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
☺