Příprava a charakterizace magnetických nosičů z hypersíťovaných polystyrenových mikročástic a jejich použití v biosenzoru
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Cílem dizertační práce bylo vyvinout a charakterizovat funkcionalizovaný vysoce magnetický polymerní nosič mikrometrové velikosti s úzkou distribucí velikostí, který bude vhodný pro následné bioaplikace. Přitom byl sledován vztah mezi strukturou a vlastnostmi produktu. Výchozí monodisperzní poly(styren-co-divinylbenzenové) [P(St-DVB)] mikročástice s různým obsahem divinylbenzenu (DVB) byly připraveny disperzní polymerizací. Sledován byl vliv typu rozpouštědla, iniciátoru, koncentrace a způsob dávkování DVB na morfologii, velikost a distribuci velikostí částic. Aby byly částice porézní s velikostí pórů v řádu desítek nanometrů, byly nízce zesítěné P(St-DVB) mikročástice hypersíťovány za přítomnosti chloridu číničitého jako katalyzátoru. Dosaženo bylo vysokých hodnot specifického povrchu částic (> 1000 m2/g) a vysokého obsahu mikropórů (cca. 0.6 ml/g). Samotnému hypersíťování předcházela chlormethylace mikročástic. Studován byl vliv tří různých chlormethylačních činidel na porézní vlastnosti produktu. Mikročástice byly následně funkcionalizovány sulfonovými nebo aminovými skupinami, které usnadnily zachycení magnetického oxidu železa vysráženého uvnitř porézní struktury. Na funkcionalizované vysoce magnetické mikročástice byl posléze imobilizován anti-ovalbumin, ovalbumin a nakonec anti-ovalbumin značený křenovou peroxidázou. Přidáním peroxidu vodíku k suspenzi takovýchto mikročástic došlo ke změně elektrického proudu, což umožnilo kvalitativní detekci ovalbuminu imobilizovaného na funkcionalizovaných magnetických mikročásticích.
With the aim to develop and characterize a functionalized highly magnetic polymer carrier of micrometer size and of a narrow particle size distribution that will be suitable for biological application, hypercrosslinked microspheres were prepared. Simultaneously, the relation between structure and properties of product was observed. Condition of dispersion polymerization were optimized to obtain starting monodisperse poly(styrene-co-divinylbenzene) [P(St-DVB)] microspheres. The P(St-DVB) microspheres of different degree of crosslinking were prepared and effect of some polymerization parameters such as type of solvent, initiator, concentration and mode of DVB addition on morphology, size and particle size distribution were investigated. The starting microspheres were hypercrosslinked to obtain microporous inner structure. Hyperosslinked particles had very large specific surface area (> 1000 m2/g) and a high content of micropores (ca. 0.6 ml/g). First, P(St-DVB) microspheres were chloromethylated using three different chloromethylation agents to regulate their porous properties. Hypercrosslinking was achieved by the addition of stannic chloride as a catalyst and by increasing a temperature. The hypercrosslinked microspheres were then functionalized with sulfo- or aminogroups. The functional groups captured precipitated iron oxide inside the porous structure of the microspheres and also served as a reactive site for intended immobilization of the protein. A solution of ferrous and ferric chloride was imbibed under vacuum into the porous structure and the iron oxide was precipitated by an aqueous ammonia solution. Finally, the magnetic functionalized hypercrosslinked micropsheres were integrated into a biosensor for qualitative detection of ovalbumin.
With the aim to develop and characterize a functionalized highly magnetic polymer carrier of micrometer size and of a narrow particle size distribution that will be suitable for biological application, hypercrosslinked microspheres were prepared. Simultaneously, the relation between structure and properties of product was observed. Condition of dispersion polymerization were optimized to obtain starting monodisperse poly(styrene-co-divinylbenzene) [P(St-DVB)] microspheres. The P(St-DVB) microspheres of different degree of crosslinking were prepared and effect of some polymerization parameters such as type of solvent, initiator, concentration and mode of DVB addition on morphology, size and particle size distribution were investigated. The starting microspheres were hypercrosslinked to obtain microporous inner structure. Hyperosslinked particles had very large specific surface area (> 1000 m2/g) and a high content of micropores (ca. 0.6 ml/g). First, P(St-DVB) microspheres were chloromethylated using three different chloromethylation agents to regulate their porous properties. Hypercrosslinking was achieved by the addition of stannic chloride as a catalyst and by increasing a temperature. The hypercrosslinked microspheres were then functionalized with sulfo- or aminogroups. The functional groups captured precipitated iron oxide inside the porous structure of the microspheres and also served as a reactive site for intended immobilization of the protein. A solution of ferrous and ferric chloride was imbibed under vacuum into the porous structure and the iron oxide was precipitated by an aqueous ammonia solution. Finally, the magnetic functionalized hypercrosslinked micropsheres were integrated into a biosensor for qualitative detection of ovalbumin.
Description
Citation
ŠÁLEK, P. Příprava a charakterizace magnetických nosičů z hypersíťovaných polystyrenových mikročástic a jejich použití v biosenzoru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie makromolekulárních materiálů
Comittee
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc. (člen)
doc. RNDr. Jaroslav Petrůj, CSc. (člen)
RNDr. Libor Matějka, CSc. (člen)
prof. Ing. Jaromír Šňupárek, DrSc., oponent (člen)
prof. Ing. Ivo Šafařík, DrSc., oponent (člen)
Date of acceptance
2012-12-13
Defence
Po představení předsedou komise přednesl doktorand powerpointovou prezentaci, v níž shrnul podstatné výsledky své dozertační práce.
Poté oponenti přečetli své posudky, oba rozsáhlé s řadou dotazů (celý text včetně dotazů je vložen do systému apollo).
Doktorand odpověděl na všechny dotazy - odpovědi byly zapracovány do powerpointové prezentace.
Následovala plodná diskuze.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení