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Pickering emulsion polymerization of polystyrene to synthesize bacteria imprinted polymer beads for pre-concentration
Martin Werner
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Peter Lieberzeit
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13707.51952.256967-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Bestimmung der E. coli Konzentration wird verwendet um das Gesundheitsrisiko von Wasser vorherzusagen, da dieses Bakterium auf Kontaminationen durch Fäkalien hinweist. Die etablierten Analysemethoden sind in der Regel zeitintensiv und teuer, weshalb die Entwicklung von chemischen Sensoren, welche für die Detektion von E. coli geeignet sind, von großem Interesse ist. Um Fäkalkontaminationen in realen Wasserproben zu detektieren muss das Messgeräte jedoch eine hohe Sensitivität aufweisen. Materialien, welche die Fähigkeit besitzen E. coli selektiv zu binden, könnten die Sensitivität eines Sensors verbessern, da sie zur Filtration und Vorkonzentration verwendet werden könnten. Im Zuge dieser Arbeit wurden BIP-Beads durch die Pickering Emulsionspolymerisation von Styren und DVB synthetisiert. Dabei diente E. coli sowohl als Stabilisator der Emulsion als auch als Templat für das molekulare Prägen. Die Synthese von Poly(Styren-co-Divynilybenzen)-Beads konnte durch die Verwendung des Initiators AIBN bei 37°C realisiert werden. Die Bakterien auf der Oberfläche der BIP-Beads konnten durch Lösungsmittel Extraktionen, basierend auf Essigsäure, SDS, Wasser und Methanol, effizient entfernt werden, wodurch Kavitäten in der Größe und Form von E. coli sichtbar wurden. Das optimierte Extraktionsprotokoll bestand aus einem 24 stündigem Waschschritt in 10% Essigsäure + 1% SDS, gefolgt von sechs Extraktionen in Wasser (je 1 Stunde) und einem 24 stündigem Waschschritt in Methanol. Die BIP-Beads wurden während des ganze Extraktionsvorgangs in der jeweiligen Waschlösung aufgewirbelt. Das entwickelte Material erwies sich als fähig, E. coli erneut auf seiner Oberfläche zu binden. Daher sind BIP-Beads vielversprechende Sorbenzien für Filtrationen und Vorkonzentrierung, wodurch die Überwachung der E. coli Konzentration in Wasser verbessert werden könnte. Des Weiteren wurde gezeigt, dass es möglich ist, E. coli während der Pickering Emulsionspolymerisation in einem lebensfähigen Zustand zu halten. Dabei wurden die BIP-Beads in einer Suspension aus Bakterien in LB Nährmedium synthetisiert.
Abstract
(Englisch)
Enumerating E. coli is used to predict the sanitary risk in water: This bacterium is an indicator for fecal contaminations. However, established analysis methods are usually time-consuming and expensive. Therefore, the development of chemical sensors for detecting E. coli is of interest. Such measuring devices require high sensitivity to determine fecal contaminations in real water samples. Materials capable for selectively binding E. coli could help to improve sensitivity of the sensor, as they can be exploited for filtration and pre-concentration previously to sensing of the bacterium. In this work, BIP-beads were synthesized via a Pickering emulsion polymerization of styrene and DVB. In this process, E. coli functioned as a stabilizer of the emulsion and as the template for molecular imprinting. With AIBN as initiator, poly(styrene-co-divinylbenzene)-beads could be synthesized at 37°C. The obtained BIP-beads were processed with solvent extractions based on acetic acid, SDS, water and methanol, which removed the bacteria effectively from the surface leaving imprints in the shape and size of E. coli behind. The optimized solvent extraction protocol consisted of 24 hours washing in 10% acetic acid + 1% SDS, followed by six extraction steps in water (each 1 hour) and 24 hours washing in methanol. BIP-beads were agitated in the respective solutions during the whole process. The developed material featured the ability to rebind E. coli onto its surface. For this, the use of BIP-beads for filtration and pre-concentration is promising to support the monitoring of E. coli in water. Further, it was demonstrated that a Pickering emulsion polymerization with LB-medium as aqueous phase, assured the viability of the bacteria during the polymerization.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Bacteria Imprinted Polymere Beads Molecular Imprinting Pickering Emulsion Polymerization E. coli Pre-Concentration
Schlagwörter
(Deutsch)
Bakteriell Geprägte Polymer Beads Molekulares Prägen Pickering Emulsionspolymerisation E. coli Vorkonzentrierung
Autor*innen
Martin Werner
Haupttitel (Englisch)
Pickering emulsion polymerization of polystyrene to synthesize bacteria imprinted polymer beads for pre-concentration
Paralleltitel (Deutsch)
Pickering Emulsionspolymerisation von Polystyrene für die Synthese von Bakteriell Geprägten Polymer Beads zur Vorkonzentrierung
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
63 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Peter Lieberzeit
Klassifikation
35 Chemie > 35.39 Analytische Chemie: Sonstiges
AC Nummer
AC15157093
Utheses ID
47767
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |