Badanie właściwości elektrochemicznych filmów polimerów przewodzących modyfikowanych substancjami biologicznie czynnymi

Abstract

Celem pracy było opracowanie modelowego układu membrany biologicznej, pozwalającego na poszerzenie wiedzy na temat kinetyki procesów wymiany jonowej na granicy faz membrana-roztwór oraz dostarczenie nowych informacji o mechanizmie formowania potencjału membranowego. Idealnym kandydatem na matrycę modelowego układu membrany biologicznej okazały się być polimery przewodzące (CP), do struktury których stosunkowo łatwo można wprowadzić w trakcie elektropolimeryzacji aniony biologicznych ligandów (BL). Obserwowana eksperymentalnie czułość potencjometryczna takich membran CP-BL związana jest z ich mieszanym przewodnictwem jonowo-elektronowym. Ze względu na niewyjaśniony dotychczas dokładnie tzw. antagonizm wapniowo-magnezowy, praca badawcza została skupiona na relacjach jonowymiennych ligandów BL z kationami magnezu i wapnia. W celu otrzymania modelowych układów membran biologicznych polimery przewodzące domieszkowano następującymi ligandami biologicznymi: kwasem adenozynotrifosforowym (ATP), heparyną (Hep) oraz aminokwasami, asparaginą (Asn) i glutaminą (Glna). Te związki biologiczne wybrane zostały ze względu na zależności ich biologicznej aktywności od jonów magnezu (ATP) bądź wapnia (Hep)m czy też ich bezpośredni udział w kontrolowaniu przepuszczalności wapniowych kanałów jonowych (Asn, Gln). Jako matrycę dla tych biologicznych ligandów wybrano jeden z najłatwiejszych do otrzymania i najlepiej zbadanych polimerów przewodzących, polipirol oraz nowo opracowany, bardzo stabilny chemicznie polimer poli(3,4-etlenodioksytiofen). Część eksperymentalną pracy podzielono na dwie główne części. W I części pracy opracowane zostały warunki przygotowania filmów CP-BL-Me zapewniające otrzymanie elektrod charakteryzujących się krótkim czasem uczulania w stosunku do jonów wapnia lub magnezu, zbliżonym do teoretycznego nachylenia charakterystyki oraz krótkim czasem odpowiedzi. Ważnym punktem badań było znalezienie współzależności pomiędzy morfologią membrany (badaną metodą mikroskopii sił atomowych) determinowaną m.in. parametrami elektrosyntezy, a włsnościami metrologicznymi finalnych membran. Innym istotnym elementem tej części pracy bylo opracowanie efektywnych metod uczulenia membran CP-BL w stosunku do jonów wapnia i magnezu. II część pracy dotyczyła badania wpływu współzawodnictwa jonów wapnia i magnezu w procesach jonowymiennych na granicy faz membrana CP-BL-Me-roztwór i ich wpływ na czasowe zmiany potencjału takiej membrany. Obejmowała również sformułowanie dynamicznej interpretacji zmian potencjału membran CP-BL-Me w czasie.