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Modern UV-induced polymerization approaches for synthesizing Escherichia coli molecularly imprinted polymers
Julia Maria Westermayr
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Peter Lieberzeit
DOI
10.25365/thesis.70668
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26799.13241.715776-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In dieser Arbeit wurden "umweltfreundliche" molekular geprägte Polymere (MIPs) aus 2-(Hydroxyethyl)methacrylat und N,N’-Ethylenbis(acrylamid) in wässriger Lösung basierend auf freier radikalischer Polymerisation (FRP) und reversibler Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungspolymerisation (RAFT) synthetisiert. Die Polymerisation wurde mittels UV Licht initiiert und kein zusätzlicher Initiator war notwendig. Das verwendete Templat für die Entwicklung der MIPs war das Bakterium Escherichia coli, das seit 1980 als Bioindikator für Kontaminationen in (Trink)-Wassernetzwerken verwendet wird. Die Technik der kovalenten Stempel-Prägung wurde für diesen Zweck verwendet. Die erfolgreiche Herstellung von MIPs wurde mittels Oberflächenanalyse und massensensitiven Quartzkristall-Mikrowaagen (QCMs) Messungen evaluiert. Ein sehr niedriges Detektionslimit von 580000 CFU/mL wurde erreicht, was bis zu
2 Größenordnungen unter bereits berichteten Detektionslimits von QCMs basierend auf MIPs für Bakterien liegt. Generell wurden erstrebenswerte Kreuzselektivtäten gegenüber ähnlich geformten und kleineren Bakterien erreicht, mit besseren Selektivtätsfaktoren von MIPs basierend auf FRP. Sehr schnelle Sensorantworten mit einem Signal, das sich nach weniger als 2 Minuten stabilisierte, waren möglich. "Umweltfreundliche"
MIPs für (Bio)-Makromoleküle wurden das erste Mal unter kontrollierten Bedingungen, genauer mittels RAFT Polymerisation und Initiation durch UV-Licht, synthetisiert. Messungen und QCM sowie MIP Entwicklungen konnten reproduzierbar wiederholt
werden und machten somit eine quantitative und qualitative Analyse von E. coli Bakterien on-line, in Echtzeit und ohne Probenvorbereitung und Markierung der Analyten möglich.
Abstract
(Englisch)
In this work, "green" molecularly imprinted polymers (MIPs) of 2-(hydroxyethyl)methacrylate and N,N’-ethylenebis(acrylamide) were synthesized in aqueous solution by a free-radical polymerization (FRP) approach and a reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) approach initiated by UV light without an additional initiator. The template for the development of the MIP was the bacterium Escerichia coli, which is used as a bioindicator for water-contamination since the 1980s. The MIPs were evaluated by surface analysis and quartz-crystal microbalance (QCM) measurements. A very low detection limit of about 580000 CFU/mL for a MIP synthesized under controlled conditions was obtained, which is up to two magnitudes lower than previously reported limit of detections obtained by QCM measurements of MIPs for bacteria. Moreover, the surfaces of MIPs synthesized by RAFT polymerization were smoother than those of MIPs synthesized by FRP. Excellent cross selectivities were obtained for most MIPs with better cross-selectivities obtained by FRP based MIPs. Rapid sensor responses with a stabilized signal after about two minutes were obtained. The QCM based on a "green" MIP synthesized by RAFT polymerization was developed reproducible making a labelfree quantitative and qualitative analysis of Escherichia coli bacteria on-line, in real-time and without the need of sample-preparation possible. A MIP for a (bio)macromolecule was synthesized by RAFT polymerization initiated by UV light without the use of an
additional toxic initiator for the first time.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
free radical polymerization quartz-crystal microbalance sensor systems reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization UV-induced polymerization Escherichia coli molecularly imprinted polymers
Schlagwörter
(Deutsch)
freie radikalische Polymerisation Quartzkristall-Mikrowaagen Sensoren reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungspolymerisation UV-initiierte Polymerisation Escherichia coli molekular geprägte Polymere
Autor*innen
Julia Maria Westermayr
Haupttitel (Englisch)
Modern UV-induced polymerization approaches for synthesizing Escherichia coli molecularly imprinted polymers
Paralleltitel (Deutsch)
Moderne Polymerisationsprozesse basierend auf Initiierung mit UV-Licht für die Synthese von Escherichia coli molekular geprägten Polymeren
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
v, 80 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Peter Lieberzeit
AC Nummer
AC13692275
Utheses ID
41069
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |