IKiFP im. J. Habera PAN Monowarstwy nanocząstek srebra charakterystyka QCM Katarzyna Kubiak, Zbigniew Adamczyk, Monika Wasilewska, Aneta Michna, Krzysztof Jamroży F U N A N O
Cel pracy: pomiar w warunkach in situ, kinetyki adsorpcji nanocząstek na powierzchni złota oraz ditlenku krzemu
QCM D (ang. Quartz Crystal Microbalance) Mikrowaga Kwarcowa z pomiarem dysypacji metoda umożliwiająca monitorowanie w warunkach in situ zaadsorbowanej masy oraz grubości zaadsorbowanej warstwy cząsteczek na powierzchni sensora QCM, z równoczesną obserwacją strukturalnych (elastycznych) właściwości tej warstwy. model Sauerbrey a gdzie: Δm masa [ng/cm 2 ] C = 17.7 ng Hz 1 cm 2 stała, mówiąca o czułości kryształu f n częstotliwość n tego nadtonu [Hz] n = 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 numer nadtonu
Zastosowanie nanocząstek srebra: medycyna, przemysł farmaceutyczny, przemysł spożywczy, przemysł kosmetyczny, przemysł włókienniczy, elektronika, kataliza, technologie wspierające ochronę środowiska, opatrunki antyseptyczne.
Charakterystyka nanocząstek srebra -20 25 [mv] -30-40 -50 d H [nm] 20 15 10 Zależność potencjału zeta oraz średnicy hydrodynamicznej d H w funcji siły jonowej I -60 5-70 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 I [M] 10-5 10-4 10-3 10-2 I [M] 25-20 -40 [ mv ] -60 20 15 d H [nm] 10 Zależność potencjału zeta oraz średnicy hydrodynamicznej d H w funcji ph -80 5 4 6 8 10 12 ph 2 4 6 8 10 12 ph
1600 0,20 mass [ng / cm 2 ] 1400 1200 1000 800 600 400 200 adsorpcja PAH adsorpcja nanocząstek srebra odmywanie 0 0 5 10 15 20 25 30 czas [min] time 1/2 [min 1/2 ] odmywanie Adsorpcja monowarstwy kationowego polielektrolitu (PAH) oraz monowarstwynanocząstek srebra. 0,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Osadzanie nanocząstek srebra na powierzchni kryształu QCM(SiO 2 ). Siła jonowaroztworusrebra I =10 3 M, ph = 8. 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 t [min] 30 ppm, QCM 30 ppm, QCM wyniki z pomiarów AFM M.Oćwieja, Z.Adamczyk, K. Kubiak, Tuning properties of silver particle monolayers via controlled adsorption desorption processes, J. Coll. Int. Sci, 376 (2012) 1.
Charakterystyka polielektrolitu PDADMAC PDADMAC poly(diallyldimethylammonium chloride), polielektrolit kationowy masa cząsteczkowa M w = 160 kg mol 1 długość cząsteczki: 200 nm Zależność ruchliwości elektroforetycznej µ e oraz średnicy hydrodynamicznej d H w funkcji siły jonowej I roztworu polielektrolitu. Z.Adamczyk, K.Jamroży, P.Batys, A.Michna, Influence of ionic strength on poly(diallyldimethylammonium chloride) macromolecule conformations in electrolyte solutions, J. Coll. Int. Sc, 435 (2014) 182
Kinetyka adsorpcji polielektrolitu PDADMAC 0,6 0,5 unoriented 0,4 [mg/m 2 ] 0,3 0,2 10 ppm, 10-3 M 10 ppm, 10-2 M 0,1 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Adsorpcja na powierzchni złotego kryształu QCM,stężenie polielektrolitu c = 10 ppm, siłajonowai =10 3 M, ph = 5.8. Projektu nr POIG.01.01.02-12-028/09 Funkcjonalne nano i mikrocząstki - synteza oraz zastosowania t [min]
Charakterystyka fibrynogenu 40 10-2 M 10-3 M [mv] 20 0-20 -40 2 4 6 8 10 12 ph Zależność ruchliwości elektroforetycznej µ e oraz średnicy hydrodynamicznej d H w funkcji ph roztworu fibrynogenu. M. Wasilewska, Z. Adamczyk, Fibrinogen adsorption on mica studied by AFM and in situ streaming potential measurements, Langmuir, 27(2011) 686 Projektu nr POIG.01.01.02-12-028/09 Funkcjonalne nano i mikrocząstki - synteza oraz zastosowania
Kinetyki adsorpcji fibrynogenu [mg/m 2 ] 14 12 10 8 6 4 2 Silna hydratacja! 5 ppm 10 ppm 20 ppm wyniki z pomiarów ruchliwości elektroforetycznej i AFM; Fb/latex Adsorpcja fibrynogenu na powierzchni złotego kryształuqcm. Stężenie białka c = 5, 10, 20 ppm, siła jonowa I =10 2 M, ph = 7.4 TRIS. Porównanie z wynikami pokrycia powierzchni z pomiarów ruchliwości elektroforetycznej i AFM (adsorpcja Fb na powierzchni lateksów polistyrenowych). 0 0 50 100 150 200 czas [min] * A.Bratek Skicki, P.Żeliszewska, Z.Adamczyk, Human fibrinogen adsorption on latex particles at ph 7.4 studied by electrophoretic mobility and AFM measurements, Current Topics in Med. Chem., 14 (2014) 640. Projektu nr POIG.01.01.02-12-028/09 Funkcjonalne nano i mikrocząstki - synteza oraz zastosowania
Wnioski: QCM D jest metodą umożliwiającą pomiary w warunkach in situ kinetyki adsorpcji cząstek koloidalnych, jak również charakterystyki fizykochemicznej ich monowarstw; Pomiary z wykorzystaniem mikrowagi kwarcowej są komplementarnymi do pomiarów adsorpcji cząsteczek metodą potencjału przepływu oraz AFM. Projektu nr POIG.01.01.02-12-028/09 Funkcjonalne nano i mikrocząstki - synteza oraz zastosowania
Dziękuję za uwagę Projektu nr POIG.01.01.02-12-028/09 Funkcjonalne nano i mikrocząstki - synteza oraz zastosowania