Preparatyka i charakterystyka nanomateriałów wykorzystywanych w detekcji związków kompleksowych

Abstract

Reakcje kompleksowania cząsteczek występujących w układach biologicznych należą do kluczowych procesów pozwalających poznać w jakim stopniu koordynacja wpływa na funkcjonowanie organizmów. W pracy opisano reakcje koordynowania poliamin i ich pochodnych, a także wybranych biocząsteczek (fosfokreatyny, kwasu glukuronowego oraz nukleotydów) z jonami metali. Podstawową metodą badawczą pozwalającą określić wartości stałych trwałości było miareczkowanie potencjometryczne. W celu oznaczenia sposobu koordynacji wykorzystano metody spektroskopowe. Warunkiem wykonania analiz spektroskopowych o dobrej rozdzielczości jest przygotowanie próbek zawierających relatywnie wysokie stężenie składników, co w układach złożonych generuje wytrącanie się osadów. Badanie związków kompleksowych w roztworach wodnych w niskich stężeniach pojawiła się wraz z rozwojem Powierzchniowo Wzmocnionej Spektroskopii Ramana (SERS). Efekt wzmocnienia sygnału Ramana uzyskiwany jest na podłożu zawierającym nanostruktury metalu. W pracy przedstawiono charakterystykę procesu preparatyki materiałów, które wzmacniają sygnały Ramana. Wykorzystując cząsteczki srebra z płyty CD-R oraz Ag osadzanego na powierzchni blaszki Cu uzyskano materiały o wysokim współczynniku wzmocnienia. Określono efektywność otrzymanych materiałów oraz wykorzystano je do identyfikacji izomerów koordynacyjnych w układach jonów metali z nukleotydami. Complexation reactions of metal ions and bio-ligands is crucial to understand the role of complexes in the essential biological processes. In this Phd dissertation complex formation of polyamines, their derivatives, phosphocreatine, glucuronic acid and nucleotides were described. The potentiometric titration was a leading test method which allowed to determine the values of the stability constants. To carry out the spectroscopic analysis at the decent resolution, it is essential to prepare samples containing relatively high concentration of the particular complex form. In complex systems high concentration of components generates precipitation of the complex forms which prevents the proper conduct of research. The possibility of studying complex compounds at extremely low concentrations appeared with the development of surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). The enhancement effect of the Raman spectrum signal is obtained on the base containing metal’s nanostructures. The optimization process of SERS-active materials were done. Using particles of nanosilver from commercial CD-R and silver mounted on the surface of etched copper plaques obtained material with a high coefficient of enhancement. The effectiveness of the obtained bases as SERS-active materials was determined and was used to identify coordination isomers in metal ions – nucleosides systems.