόρια απορροφούνται στην επιφάνεια ή κοντά σε αυτήν, ορισμένων μεταλλικών νανοδομών, τότε θα ληφθεί ένα έντονα αυξημένο σήμα Raman. Είναι ευρέως αναγνωρισμένο ότι τα σήματα Raman μπορούν να ενισχυθούν εύκολα κατά έναν συντελεστή ή και περισσότερο μέσω του υποστρώματος που επικαλύπτεται από νανοσωματίδια ευγενών μετάλλων (NPs). Επί του παρόντος, οι περισσότερες από τις προσπάθειες έχουν επικεντρωθεί στην κατασκευή αποτελεσματικών υποστρωμάτων ενεργών SERS, τα οποία θα πρέπει να επιδικνύουν ανίχνευση ουσιών σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, ισχυρούς παράγοντες ενίσχυσης (EFs) και επίσης να είναι σταθερά, οικονομικά, αναπαραγωγίσημα και εύκολα στο να προετοιμασθούν. Λόγω της εύκολης παρασκευής και της υψηλής ενίσχυσης SERS, κολλοειδή Au-NPs και συσσωματώματα χρησιμοποιήθηκαν ευρέως σε πρώιμα πειράματα SERS. Ωστόσο, η έλλειψη σταθερότητας και αναπαραγωγισιμότητας των κολλοειδών εναιωρημάτων, για υποστρώματα SERS, τα καθιστούν ακατάλληλα σε πρακτικές εφαρμογές SERS. Επίσης, τα νανοσωματίδια Ag είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά στην ενίσχυση της σκέδασης Raman, αλλά οξειδώνονται εύκολα, έτσι ώστε ο χρόνος ζωής του υποστρώματος να είναι αρκετά περιορισμένος. Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζουμε ενεργά υποστρώματα SERS που θεωρούμε πως θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν επανειλημμένα σε πειράματα Raman χωρίς να χάσουν την ευαισθησία τους. Αυτά τα υποστρώματα βασίζονται σε νανοράβδους ZnO (ZnO-NRs) που αναπτύσσονται μέσω μιας απλής και χαμηλής θερμοκρασίας υδροθερμική διεργασία. Ένα λεπτό στρώμα χρυσού που εναποτέθηκε με ψεκασμό σε θερμοκρασία δωματίου παρείχε την εμφάνιση του φαινομένου SERS στις ZnO-NRs. Ο Au επιλέχθηκε κυρίως λόγω του ότι παρουσιάζει εξαιρετική αντίσταση κατά της οξείδωσης. Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν αυτά τα υποστρώματα κατάλληλα για περαιτέρω χρήση, επεκτείνοντας την εφαρμογή τους στη βιοδιαγνωστική και τη νανοβιοτεχνολογία. Έτσι, η μελέτη επικεντρώθηκε επίσης στην ανίχνευση και τη μέτρηση της συγκέντρωσης φαρμακευτικής ουσίας (Mitoxantrone (ΜΤΧ)), η οποία απελευθερωνόταν με την πάροδο του χρόνου, από μια πολυμερική μήτρα (λεπτό υμένιο PVC), σε πρότυπο υδατικό διάλυμα. Ο κύριος στόχος ήταν να εξεταστεί το όριο ανίχνευσης SERS της απελευθερούμενης ουσίας και η σύγκριση της αποτελεσματικότητας αυτής της τεχνικής SERS με τις τεχνικές Raman και UV-Vis, για αυτού του είδους τα πειράματα.. Για το σκοπό αυτό, πολυμερική μεμβράνη από PVC, με εγκλωβισμένη τη δραστική ουσία αυτήν, βυθίστηκε σε νερό και η απελευθέρωση του ΜΤΧ ανιχνεύθηκε τόσο με SERS όσο και με UV-Vis μετά από 1 ώρα, όταν η συγκέντρωση του ΜΤΧ αναμενόταν να είναι χαμηλή και στη συνέχεια περιοδικά, μέχρι να απελευθερωθεί πλήρως. Η τεχνική SERS ήταν σε θέση να ανιχνεύσει το MTX σε πρώιμη κατάσταση απελευθέρωσης πριν αυτό εντοπιστεί από το UV-Vis, το οποίο υποστήριξε τα ίδια αποτελέσματα με το SERS, για μεταγενέστερες καταστάσεις της διαδικασίας απελευθέρωσης. Συμπερασματικά, αυτά τα στερεά υποστρώματα SERS με την συγκεκριμένη τρισδιάστατη νανοδομή, επιτρέπουν την ποσοτική ανάλυση ενεργών ουσιών που αποδεσμεύονται από βιοσυμβατά πολυμερικά συστήματα μεταφοράς δραστικών ουσιών σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις.