Optikai szenzorok fejlesztésének új irányaiTóth Klára1, Nagy Géza2, Kádár Mihály1, Kovács Barna2
1BME Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék
2PTE Általános és Fizikai Kémiai Tanszék
A molekulaspektroszkópiai módszerek analitikai alkalmazásának érdekes, és a gyakorlatban is egyre inkább elterjedő eszközei az optikai kémiai érzékelők. A fény-anyag kölcsönhatás sokrétűsége számos különböző detektálási mód alkalmazására nyújt lehetőséget. A mérési elrendezés egyszerűsége miatt a mai napig az abszorpció/reflexió, illetve a lumineszcencia jelek nyomon követése terjedt el széles körben.
Az optikai kémiai szenzorok olyan egyféle vagy többféle, kromofor csoporttal rendelkező molekulákat tartalmaznak, amelyek önmagukban, vagy más alkalmasan megválasztott receptormolekulák (ionoforok) felhasználásával képesek összetett mintákból egy kiválasztott célmolekula vagy ion koncentrációjától függő reverzibilis optikai jelet szolgáltatni. A molekuláris felismerési és jelképzési folyamatban résztvevő anyagokat az optód készítésekor rendszerint polimer rétegben rögzítik, majd ezt a réteget az analitikai feladattól és az alkalmazni kívánt mérési módszertől függően alkalmas hordozóra viszik fel. Így például optikai szálak végén, planáris hullámvezetők felületén vagy kapillárisok belső falán alakíthatók ki szenzorrétegek. Tekintettel arra, hogy a szenzorok közvetlenül érintkezhetnek olyan gáz- vagy folyadékmintákkal – amelyek a detektálást nehezítő zavarosságot, fényszórást, turbiditást és fényelnyelést okozó színes komponenseket is tartalmazhatnak, ezért a spektroszkópiában megszokott „hagyományos” geometriáktól eltérő optikai elrendezések alkalmazása válhat szükségessé.
A közelmúltban sor került olyan optikai szenzorok készítésére, amelyek nanoméretű (3-300 nm átmérőjű) polimer vagy félvezető/polimer kompozit részecskékből állnak. Ezek alkalmas eszköz segítségével, a minta környezetének jelentős zavarása nélkül bejuttathatók élő szervezetekbe, sejtekbe, kémiai- vagy bioreaktorokba is, és így értékes információ nyerhető a vizsgálni kívánt molekula vagy ion (lokális) koncentrációjának térbeli és időbeli eloszlásáról.
Az előadásban irodalmi és saját eredményeink alapján [1-4] bemutatjuk az optikai szenzorok működési mechanizmusait az egyszerű gázérzékelőktől az ionok mérésére alkalmas, összetettebb, két ionoforos optódokon át az ún. direkt optódokig. Röviden ismertetünk néhány szenzor-specifikus optikai elrendezést és készüléket [5], valamint bemutatjuk az optikai nanoszenzorok [6, 7] és kvantum pöttyök (quantum dots) [8] alkalmazásán alapuló lehetőségeket.
Irodalom
1. Kovács B., Nagy G.: J. Biochem. Biophys. Methods, 2002, 53, 177-187.
2. Kovács B., Nagy G., Dombi R., Tóth K.: Biosens. Bioelectron., 2003, 18, 111-118.
3. Csokai V., Kádár M., Ha Mai Diem Lan, Varga O., Tóth K., Kubinyi M., Bitter I.: Tetrahedron, accepted for publication
4. Urbanova N., Kádár M., Tóth K., Bogáti B., Andruch V., Bitter I.: Spectrochim. Acta part A submitted for publication.
5. Yimit A., Rossberg A. G., Amemiya T., Itoh K.: Talanta, 2005, 65, 1102-1109.
6. Aylott J. W.: Analyst, 2003, 128, 309-312.
7. Buck S. M., Xu H., Brasuel M, Philbert M. A., Kopelman R.: Talanta, 2004, 63, 41-59.
8. Costa-Fernández J. M., Pereiro R., Sanz-Mendel A.: Trends in Anal. Chem., 2006, 25, 207-218.