Разработка иерархически наноструктурированных проводящих полимерных гелей для создания на их основе био-сенсоров

В рамках проекта РФФИ решался вопрос создания электропроводящих материалов с развитой удельной поверхностью перспективных для дальнейшего применения в биоэлектронике (импедансные сенсоры). Для этого были синтезированы гидрогели на основе сульфосодержащих мономеров 3-сульфопропилметакрилата калия (СПМ) и сульфобетаин метакрилата (СБМА). Для синтеза гелей было выбрано криотропное гелеобразование, поскольку данный метод позволяет получать сильнопористые структуры с развитой удельной поверхностью. Было показано, что использование СПМ в качестве основного сульфосодержащего мономера позволяет получать гидрогели с высокими абсорбционными свойствами, которые не позволяют использовать гидрогели для дальней модификации поли(3,4-этилендиокситиофеном) (ПЭДОТ). В то время как цвитерионный СБМА позволяет значительно сильно снизить степень набухания. Кроме того, использование сомономеров, таких как 2-гидроксиэтилметакрилат и винилацетат позволяют улучшить механические свойства, что несомненно является преимуществом для применения гелей в качестве функционального материала. Все полученные гели обладали двумя типами пор: крупные поры на месте кристаллов льда (10-250 мкм) и мезопоры в полимерных стенках криогеля (4-20 нм). Электропроводящие свойства гелей обеспечивались за счет модификации их структуры цепями ПЭДОТ. Реакцию полимеризации 3,4-этилендиокситиофена проводили наиболее подходящим для биоприменения методом – без использования дополнительных внешних окислителей, которые могут приводить к образованию побочных продуктов. Модификация гидрогелей на основе СПМ ПЭДОТ привела к их разрушению, что может быть связано с разрушением ион-ионных взаимодействий, обеспечивающих дополнительное сшивание (помимо ковалентной сшивки в результате использования сшивающего агента) полимерных цепей. В то время как гели на основе СБМА формировали стабильные комплексы, не разрушающиеся ни при очистке, ни при дальнейших исследованиях. С помощью спектральных методов исследования была изучена структура образующихся комплексов. Установлено, что длина цепи поли(3,4-этилендиокситиофена) в комплексах на основе криогелей не превышает 10 звеньев, в результате чего наблюдается преимущественное формирование поли(3,4-этилендиокситиофена) линейной структуры. Полученные комплексы на основе СБМА были использованы в качестве электродов при измерении спектроскопии электрохимического импеданса (СЭИ). Как оказалось, аналитический сигнал при измерении СЭИ таких комплексов остается постоянным и не изменяется при варьировании величины прикладываемого потенциала. Кроме того, величина сопротивления комплексов достаточна низкая (~9.28 Ом). И, кроме того, они возвращают свои первоначальные свойства не смотря на ряд проведенных измерений. Такие результаты свидетельствуют о перспективности данного комплекса для использования в качестве иерархически наноструктурированных проводящих полимерных гелей для создания на их основе биосенсоров.