elektrochemicznie otrzymywane nanostruktury złota jako podłoża
Transkrypt
elektrochemicznie otrzymywane nanostruktury złota jako podłoża
ELEKTROCHEMICZNIE OTRZYMYWANE NANOSTRUKTURY ZŁOTA JAKO PODŁOŻA DLA ENZYMÓW Aleksandra Pawłowska Pracownia Elektrochemii Promotor: dr hab. Barbara Pałys Tło - http://www.pgi.gov.pl/muzeum/kolekcja/zloto/guardon.jpg Plan prezentacji Jaka jest rola nanonauk w dzisiejszych czasach? Skąd wziął się pomysł badań? Co będę badać i w jaki sposób? Jakich wyników się spodziewam i dlaczego? Czy powierzchnie chropowate są lepsze od gładkich i dlaczego? Gdzie można wykorzystać hybrydy enzymnanocząstka? 7 Program Ramowy Program Szczegółowy Budżet w mln euro COOPERATION (WSPÓŁPRACA) 32 413 1. Technologie informacyjne 9 050 2. Zdrowie 6 100 3. Transport 4 160 4. Nanonauki 3 475 5. Energia 2 350 6. Żywność 1 935 7. Środowisko 1 890 8. Przestrzeń Kosmiczna 1 430 9. Bezpieczeństwo 1 400 10. Nauki społeczno - ekonomiczne http://www.kpk.gov.pl/7pr/podstawy/cele_i_budzet.html 623 Co by tu zrobić? Inspiracja Praca I. Willnera i współpracowników, Nanoparticle-enzyme hybrid systems for nanobiotechnology, Febs Journal 274 (2007) 302-309. Nanoparticle-enzyme hybrid systems for nanobiotechnology, I. Willner, B. Basnar and B. Willner, Febs Journal 274 (2007) 302-309. Co zamierzam zrobić? Przebieg badań Gładka powierzchnia złota http://bizuteria.pomorze.pl/serwisaukcyjny/zha2660.jpg Elektrochemiczne osadzanie enzymu na powierzchni Roztwór elektrolitu zawierający enzym i monomer. Elektroda złota będzie stanowiła elektrodę pracującą. Sprawdzanie działania enzymu Sposób sprawdzenia działania tak związanego enzymu będzie zależał od jego rodzaju Np. lakaza – sprawdzenie jej działania jako katalizatora redukcji tlenu: -woltamperometrię -spektrofotometrię http://www.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/sesja2008/pliki/02_37_01.bmp Przebieg badań c.d. Chropowata powierzchnia złota [przygotowana do badania SERS (ang. Surface Enhanced Raman Spectroscopy)] Metody chropowacenia powierzchni Surface-enhanced Raman spectroscopy using metallic nanostructures, T. Vo-Dinh, trends in analytical chemistry, vol. 17, nos. 8+9, 1998 Elektrochemiczne chropowacenie powierzchni Surface-Enhanced Raman Scattering: From Noble to Transition Metals and from Rough Surfaces to Ordered Nanostructures, Zhong-Qun Tian, B. Ren and De-Yin Wu, The Jurnal of Physical Chemistry B, vol. 106, nr 37, september 19, 2002 Osadzone Au za pomocą koloidu Dendrimer-Modified Silicon Oxide Surfaces as Platforms for the Deposition of Gold and Silver Colloid Monolayers: Preparation Method, Characterization, and Correlation between Microstructure and Optical Properties, G. Bar, S. Rubin, R. W. Cutts, T. N. Taylor, and T. A. Zawodzinski, Langmuir 1996, 12, 1172-1179 Powierzchnia chropowata Elektrochemiczne osadzenie enzymu na powierzchni Sprawdzenie działania enzymu Woltamperometria 1 – tlen nasycony 2 – powietrze nasycone 3 – roztwór odtleniony 4 – czyta elektroda Poly-o-phenylenediamine as redox mediator for laccase, B. Pałys, A. Bokuna, J. Rogalski, Electrochimica Acta 52 (2007) 7075–7082 Spektrofotometria UV-Vis Lakaza z dodatkiem syryngaldazyny zmienia kolor z bezbarwnego na intensywny różowy. Porównanie wyników i spodziewane efekty Po osadzeniu na powierzchni chropowatej – spodziewany efekt będzie lepszy niż po osadzeniu na powierzchni gładkiej Czemu spodziewam się takich rezultatów? Obecność klasterów i nanocząstek złota zwiększa powierzchnię dając lepszy jej kontakt z enzymem SERS (ang. Surface Enhanced Raman Spectroscopy) Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana Wzmocnienie sygnału stanowi nałożenie się dwóch mechanizmów: Wzmocnienia chemicznego Wzmocnienia pola elektromagnetycznego Materiały do wykładu Metody fizykochemiczne w badaniach nowych materiałów, prof. J. Borucka - Bukowska Wzmocnienie chemiczne Nakładanie się orbitali walencyjnych cząsteczki zaadsorbowanej i pasma przewodnictwa metalu co powoduje przeniesienie ładunku (charge – transfer) z adsorbatu do metalu bądź odwrotnie Materiały do wykładu Metody fizykochemiczne w badaniach nowych materiałów, prof. J. Borucka - Bukowska Wzmocnienia pola elektromagnetycznego Oddziaływanie wektora fali padającej na swobodne elektrony powierzchniowe metalu http://w3.rz-berlin.mpg.de/pc/shg/shg_sers/Tip_enhanced/page2.html Materiały do wykładu Metody fizykochemiczne w badaniach nowych materiałów, prof. J. Borucka - Bukowska Dlaczego właśnie powierzchnia do SERS? Z uwagi na jej możliwości, które pozwalają nam dokładnie „obejrzeć” oddziaływanie powierzchni z przyłączonym enzymem Co mogę sprawdzić dzięki SERS? Która część cząsteczki białka oddziałuje z nanocząstką Czy to jest tylko zaletą? Czasem może stanowić też wadę jak w przypadku badań gdzie do powierzchni elektrody przyczepiamy enzym za pomocą np. wcześniej wspomnianego tiolu. A. Kudelski, Influence of electrostatically bound proteins on the structure of linkage monolayers: adsorption of bovine serum albumin on silver and gold substrates coated with monolayers of 2-mercaptoethanesulphonate, Vibrational Spectroscopy 33 (2003) 197–204 Gdzie możemy stosować hybrydy enzym – nanocząstka? Bioogniwa paliwowe Czujniki optyczne Nanoprzewody Biosensory Dziękuję za uwagę ☺