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Fachartikel aus Labor, Analytik und Qualitätskontrolle

10.03.2011

Nanobiotechnologie - BCV, Hochschule Lausitz Leitfähige Polymere in Chemo- und Biosensoren

Vladimir Mirsky Kontakt, Nanobiotechnologie - BCV, Hochschule Lausitz
Ulrich Lange, Universität Regensburg, Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik


Die faszinierendste Eigenschaft π-konjugierter Polymere ist ihre intrinsische elektrische Leitfähigkeit und die Fähigkeit, diese um bis zu 10 Größenordnungen zu verändern. Die Leitfähigkeit dieser Polymere ist in ihrem neutralen (ungeladenen) Zustand sehr gering, steigt aber stark an, wenn Ladungsträger durch Oxidation (p-doping) oder Reduktion (n-doping) im konjugierten Rückgrat dieser Polymere erzeugt werden. Die Bildung von Ladungsträgern geht einher mit der Änderung der optischen und elektrischen Eigenschaften dieser Polymere. Diese Eigenschaft ist das Grundprinzip für die Anwendungen von verschiedenen leitfähigen Polymeren in Chemosensoren und die Verwendung dieser Chemosensoren als Transduktoren (Signalwandler) in Biosensoren. Alle leitfähigen Polymere sind sensitiv gegenüber redox-aktiven Substanzen und einige wie zum Beispiel Polyanilin oder Polypyrrol auch gegenüber Säuren / Basen.

Um spezifische Wechselwirkungen mit bestimmten Analyten zu erhalten, können die Polymere mit Rezeptoren modifiziert werden. Die Rezeptoren können kovalent an das konjugierte System gebunden oder in der Polymer Matrix physikalisch immobilisiert werden. Als Rezeptoren können beispielsweise Boronsäuren, Kronenether, DNS, Proteine oder Metall- bzw. Metalloxid Nanopartikel verwendet werden. Immobilisiert auf leitfähigen Polymeren, haben solche Rezeptoren einen wichtigen Vorteil gegenüber Monomer basierenden Rezeptoren: In diesem Fall sind die Rezeptoren seriell eingeschaltet und die Bindung mit nur einem Rezeptor blockiert den Ladungsübertrag durch die ganze Polymerkette.

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