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Optimizing MIP nanoparticle synthesis for mass-sensitive sensing of penicillin V

Olivia Gatterbauer

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Chemie

Betreuer*in

Peter Lieberzeit

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DOI

10.25365/thesis.70117

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-11165.60146.784362-2

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Antibiotika ermöglichen die Kontrolle von bakteriell ausgelösten Infektionen und gehören damit zu den am meisten verwendeten Medikamenten in der menschlichen Medizin, aber auch im Veterinärsektor. Der exzessive oder falsche Einsatz dieser Medikamente führt jedoch zur Bildung resistenter Bakterienstämme und stellt eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit dar. Deshalb ist das Monitoring dieser Substanzen in Wassersystemen und der Umwelt von großer Bedeutung. [1, 2, 3] Zu den etablierten Systemen zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von Antibiotika zählt die Ultra-Hochleistungs-Flüssigchromatographie gekoppelt mit hochauflösender Massenspektrometrie (UHPLC-HRMS). Diese Methode ist allerdings kostenintensiv und zeitaufwändig. Eine einfachere und günstigere Alternative stellen chemische Sensoren dar, die für spezifische analytische Problemstellungen eingesetzt werden können. [5, 6] In dieser Arbeit wurden molekular geprägte Polymer Partikel für das beta Lactam Antibiotikum Penicillin V hergestellt, die als selektive Erkennungsschicht auf Quarzkristallmikrowaagen eingesetzt werden können, um PenV in wässrigen Lösungen zu bestimmen. Es wurden die Faktoren untersucht, die einen Einfluss auf die Größe der entstehenden Partikel haben, zum Beispiel die Monomerkonzentration, die Radikalstarterkonzentration und das Templat selbst. Die hergestellten Sensoren wurden auf Sensitivität, Selektivität, Reversibilität und Reproduzierbarkeit geprüft. Es wurde ein Detektionslimit von ungefähr 1 mM PenV (~0.4 mg/mL) erreicht. Die Selektivitätskoeffizienten zwischen PenV und PenG lagen zwischen 2 und 3 und waren abhängig von der eingesetzten Konzentration. Die Herstellung von molekular geprägten Polymer Partikeln für das Templat PenG und Amoxicillin brachte Herausforderungen mit sich, die noch weiterer Forschung bedürfen, um in ähnlicher Weise wie die PenV MIP NPs eingesetzt werden zu können.

Abstract

(Englisch)

Antibiotics are considered among of the most commonly used drugs in human medicine, but also in the livestock sector, as they allow the control of bacterial infections. However, their misuse and overuse has led to the development of antibiotic-resistant bacteria strains and poses a threat to public health. Monitoring these substances in water systems and the environment is therefore very important. [1, 2, 3] Ultra-high-performance liquid chromatography high-resolution mass spectrometry (UHPLC-HRMS) is an established method for the qualitative and quantitative measurement of antibiotics. However, it is expensive and time-consuming. For specific analytical problems, chemical sensors can be a simple and non-expensive alternative. [5, 6] In this work, molecularly imprinted polymer particles were prepared with the beta-lactam antibiotic penicillin V as template in order to use them as selective recognition layer on a quartz crystal microbalance for the detection of penicillin V in aqueous samples. The influence of different factors, like the monomer concentration, the initiator concentration and the template, on the size of the obtained particles was investigated. The performance of the prepared sensors was evaluated in terms of sensitivity, selectivity, reversibility and reproducibility. A limit of detection of around 1 mM PenV (~0.4 mg/mL) was achieved and the selectivity coefficient between PenV and PenG was between 2 and 3 depending on the used concentration. The preparation of molecularly imprinted polymer particles for the templates PenG and amoxicillin was challenging and there is further research needed until they can be used in chemical sensing like the PenV MIP NPs.

Autor*innen

Olivia Gatterbauer

Haupttitel (Englisch)

Optimizing MIP nanoparticle synthesis for mass-sensitive sensing of penicillin V

Paralleltitel (Deutsch)

Optimierung der MIP Nanopartikel Synthese für die massensensitive Messung von Penicillin V

Publikationsjahr

2021

Umfangsangabe

63 Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Peter Lieberzeit

Klassifikation

35 Chemie > 35.10 Physikalische Chemie: Allgemeines

AC Nummer

AC16461384

Utheses ID

59961

Studienkennzahl

UA | 066 | 862 | |

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