Äsja sünteesitud polümeer, mis on varustatud hoolik alt kohandatud struktuuriga molekulaarsete näpitsatega, püüab tõhus alt kinni nikotiini molekulid ja selle analoogid. Polümeeri saab kasutada tundlike ja selektiivsete keemiliste andurite valmistamiseks nikotiini määramiseks lahustes ja lähitulevikus ka gaasides. Lisaks sobib polümeer nikotiini aeglaseks, kontrollitud vabastamiseks, nt ravieesmärkidel.
Poola Teaduste Akadeemia Füüsikalise Keemia Instituudi (IPC PAS) ja Wichita Riikliku Ülikooli keemiaosakonna teadlaste koostöö, Wichita, KS, on viinud nikotiini jaoks mõeldud polümeerilõksu valmistamiseni.. Molekulaarsete näpitsatega polümeer püüab tõhus alt kinni nikotiini molekulid ja selle analoogid ning suudab neid ka kontrollitult vabastada. Ühendit kasutatakse korduvkasutatavates keemilistes andurites nikotiini määramiseks tööstuslikel ja biomeditsiinilistel eesmärkidel, aga ka suitsetajatele mõeldud plaastrites, et vabastada nikotiini ühtlaselt kehasse pikema aja jooksul.
"Esimese nikotiinilõksu sünteesis meie USA partner prof Francis D'Souza mitu aastat tagasi. See oli omamoodi molekulaarne näpits, molekulid, mis lahuses vab alt liiguvad ja moodustavad selles nikotiiniga komplekse. Hiljuti on meie USA-Poola meeskond suutnud kinnitada näpitsad polümeeri sisse. Aine on tahke ja seetõttu võiksime seda kasutada kemosensorite ehitamiseks,“ütleb prof Włodzimierz Kutner IPC PAS-ist.
Polümeernikotiinilõksu, millele hiljuti patenditaotlus esitati, südamik on metalloporfüriini derivaat, aine, mis esineb muu hulgas inimveres. Molekul sisaldab tsüklit (makrotsüklit), mille tsentraalselt paikneb tsingi aatom ja selle tsükli külge on kinnitatud amiidtangid. Nikotiin seondub selle polümeeriga oma kahe lämmastikuaatomiga: üks seostub tsingiaatomiga, teine aga näpitsatega. "Tänu spetsiifilisele kahepunktilisele sidumisele oleme kindlad, et kinnipüütud molekul on nikotiin," rõhutab dr Krzysztof Noworyta IPC PAS-ist, lisades, et ühes väljatöötatud polümeeris asuvad tangid mõlemal pool tsinki. sisaldav-rõnga tasapind. "Selline disain suurendab selgelt nikotiini püüdmise tõhusust," ütleb dr Noworyta.
Peale nikotiini püüab polümeer kinni ka kotiniini alkaloidi, mis tekib nikotiini ja teiste nikotiiniga sageli kaasnevate alkaloidide, nt müosmiini metabolismis. Nikotiiniga seonduv polümeer on vastupidav, kuid pöörduv. See on omadus, miks saab uusi nikotiini ja selle analoogide määramiseks mõeldud kemosensoreid korduv alt kasutada.
Nikotiin tuvastatakse piesoelektrilise resonaatori abil, mis on elektropolümerisatsiooni teel kaetud submikromeetri paksuse polümeerkilega. Püütud nikotiin suurendab kile massi, mille tulemusena väheneb resonaatori resonantssagedus, mida on lihtne mõõta. "Võib öelda, et kaalume kogu katse vältel oma polümeeri kilet. Kuna me teame algset polümeeri massi ja teame, et polümeer püüab selektiivselt nikotiini ja selle analooge, tähendab kile suurenenud mass, et need ühendid on lahuses,“selgitab dr Noworyta.
Uue polümeeriga katsetes kasutatud akustilised kvartslaineresonaatorid võimaldavad määrata nikotiini lahustes. Lähitulevikus plaanivad IPC PASi teadlased luua koostööd pinnaakustiliste lainete resonaatorite tootjatega. Need resonaatorid võnguvad oluliselt kõrgematel sagedustel, olles seega tundlikumad ja võivad pärast nikotiini siduva polümeerkilega katmist tuvastada nikotiini ka gaasides.
Siin kirjeldatud meetodi puhul ei pea nikotiini tuvastamine ja määramine piirduma kaalumisega. Kuna nikotiin on elektroaktiivne, hakkavad IPC PAS-i teadlased mõõtma polümeeri lõksu jäänud nikotiini oksüdatsioonivoolu paralleelselt resonantssageduse mõõtmisega. Nende kahe meetodiga samaaegne mõõtmine suurendab tuvastamise usaldusväärsust.
Nikotiini näpitsatega polümeeri saab muu hulgas kasutada kemosensorites, mis on mõeldud tubakalehtede nikotiinisisalduse analüüsimiseks, ja biomeditsiinilistes uuringutes nikotiini metaboliitide määramiseks patsientide kehavedelikes. Teine potentsiaalne rakendus on nikotiiniplaastrid, mis aitavad suitsetamisest loobuda. Uut polümeeri saab kasutada nikotiini pikaajaliseks ja sujuvaks vabanemiseks.
