Detailansicht
Molecularly imprinted polymers for sensing in water
penicillin VK and gold nanoparticles
Mahdieh Bagheri
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Chemie
Betreuer*in
Peter Lieberzeit
DOI
10.25365/thesis.80222
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29880.86338.190451-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Dissertation beschreibt die Synthese und Charakterisierung molekular geprägter Polymere (MIPs), die für die selektive Detektion von Analyten entwickelt wurden. Die Bindungsaffinitäten wurden mittels Quarzkristallmikrowaage (QCM) untersucht. Acrylbasierte MIPs wurden unter Verwendung von Methacrylsäure (MAA) als funktionellem Monomer sowie Ethylenglycoldimethacrylat (EGDMA) oder Trimethylolpropantrimethacrylat (TRIM) als Vernetzer hergestellt. Der erste Zielanalyt war Penicillin VK, untersucht im Rahmen des FFG-geförderten AquaNose-Projekts, mit dem Ziel, einen MIP-Sensor zur Erkennung von Penicillin VK in Abwasser zu entwickeln. Dieser Teil konzentriert sich auf die Morphologie und Größenverteilung der polymeren Nanopartikel. Die Bindungsaffinität wurde durch den Einsatz verschiedener Monomere und Vernetzer optimiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einführung eines Co-Monomers die Nachweisgrenze (LoD) von 1,53 mM (MAA) auf 0,38 mM (MAA:AA, 0,7:0,3) verbessern konnte. Zudem führte der Einsatz von TRIM nicht nur zu regelmäßigeren Nanopartikelstrukturen, sondern auch zu einer erhöhten Selektivität, mit Faktoren von 2 gegenüber Penicillin GK und 4 gegenüber Amo Na. Der zweite Teil der Arbeit befasste sich mit der in-situ-Polymerisation durch Immobilisierung des Initiators AAPH auf der Goldoberfläche des QCM. Homogene und gleichmäßige Polymerfilme konnten zusätzlich durch RAFT-kontrollierte radikalische Polymerisation erzeugt werden. Die Effizienz der Entfernung von Goldnanopartikeln (Au NPs) wurde durch unterschiedliche Oberflächenfunktionalisierungen verbessert, wobei 16-MHDA die besten Ergebnisse erzielte. QCM-Messungen zeigten eine spezifische Erkennung der MIPs gegenüber verschieden funktionalisierten Oberflächen, mit einem Selektivitätsfaktor von 20 für PVP-funktionalisierte Au NPs. Die Charakterisierung erfolgte mittels Lichtmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie (AFM, Tapping- und Kontaktmodus), Rasterelektronenmikroskopie (REM) sowie Infrarotspektroskopie mit abgeschwächter Totalreflexion (ATR-IR).
Abstract
(Englisch)
This thesis presents the synthesis and characterization of molecularly imprinted polymers (MIPs) designed for selective detection of analytes, with binding affinities evaluated using quartz crystal microbalance (QCM) measurements. Acrylic-based MIPs were prepared using methacrylic acid (MAA) as the functional monomer and ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) or trimethylolpropane trimethacrylate (TRIM) as cross-linkers. The first target analyte was penicillin VK, investigated within the FFG-funded AquaNose project, aiming to develop an MIP sensor for its detection in wastewater. This section focuses on the morphology and size distribution of polymeric nanoparticles. Binding affinity was optimized by testing different monomers and cross-linkers. Results showed that introducing a co-monomer improved the limit of detection (LoD) from 1.53 mM for MAA to 0.38 mM for MAA:AA (0.7:0.3). Moreover, TRIM not only yielded more uniform nanoparticles but also enhanced selectivity, with factors of 2 against penicillin GK and 4 against Amo Na. The second part of the thesis focuses on in-situ polymerization by immobilizing the initiator AAPH onto the QCM gold surface. Homogeneous and uniform polymer films were further achieved using RAFT-controlled radical polymerization. Gold nanoparticle (Au NP) removal efficiency was improved by varying surface functionalization, with 16-MHDA showing the best performance. QCM measurements demonstrated selective recognition of MIPs toward PVP-functionalized Au NPs differently functionalized surfaces, achieving a selectivity factor of 20 for PVP-functionalized Au NPs. All materials were characterized using light microscopy, atomic force microscopy (AFM, tapping and contact mode), scanning electron microscopy (SEM) and attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR).
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Molecularly Imprinted Polymer (MIP) In situ polymerization Non-Imprinted Polymer (NIP) Penicillin VK Gold nanoparticles Quartz Crystal Microbalance (QCM)
Schlagwörter
(Englisch)
Molecularly Imprinted Polymer (MIP) In situ polymerization Non-Imprinted Polymer (NIP) Penicillin VK Gold nanoparticles Quartz Crystal Microbalance (QCM)
Autor*innen
Mahdieh Bagheri
Haupttitel (Englisch)
Molecularly imprinted polymers for sensing in water
Hauptuntertitel (Englisch)
penicillin VK and gold nanoparticles
Paralleltitel (Deutsch)
Molecularly imprinted polymers für die Sensorik in Wasser
Paralleluntertitel (Deutsch)
Penicillin VK und Gold Nanopartikel
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
ix, 117 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Alessandra Bossi ,
Ervin Róbert Gyurcsányi
Klassifikation
35 Chemie > 35.22 Physikalische Chemie. Sonstiges
AC Nummer
AC17771442
Utheses ID
77986
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |