Zastosowanie polimerów z odciskiem molekularnym na bazie poli(2-oksazolin) do selektywnej adsorpcji połączonej z ilościowym oznaczaniem wybranych analitów

Abstract

Polimery z odciskiem molekularnym (MIP) stanowią klasę materiałów zdolnych do selektywnego rozpoznawania określonych analitów. Niniejsza rozprawa doktorska prezentuje nowatorskie podejście do projektowania materiałów MIP, oparte na zastosowaniu poli(2-oksazolin) jako głównego budulca. W ramach pracy przeprowadziłam syntezę monomerów oraz prepolimerów na bazie wybranych poli(2-oksazolin) zawierających terminalne wiązania podwójne w łańcuchach bocznych. Proces syntezy materiałów MIP obejmował etap częściowej funkcjonalizacji prepolimerów w obecności związków tiolowych oraz sieciowanie pozostałych wiązań podwójnych z użyciem dwufunkcyjnych związków tiolowych. Jako cząsteczki szablonów zastosowałam wybrane anality środowiskowe, stanowiące potencjalne zagrożenie ekologiczne i zdrowotne. Otrzymane materiały poddałam kompleksowej charakterystyce. Właściwości adsorpcyjne materiału oceniłam na podstawie izoterm, kinetyki i termodynamiki oraz badań selektywności i stabilności w cyklach sorpcji-desorpcji. Wyznaczyłam parametry analityczne metody, takie jak liniowość odpowiedzi oraz limity detekcji, stosując technikę FAPA-MS. Skuteczność materiałów zweryfikowałam w badaniach na rzeczywistych próbkach środowiskowych, w tym próbkach wody rzecznej oraz wybranych próbkach żywnościowych. Uzyskane wyniki potwierdziły, że opracowana strategia syntezy umożliwia racjonalne projektowanie materiałów MIP opartych na strukturze poli(2-oksazolin), o kontrolowanych właściwościach rozpoznawania molekularnego i wysokiej selektywności adsorpcyjnej.

Molecularly imprinted polymers (MIP) are a class of polymeric materials capable of selective recognition of specific analytes. This work aimed to develop poly(2-oxazolines)-based MIPs capable of selective recognition and adsorption of environmentally relevant analytes. Within this study, I synthesized monomers and prepolymers based on selected poly(2-oxazolines), containing terminal double bonds in their side chains. The synthesis process included partial functionalization of prepolymers via thiol-ene reactions in the presence of thiol compounds, followed by crosslinking of the remaining double bonds using difunctional thiol crosslinkers. Environmental analytes of potential ecological and health concern were selected as template molecules based on literature data and regulatory documents. Adsorption properties were investigated through isotherms, kinetics, and thermodynamics, as well as assessment of selectivity and reusability studies. Furthermore, the analytical performance, including linearity and limits of detection, was determined using flowing atmospheric-pressure afterglow mass spectrometry (FAPA-MS). The efficiency of the developed MIPs and NIPs was further verified using real environmental samples, including river water and selected food samples. The results confirmed that the developed synthesis strategy enables rational design of poly(2-oxazoline)-based MIPs with controlled molecular recognition properties and high adsorption selectivity.