title: Dual-fluorescent Molecularly Imprinted Polymers (MIPs) for (Bio)chemical Sensing
Creators: name: Shan, Jiang
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2025
Subjects: subject: Prägen
subject: Fluoreszenz
subject: Sensoren
subject: Wechselwirkungen
subject: Imprinting
subject: Fluorescence
subject: Sensors
subject: Interactions
subject: 543 Analytische Chemie

description: Auf molekular geprägten Polymeren (MIP) basierende Sonden, insbesondere fluoreszierende MIPs, die eine spezifische Erkennung mit Fluoreszenzsignalen kombinieren, wurden aufgrund der vorteilhaften Spezifität und Selektivität von MIPs und der hohen Empfindlichkeit und schnellen Erfassungszeiten der Fluoreszenz für den Nachweis von Analyten aus verschiedenen chemischen Klassen entwickelt. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von dual-fluoreszierenden Kern-Schale-MIPs als Erkennungselement für den empfindlichen Nachweis von Carbonsäure-haltigen Verbindungen, Chlorogensäure und Sialinsäure-Derivaten, die während des Prägeprozesses als sogenanntes Template dienen und als Zielanalyten in den analytischen Rückbindungsassays fungieren. Zunächst wurden fluoreszierende Siliziumdioxid-Nanopartikel synthetisiert, die Kohlenstoff-Nanopunkte (Carbon Nanodots) und Seltenerdmetall-Ionen enthalten und als emittierender Kern der dual-fluoreszierenden MIPs dienen. Es wurden spektroskopische Untersuchungen über die Wechselwirkung zwischen den Templaten und den fluoreszierenden Monomeren durchgeführt, die in eine dünne fluoreszierende MIP-Schale eingebaut wurden, die auf die Oberfläche der fluoreszierenden Siliziumdioxid-Nanopartikel aufgewachsen wurde und die interne Referenz der dual fluoreszierenden MIPs darstellt. Die zweifach fluoreszierenden MIPs wurden auf ihr optisches Ansprechen, ihre Empfindlichkeit und Selektivität in Küvetten-basierten, durchflusszytometrischen und fluoreszenzmikroskopischen Assays untersucht. Diese Systeme eignen sich für den empfindlichen, schnellen und zuverlässigen (bio)chemischen Nachweis einer potenziell breiten Palette von Analyten. Neben den beiden oxoanionischen Templaten wurde auch ein MIP-System für Triphenylphosphin (TPP) entwickelt, das zeigt, dass der Ansatz der Fluoreszenzmonomer-vermittelten MIP-Detektion auch auf neutrale nukleophile Template ausgeweitet werden kann.
description: Molecularly imprinted polymer (MIP)-based probes, especially fluorescent MIPs, which combine specific recognition with fluorescence signalling, have been developed for the detection of analytes from different chemical classes, due to the favourable specificity and selectivity of MIPs and the high sensitivity and fast acquisition times of fluorescence. This thesis aimed at the development of core-shell dual-fluorescent MIPs as recognition element for the sensitive detection of carboxylate-containing compounds, chlorogenic acid and sialic acid derivatives, which serve as the so-called template during the imprinting process and are the target analytes in the analytical rebinding assays. Fluorescent silica nanoparticles were firstly synthesized, incorporating carbon nanodots and rare-earth metal ions and serving as the emitting core of dual-fluorescent MIPs. Spectroscopic studies were performed on the interaction between the templates and the fluorescent monomers, which were incorporated into a thin fluorescent MIP shell grown from the surface of the fluorescent silica nanoparticles that provide the internal reference for the resulting dual-fluorescent MIPs. The dual-fluorescent MIPs were investigated for their optical response, sensitivity, and selectivity in cuvette-based, flow cytometric and fluorescence microscopic assays. These systems are applicable for sensitive, fast, and reliable (bio)chemical analysis of a potentially wide range of analytes. Besides the oxoanionic templates, a MIP system was also developed for triphenylphosphine (TPP), revealing that the approach of fluorescent monomer-mediated MIP detection can also be expanded to neutral nucleophilic templates.