Doping berus polimer dengan nanopartikel emas menghasilkan komposit switchable yang mengubah ketebalannya bergantung kepada pH. Penyelidikan oleh ahli fizik di Universiti Teknologi Darmstadt dalam jurnal Soft Matter boleh digunakan untuk merancang nanosensor kimia untuk analisis diagnostik atau alam sekitar.
Berus polimer adalah rantai macromolekul yang padat dicelupkan ke permukaan. Oleh kerana daya elektrostatik, rantai ini meluas dari permukaan dan membentuk lapisan seperti bulu yang mempunyai ketebalan beberapa ratus nanometer. Pada masa ini, penyelidikan telah memberi tumpuan kepada reka bentuk sistem polimer yang bertindak balas terhadap pelbagai rangsangan alam sekitar seperti pH, suhu atau biomarker tertentu. Pakar fizikal di TU Darmstadt dan TU Berlin menunjukkan buat kali pertama bagaimana ketebalan berus polimer boleh dialihkan dengan menggabungkan nanopartikel emas pH-sensitif.
"Gabungan rantaian polimer dan nanopartikel emas menjanjikan, terutama dalam diagnostik perubatan atau analisis alam sekitar," kata Dikran Boyaciyan. Pelajar doktoral berusia 30 tahun itu bekerja dalam kumpulan "Interfacial Soft Matter" yang diketuai oleh Profesor Regin von Kleinzin.
"Teknologi ini masih dalam peringkat awal pembangunan, dan matlamat utama adalah bagaimana interaksi antara sistem polimer dan nanopartikel dapat diselaraskan dan ditentukur dalam persekitaran terkawal," jelas Boyaciyan. Bahan polimer pintar boleh digunakan untuk melaporkan nanosensor kimia untuk toksin atau sel kanser, memantau parameter organ atau pelepasan dadah sasaran ke dalam tubuh manusia.
Boyaciyan menguji dua jenis polimer pH-tidak sensitif untuk kegunaan jangka panjangnya sebagai sensor: PNIPAM bukan ionik dan PMETAC kationik. Yang pertama dianggap tidak sesuai kerana zarah-zarah emas dihanyutkan dari berus pada pH yang tinggi. Walau bagaimanapun, dalam kuantiti PMETAC kationik, zarah emas tidak terjejas oleh perubahan dalam pH.
Di samping itu, Boyaciyan dapat menunjukkan cara menyediakan kompleks suis pH berbalik dari PMETAC dengan memasukkan nanopartikel emas dan bagaimana kerja pembentukan kompleks mereka. Dalam persekitaran berasid, zarah-zarahnya kehilangan interaksi zarah dan zarah-zarah dan interaksi berus zarah berlaku. Ini menyebabkan berus membengkak kerana rantainya kurang terhad.
Sebaliknya, persekitaran alkali menghasilkan caj negatif pada zarah dan interaksi dengan berus positif dikenakan. Kejatuhan rantaian menyebabkan lapisan berus menjadi lebih tipis.
Oleh kerana variasi ketebalan juga mempengaruhi komposisi spektrum cahaya yang dipantulkan, bahan tersebut boleh digunakan sebagai nanosensor kolorimetrik. Oleh kerana saiznya yang sangat kecil, ia boleh ditambah kepada mikrolas dan spektrometer, yang pada masa akan datang boleh digunakan dalam sistem cip makmal dan juga dalam sel manusia.
