Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thin protein LB films as functional components within biosensors

Cabaj J., Chyla A., Sołoducho J.

Materials Science Poland

|

2009

|

Vol. 27, No. 3

684--692

EN

Biomolecules can often be incorporated and immobilized into Langmuir-Blodgett (LB) films by using covalent immobilization of proteins with glutaraldehyde. Laccase from Cerrena Unicolor was incorporated into an LB film deposited on a glass substrate. The samples fabricated in such a way can be used for the detection of phenolic compounds. The function of enzyme immobilization was carried out by glutaraldehyde added to a film of stearic acid and laccase. The sensor sensitization was achieved by an amphiphilic N-alkyl-bis(thiophene)diphenylamine admixed into the film. The interlaced diphenylamine derivative was expected to facilitate the electron transfer thereby enhancing the sensor sensitivity.

2

The influence of ammonia, acetic acid and water vapour on the fluorescence of a 2-naphthol derivative in the Langmuir-Blodget films

Mirończyk A., Jankowski A., Chyla A., Ożyhar A., Dobryszycki P.

Materials Science Poland

|

2005

|

Vol. 23, No. 1

195--207

EN

2-naphtholo-6-sulfonamide (NSDA) undergoes an excited state proton transfer to the environment when incorporated into Langmuir-Blodget (LB) films. We present the effect of acetic and hydrochloric acids, as well as ammonia and water vapour, on the fluorescence and absorption spectra of LB films. Acetic acid inhibits deprotonation of the excited state (ESDP), enormously (by up to 2 orders of magnitude) increases the fluorescence quantum yield (? ) of NSDA, blue-shifting its fluorescence band. The influence of hydrochloric acid on the fluorescence of NSDA is similar, although the enhancement of ? is lower in this case. Ammonia leads to the promotion of ESDP and an increase in ?. Water vapour does not change the fluorescence intensity markedly but it increases the probability of ESDP. These observations can be explained by the formation of a complex between acetic acid and NSDA, and by limited penetration of ammonia and water into the film.

3

Warstwy Langmuira-Blodgett i ich wykorzystanie w elektronice molekularnej

Chyla A.

Prace Naukowe Instytutu Chemii Fizycznej i Teoretycznej Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2004

|

nr 2

3--176

PL

Omówiono metody wytwarzania oraz perspektywy zastosowania w elektronice molekularnej ultracienkich warstw złożonych z jednej lub kilku warstw monomolekularnych. Nawrót zainteresowania warstwami Langmuira-Blodgett (LB), zwłaszcza wśród badaczy zajmujących się nanotechnologią i inżynierią molekularną, tkwi w oferowanych przez technikę LB możliwościach operowania niewielkimi zbiorami cząsteczek o specyficznych, często zaprogramowanych właściwościach. W dwóch pierwszych rozdziałach monografii przedstawiono molekularny i termodynamiczny opis granicy faz oraz omówiono zagadnienia związane z napięciem powierzchniowym zarówno czystych cieczy jak i roztworów. Przedstawiono metody pomiaru napięcia powierzchniowego i szczegółowo omówiono stosowaną powszechnie w technice LB metodę płytki Wilhelmy'ego. Cząsteczki związku powierzchniowo czynnego zaadsorbowane na powierzchni cieczy tworzą powierzchniową warstwę Langmuira. Zmniejszenie powierzchni przypadającej na jedną cząsteczkę jest równoważne sprężaniu warstwy i prowadzi do gęściejszego upakowania cząsteczetc na powierzchni subfazy i przejścia warstwy w stan dwuwymiarowej cieczy. Dalsze sprężanie warstwy prowadzi do powstania stanu charakteryzującego się bardzo małą ściśliwością- dwuwymiarowego ciała stałego. Stan termodynamiczny oraz jakość otrzymanej warstwy określa izoterma sprężania, przedstawiająca zależność ciśnienia powierzchniowego od powierzchni przypadającej na pojedynczą cząsteczkę. Omówiono właściwości cząsteczek amfifilowych, tworzących warstwy Langmuira, oraz warunki laboratoryjne otrzymywania zarówno pojedynczych warstw LB, jak i układów wielowarstwowych. Przedstawiono zagadnienia związane z czystością materiałów i urządzeń, rozpościeraniem i sprężaniem monowarstwy oraz jej przenoszeniem na podłoża stałe. Na tle komercyjnych urządzeń do otrzymywania warstw, tzw. wanien LB, autor omawia wykonaną i oprogramowaną przez siebie i współpracowników wannę o stałym obwodzie, charakteryzującą się symetrycznym rozpływem materiału warstwy w trakcie badania izoterm sprężania oraz podczas nanoszenia warstwy na podłoże stałe. Opisano również wiele typów specyficznych cząsteczek oraz metody ich zastosowania do wytwarzania warstw LB o zaprojektowanych właściwościach. Opisane zagadnienia można zaliczyć do rozwijającej się intensywnie nauki o materiałach, której celem jest projektowanie cząsteczek o pożądanych właściwościach fizykochemicznych oraz weryfikacja właściwości zarówno samych cząsteczek, jak i ich zbiorów w postaci monomolekularnych warstw LB. Ważną rolę w projektowaniu cząsteczek odgrywają kwantowochemiczne badania modelowe. Badając izomeryzację cis-trans w azobenzenach, stwierdzono, że stosunkowo wysoka bariera rotacji wokół wiązania N=N w stanie gazowym znacznie obniża się po przyłączeniu protonu do jednego z atomów azotu wiązania azowego. Źródłem protonów w trakcie rozpościerania i nanoszenia warstw LB z subfazy wodnej są grupy karboksylowe używanych azobenzenów. Szczegółowe obliczenia barier reakcji izomeryzacji cis-trans w środowisku protycznym dla modelowych substancji - diazenu, dimetylodiazenu, azobenzenu (o ogólnym wzorze R1-NN-R2) oraz 4-fenyloazopirydyny pokazały, że geometrie stanu przejściowego zarówno formy neutralnej, jak i protonowanej są bardzo podobne, natomiast bariera izomeryzacji cis-trans po protonowaniu obniża się o wartość zależną od elektrofilowych właściwości podstawników i dodatnio naładowanych grup funkcyjnych, stabilizujących stan przejściowy. Podobny mechanizm może także występować w azobenzenach typu push-pull, używanych jako materiały w optyce nieliniowej. Opisano badania przemian strukturalnych zachodzących w warstwach LB i omówiono stabilność wytworzonych warstw, poddając szczegółowej analizie strukturę łańcuchów węglowodorowych na granicy faz gaz-ciecz oraz na podłożach stałych. Perspektywa zastosowania monomolekular-nych warstw LB i budowy układów wielowarstwowych z monowarstw nałożonych warstwa po warstwie wymusza potrzebę pomiaru ich rzeczywistej grubości, którą zazwyczaj określa się przez badanie stanu polaryzacji bądź intensywności spolaryzowanej liniowo fali świetlnej, odbitej od warstwy LB. Omówiono metody pomiarowe, których podstawę teoretyczną stanowi konwencjonalna teoria odbicia płaskiej fali elektromagnetycznej od ośrodka charakteryzującego się strukturą warstwową. Główne rozważania dotyczą metod stosowanych przez autora do wyznaczania zarówno grubości warstw, jak i ich parametrów optycznych, takich jak metoda różnicowego odbicia, zmodyfikowana metoda Laxhubera i metoda SPR. Końcową część monografii poświęcono zastosowaniu warstw LB w technice, a zwłaszcza w wielu dziedzinach elektroniki molekularnej. Opisano wiele urządzeń wykorzystujących zjawiska piezo- i piroelektryczne, nieliniowe zjawiska optyczne, efekt prostowniczy i polowy, zjawiska fotochromowe i elektrochromowe oraz elektroluminescencję. Omówiono zastosowanie warstw LB jako czynnych i biernych elementów czujników gazowych i chemicznych. Na tym tle przedstawiono udział autora w pracach związanych z badaniem i konstrukcją cienkowarstwowych czujników elektrochemicznych czujników SPR. Użycie pojedynczego czujnika gazowego, chemicznego lub biologicznego dostarcza w jednym pomiarze informacji w postaci jednej liczby, np. rezystancji lub spadku napięcia na rezystorze referencyjnym. Oznacza to, że w najlepszym razie możemy określić co najwyżej stężenie badanej substancji. Zastosowanie matrycy czujników pozwala rozróżnić wpływ kilku składników analitu i stanowi podstawę konstrukcji sieci neuronowej. Zaletą takiego rozwiązania jest powtarzalność wyników pomiaru oraz obiektywizm ekspertyz dokonywanych automatycznie przez sieć neuronową. Autor zbudował i przetestował miniaturową sieć neuronową, służącą do rozpoznawania składników mieszaniny alkohol etylowy-amoniak w powietrzu i pomiaru ich stężenia. Sieć stanowiły umieszczone w komorze mieszalnika gazów dwa konduktometryczne czujniki gazowe, w których warstwę LB składającą się z 3 lub 5 monowarstw mieszaniny 1:1 poli-(oktadecylo pirolu) i 4-f-butyloftalocyjaniny miedzi naniesiono na układ palczastych elektrod. Prąd płynący przez czujniki przy stałej różnicy potencjałów między elektrodami mierzono w funkcji stężenia gazu zarówno dla poszczególnych składników mieszaniny, jak i dla mieszanin gazów. Autor przedstawił swój udział w pracach nad zastosowaniem warstw Langmuira-Blodgett jako przykładów modelowych błon pseudobiologicznych. Techniką LB wytworzono podobne do biologicznych podwójne błony, otrzymane z klasycznych, długołańcuchowych cząsteczek kwasu eikozanowego oraz 22-trikozanowego z niewielką domieszką hek-satriakontanu. Warstwy podwójne były stabilne na powietrzu oraz hydrofilowe z obu stron i wytrzymywały do kilkudziesięciu zanurzeń i wynurzeń w trakcie pomiaru kąta zwilżania.

EN

Methods of fabricating and handling of Langmuir-Blodgett (LB) films as well as some perspectives of their application in the field of molecular electronics are presented. Within two introductory chapters the molecular and thermodynamic state of gas-liquid interface is described and methods of the surface tension measurements are also closed up. In particular, the Wilhelmy plate method is presented in details. Since LB films mostly consist amphiphilic molecules, particular attention is paid to the description of diverse molecules, those already used for LB films preparation as well as of novel ones, intentionally designed and functionalized to build up films of desired properties. The author gives some hints for quantum-chemical calculations concerning molecular engineering and shows his attainment on modification and manipulation of molecules to obtain LB films of expected properties. Structural changes and transitions occurring in LB films and problems related to film stability and real thicknesses of the films are widely described. Two methods of the thickness measurements were exploited: the modified Laxhuber method and the Surface Plasmon Resonance method. The latter one can be successfully used for determination of optical parameters of the film, particularly of environment depended parameters and therefore it can be used for construction of optical sensors. The author has also been involved in designing electrochemical gas and chemical sensors. He designed and built up a simple artificial neural network that can measure with a very high accuracy concentration of gases (ethanol and ammonia vapours) in mixtures. Finally, the author shows a possibility of building up some model, pseudo-biological membranes made of aliphatic acids mixed with long chain hydrocarbons.

4

Mercury level in feathers of sparrows from industrial and nonindustrial areas of Lower Silesia, Poland: toward a non-destructive bioindicator of environmental pollution

Chyla A., Lorenz K., Chyla M.A.

Environment Protection Engineering

|

1999

|

Vol. 25, nr 4

71-76

EN

Concentration of mercury in feathers collected from sparrows caught in the nets in industrial and non-industrial regions of Lower Silesia, Poland, was determined. Statistically relevant differences were shown for mercury content in feathers from industrial and non-industrial areas. Average contents of mercury in industrial and non-industrial areas were 2.0 and 1.3 mg/kg of dry weight, respectively. Maximum mercury content in feathers from the non-industrial area was not higher than 2.05 mg/kg, while in industrial areas, the percentage of samples containing mercury in concentration above 2.1 mg/kg reached 40%.This preliminary research confirms the assumption that feathers of non-migratory birds may reflect the level of contamination of environment in the spot investigated.

PL

Zmierzono zawartość rtęci w piórach wróbli złapanych w sieci w dwóch rejonach Dolnego Śląska: w okolicy Milicza i w bliskim sąsiedztwie elektrociepłowni Siechnice. Dają się zauważyć statystycznie istotne różnice w zawartości rtęci w piórach wróbli pochodzących z obu terenów. Średnia zawartość rtęci w piórach ptaków z okolic Siechnic wynosiła 2,0 mg/kg suchej masy, a z okolic Milicza - 1,3 mg/kg suchej masy. Maksymalna zawartość rtęci w piórach wróbli z okolic Milicza nie przekraczała 2,05 mg/kg suchej masy, podczas gdy aż 40% próbek z okolic Siechnic zawierało więcej rtęci niż 2,1 mg/kg suchej masy. Przeprowadzone badania potwierdzają tezę, że pióra nie migrujących ptaków odzwierciedlają lokalny poziom zanieczyszczenia środowiska naturalnego.

5

Contents of heavy metals in livers, kidneys and muscles of game in south-west Poland

Chyla A., Lorenz K., Renzoni A., Gaggi C.

Environment Protection Engineering

|

1998

|

vol. 24, nr 3-4

31-40

EN

Concentrations of mercury, cadmium and lead in livers, kidneys and muscles of red deer, roe deer, wild boar and hare collected in industrial and non-industrial regions of Lower Silesia. Poland, during the hunting season 1995-1996 and 1996-1997 are reported. In industrial areas, percentage of samples containing specific heavy metals in concentrations exceeding their admissible levels is higher than that in non-industrial areas. Selected organs of the game accumulate heavy metals whose concentrations are species-dependent. In the examined organs of the game from non-industrial regions, the highest level of mercury is determined in hare kidneys, and the lowest - in roe deer liver. The highest concentrations of cadmium are accumulated in red deer kidneys, and the lowest - in roe deer liver, while lead shows the highest levels in roe deer liver, but the lowest in red deer liver. The calculated accumulation index in industrial and non-industrial areas proves that in the case of hare the largest accumulations of mercury and cadmium occur in kidneys, while those of lead and chromium in liver. This preliminary research confirms the assumption that selected organs of some game may reflect environmental contamination, thus they can be recognized as bioindicators.

PL

Zbadano zawartość rtęci, kadmu i ołowiu w wątrobie, nerkach i mięśniach zwierzyny łownej (jeleń europejski, sarna, dzik i zając) z terenów Dolnego Śląska. Uzyskane wyniki są zbieżne z danymi opublikowanymi w innych krajach. Wybrane organy wewnętrzne dzikich zwierząt akumulują metale ciężkie w różnym stopniu, w zależności od gatunku zwierząt. W rejonach nieuprzemysłowionych najwyższy stopień akumulacji rtęci wykazują nerki zajęcy, najniższy zaś wątroby saren. Kadm jest gromadzony najsilniej w nerkach jeleni, najsłabiej w wątrobach saren. Najwyższy stopień akumulacji ołowiu wykazują wątroby saren, najniższy - wątroby jeleni. Akumulacja metali ciężkich w organach zwierząt dziko żyjących w istotny sposób zależy od stopnia skażenia nimi środowiska naturalnego. W środowisku uprzemysłowionym procent prób zawierający wybrane metale ciężkie w ilości ponadnormatywnej jest większy niż w środowisku nieuprzemysłowionym. Uzyskane wyniki wskazują, że wybrane organy wewnętrzne badanych gatunków zwierząt łownych mogą stanowić bioindykatory skażenia środowiska naturalnego metalami ciężkimi.