As escovas de polímero de dopagem com nanopartículas de ouro resultam em um material compósito comutável que muda sua espessura dependendo do valor de pH. A pesquisa de físicos da TU Darmstadt, publicado no jornal Matéria Macia , poderia ser usado para projetar nanossensores químicos em diagnósticos ou análises ambientais.

Pincéis de polímero são cadeias de grandes moléculas densamente enxertadas em uma superfície. Devido às forças eletrostáticas, as correntes se estendem da superfície e formam uma camada semelhante a uma pele com uma espessura de várias centenas de nanômetros. Atualmente, a pesquisa se concentra no projeto de sistemas poliméricos que respondem a vários estímulos ambientais, como o valor do pH, temperatura ou biomarcadores específicos. Os físicos da TU Darmstadt e da TU Berlin mostraram pela primeira vez como a espessura de um pincel de polímero pode ser alternada incorporando nanopartículas de ouro sensíveis ao pH.

"A combinação de cadeias de polímero e nanopartículas de ouro é promissora, especialmente em diagnósticos médicos ou análises ambientais, "diz Dikran Boyaciyan. O estudante de doutorado de 30 anos trabalha no grupo" Soft Matter at Interfaces "liderado pelo professor Regine von Klitzing.

“Essa tecnologia ainda está em um estágio inicial de desenvolvimento. O objetivo principal é como a interação entre os sistemas poliméricos e as nanopartículas pode ser ajustada e calibrada em um ambiente controlado, "Boyaciyan explica. Materiais poliméricos inteligentes podem ser usados ​​em nanossensores químicos que relatam toxinas ou células cancerosas, monitorar parâmetros de órgãos ou direcionar a liberação de drogas dentro do corpo humano.

Boyaciyan testou dois tipos de polímeros insensíveis ao pH em relação à possibilidade de uso de longo prazo como sensores:o PNIPAM não iônico e o catiônico PMETAC. O primeiro foi considerado inadequado por causa das partículas de ouro sendo lavadas do pincel em altos valores de pH. Na escova catiônica PMETAC, Contudo, as partículas de ouro aderiram não afetadas pelas mudanças de pH.

Além disso, Boyaciyan foi capaz de mostrar como fazer um composto reversível comutável de pH de PMETAC incorporando nanopartículas de ouro e como sua formação complexa funciona. Em um ambiente ácido, as partículas perdem sua carga e ocorrem interações partícula-partícula e interação partícula-escova. Isso leva a uma escova inchada por causa de suas correntes serem menos confinadas.

Em contraste, um ambiente alcalino causa cargas negativas nas partículas e as interações com o pincel carregado positivamente são preferidas. As correntes entram em colapso, resultando em uma camada de pincel mais fina.

Por causa da mudança de espessura também influenciando a composição espectral da luz refletida, o material pode ser usado como nanossensores colorimétricos. Devido às dimensões extremamente pequenas e possível acoplamento com um laser miniaturizado e espectrômetro, o composto poderia, no futuro, ser aplicado em sistemas lab-on-a-chip ou mesmo dentro da célula humana.