PL220926B1 - Thiophene derivative molecularly printed polymer formed by polymerization of thiophene derivatives and the use of this polymer for selectively determined and controlled release of adenosine 5'-triphosphate(ATP) - Google Patents

Thiophene derivative molecularly printed polymer formed by polymerization of thiophene derivatives and the use of this polymer for selectively determined and controlled release of adenosine 5'-triphosphate(ATP)

Info

Publication number
PL220926B1
PL220926B1 PL398275A PL39827512A PL220926B1 PL 220926 B1 PL220926 B1 PL 220926B1 PL 398275 A PL398275 A PL 398275A PL 39827512 A PL39827512 A PL 39827512A PL 220926 B1 PL220926 B1 PL 220926B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
atp
layer
mip
polymer
triphosphate
Prior art date
Application number
PL398275A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL398275A1 (en
Inventor
Tan-Phat Huynh
Agnieszka Pietrzyk-Le
Krzysztof Noworyta
K.C. Chandra Bikram
Janusz Sobczak
Francis Dôçösouza
WŁODZIMIERZ KUTNER
Original Assignee
Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk filed Critical Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Priority to PL398275A priority Critical patent/PL220926B1/en
Priority to GB201302943A priority patent/GB2503064B/en
Publication of PL398275A1 publication Critical patent/PL398275A1/en
Publication of PL220926B1 publication Critical patent/PL220926B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/126Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D333/04Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings not substituted on the ring sulphur atom
    • C07D333/06Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings not substituted on the ring sulphur atom with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D333/14Radicals substituted by singly bound hetero atoms other than halogen
    • C07D333/16Radicals substituted by singly bound hetero atoms other than halogen by oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/14Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333Ion-selective electrodes or membranes
    • G01N27/3335Ion-selective electrodes or membranes the membrane containing at least one organic component
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/322Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
    • C08G2261/3223Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. thiophene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/33Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/332Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
    • C08G2261/3326Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms alkane-based
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90Applications
    • C08G2261/94Applications in sensors, e.g. biosensors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

A thiophene compound of structural formula (formula 1) (formula 1) Where (formula 1a) OR (formula lb); a polymer prepared using the thiophene compound and use of the polymer in a chemo-sensor for determination of adenosine-5-triphosphate or as a material for controlled release of adenosine-5-triphosphate.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku są (a) nowe pochodne tiofenu, molekularnie wdrukowany polimer zawierający spolimeryzowaną pochodną tiofenu, zastosowanie tego polimeru jako elementu rozpoznającego chemicznego czujnika do selektywnego oznaczania adenozyno-5'-trifosforanu (ATP), oraz (d) zastosowanie tego polimeru jako materiału do kontrolowanego uwalniania adenozyno-5'-trifosforanu (ATP).The invention relates to (a) novel thiophene derivatives, a molecularly imprinted polymer containing a polymerized thiophene derivative, the use of this polymer as the recognition element of a chemical sensor for the selective determination of adenosine 5'-triphosphate (ATP), and (d) the use of this polymer as a material for controlled adenosine-5'-triphosphate (ATP) release.

Adenozyno-5'-trifosforan (ATP) (oznaczany dalej 1, patrz fig. 8) niezależnie odkryły dwa laboratoria [1, 2], ATP uznano jako główny czynnik przenoszący energię w żywych komórkach [3]. Jest on uważany za jednostkę monetarną przetwarzania energii w żywych organizmach. Energia uwalniana w trakcie hydrolizy wysokoenergetycznych wiązań grup fosforanowych umożliwia realizację szeregu czynności biologicznych, takich jak skurcz mięśni, pobudzenie nerwu czy aktywny transport, jak również syntezę szeregu różnych substancji, w tym białek i kwasów nukleinowych [4]. W organizmach żywych ATP nie może być magazynowany, ponieważ ulega szybkiemu rozkładowi. Aby zaspokajać bieżące potrzeby energetyczne komórki, musi więc być na bieżąco wytwarzany. Dlatego wykrywanie obecności ATP w układzie biologicznym jest pośrednim testem sprawdzającym czy układ ten jest żywy czy też nie. Stężenie ATP w cytoplazmie żywych komórek jest stosunkowo niskie; wynosi ono ~1,0 μΜ [5]. Dlatego wykrywanie ATP na tym poziomie stężeń jest istotne z punktu widzenia badań układów biologicznych. Korzystnie z punktu widzenia selektywności oznaczeń ATP, jego stężenie w komórce jest tysiąckrotnie wyższe niż stężenie adenozyno-5'-difosforanu (ADP), produktu enzymatycznej defosforylacji ATP [6].Adenosine-5'-triphosphate (ATP) (hereinafter referred to as 1, see Fig. 8) was independently discovered by two laboratories [1, 2], ATP was recognized as the main energy transfer factor in living cells [3]. It is considered the monetary unit of energy conversion in living organisms. The energy released during the hydrolysis of high-energy bonds of phosphate groups enables the performance of a number of biological activities, such as muscle contraction, nerve stimulation or active transport, as well as the synthesis of a number of substances, including proteins and nucleic acids [4]. In living organisms, ATP cannot be stored because it is rapidly broken down. Therefore, in order to meet the current energy needs of the cell, it must be continuously produced. Therefore, the detection of the presence of ATP in a biological system is an indirect test of whether the system is alive or not. The concentration of ATP in the cytoplasm of living cells is relatively low; it amounts to ~ 1.0 μΜ [5]. Therefore, the detection of ATP at this concentration level is important for the study of biological systems. Advantageously, from the point of view of selectivity of ATP determinations, its concentration in the cell is a thousand times higher than the concentration of adenosine-5'-diphosphate (ADP), the product of the enzymatic dephosphorylation of ATP [6].

W strukturze cząsteczki ATP występują trzy główne części składowe, tj. adenina, rybofuranoza i trifosforan. Te trzy fragmenty łącznie dysponują 15 miejscami wiążącymi [7]. W przyrodzie, w rozpoznawaniu ATP uczestniczą wszystkie te miejsca niekowalencyjnie wiążąc aminokwasy, takie jak Glu156, His155, Phe28, Val35, Thr61, Tbr60, Lys59, His215, Ser55, Ser158, Gln161, Leu 157, Arg152 receptora purynergicznego. Tak liczne oddziaływania prowadzą do specyficznego w tych warunkach rozpoznawania ATP.There are three main components in the structure of the ATP molecule, ie adenine, ribofuranose and triphosphate. Together, these three fragments possess 15 binding sites [7]. In nature, all these sites are involved in ATP recognition by non-covalently binding amino acids such as Glu156, His155, Phe28, Val35, Thr61, Tbr60, Lys59, His215, Ser55, Ser158, Gln161, Leu 157, Arg152 of the purinergic receptor. Such numerous interactions lead to the specific ATP recognition under these conditions.

Do rozpoznawania i oznaczania ATP w układach syntetycznych opracowano i wykonano szereg różnych czujników. Początkowo stosowane były w tym celu czujniki biochemiczne (biosensory). W jednym z nich wykorzystano zdolność ATP do przeciwdziałania utleniania glukozy katalizowanego glukooksydazą [8]. Jednakże osiągnięty za pomocą chronoamperometrii 10-liM próg wykrywalności (ang. limit of detection, LOD) tego biosensora był zbyt wysoki, aby umożliwić oznaczanie ATP w układach biologicznych. Chociaż wartość LOD innego biosensora, w którym do przetwarzania sygnału detekcji wykorzystano chemiluminescencję produktu reakcji trifosforanu ATP z luminolem był, korzystnie, znacznie niższy (10 nM ATP), to oznaczanie to wymagało zastosowania zbyt wielu różnych drogich odczynników chemicznych [9]. Ostatnio do budowy biosensorów do oznaczania ATP wykorzystano aptamery, tj. wybrane in vitro oligonukleotydy funkcyjne [10,11]. Ze swej natury aptamery cechują się wysoką selektywnością i powinowactwem pod wieloma względami swoimi zaletami przewyższając naturalne receptory rozpoznawania ATP. Jednakże główną wadą biosensorów do oznaczania ATP jest niska trwałość i odtwarzalność oznaczeń, co je dyskwalifikuje w zastosowaniu do rutynowych oznaczeń. Dlatego podjęto szereg prób wytwarzania syntetycznych receptorów ATP zmierzających do budowy czujników chemicznych (chemosensorów).A number of different sensors have been developed and manufactured for the recognition and determination of ATP in synthetic systems. Initially, biochemical sensors (biosensors) were used for this purpose. One of them used the ability of ATP to counteract glucose oxidation catalysed by glucooxidase [8]. However, the limit of detection (LOD) of this biosensor achieved by 10 µM chronoamperometry was too high to allow the determination of ATP in biological systems. Although the LOD value of another biosensor using the chemiluminescence of the ATP triphosphate luminol reaction product to process the detection signal was preferably much lower (10 nM ATP), this determination required the use of too many different expensive chemical reagents [9]. Recently, aptamers, ie functional oligonucleotides selected in vitro [10, 11], were used to build biosensors for ATP determination. By their nature, aptamers are characterized by high selectivity and affinity in many ways with their advantages overcoming natural ATP recognition receptors. However, the main disadvantage of ATP biosensors is the low durability and reproducibility of the determinations, which disqualifies them when used in routine determinations. Therefore, a number of attempts were made to produce synthetic ATP receptors aimed at building chemical sensors (chemosensors).

W ostatnich latach wzrasta zastosowanie molekularnie wdrukowywanych polimerów (ang. molecularly imprinted polymers, MIPs) do biomimetycznego rozpoznawania w celu selektywnego oznaczania [12-19].In recent years, the use of molecularly imprinted polymers (MIPs) for biomimetic recognition for selective determination has increased [12-19].

Tak więc pożądane byłoby opracowanie czujnika o podwyższonej selektywności względem ATP poprzez zastosowanie specjalnie opracowanego do ich oznaczania elementu rozpoznającego.Thus, it would be desirable to develop a sensor with increased selectivity for ATP by using a recognition element specially developed for their determination.

Dlatego też celem obecnego wynalazku jest opracowanie i wykonanie substancji chemicznej, która po spolimeryzowaniu mogłaby być wykorzystana do budowy chemicznego czujnika do oznaczania ATP. Kolejnym celem obecnego wynalazku jest opracowanie i wykonanie substancji chemicznej, która mogłaby służyć do wytwarzania materiałów do kontrolowanego uwalniania ATP.Therefore, it is an object of the present invention to develop and produce a chemical that, once polymerized, could be used to build a chemical sensor for the determination of ATP. Another object of the present invention is to develop and produce a chemical that could be used to produce materials for the controlled release of ATP.

W niniejszym zgłoszeniu, do budowy chemosensora do oznaczania ATP zastosowano cztery różne elektroaktywne pochodne tiofenu jako trzy monomery funkcyjne i jeden monomer sieciujący. Do monomerów funkcyjnych należą uracylofenylo-4-[bis(2,2'-bitienylo)metan] (oznaczany dalej 2, patrz fig. 8), kwas (3-tiofeno-3-yl)borowy (oznaczany dalej 3, patrz fig. 8) i 1-metyloamido-4-[bis(2,2'-bitienylo]metan] (oznaczany dalej 4, patrz fig. 8), a rolę monomeru sieciującego spełnia 3,3'-bis[2,2'-bisPL 220 926 B1In the present application, four different electroactive thiophene derivatives were used as three functional monomers and one cross-linking monomer to build a chemosensor for ATP determination. The functional monomers include uracylphenyl-4- [bis (2,2'-bitienyl) methane] (hereinafter 2, see Fig. 8), (3-thiophene-3-yl) boric acid (hereinafter 3, see Fig. 8) and 1-methylamido-4- [bis (2,2'-bitienyl] methane] (hereinafter 4, see Fig. 8), and the role of the crosslinking monomer is 3,3'-bis [2,2'-bisPL 220 926 B1

-(2,2'-bitiofeno-5-yl)]tianaften (oznaczany dalej 5). Zastosowane monomery funkcyjne umożliwiają przygotowanie kompleksu w roztworze, w którym ATP jest związany jedenastopunktowo. To znaczy, jego jedenaście miejsc wiążących jest zaangażowanych w tworzenie tego kompleksu. Przygotowanie roztworu do polimeryzacji elektrochemicznej wymagało z jednej strony rozpuszczenia wszystkich jego pięciu składników o różnej polarności w jednym roztworze, a z drugiej zapewnienia warunków elektropolimeryzacji takich, aby wytwarzane w jej trakcie kationorodniki tiofenu nie ulegały zbyt szybkiemu zanikowi. W tym celu opracowano procedurę przygotowania tego roztworu. Zastosowano w niej trzy różne rozpuszczalniki organiczne i wodę. Zsyntetyzowane w niniejszej pracy warstwy polimerów z lukami molekularnymi wdrukowanymi za pomocą cząsteczek ATP są oznaczone jako MIP-ATP. Tworzenie kompleksu do polimeryzacji było modelowane za pomocą obliczeń kwantowochemicznych. Następnie przeprowadzono elektropolimeryzację potencjodynamiczną, aby osadzić warstwy MIP wypełnione cząsteczkami ATP na powierzchniach dwóch różnych przetworników sygnału rozpoznawania molekularnego na analityczny sygnał elektryczny. Po wyekstrahowaniu szablonu ATP z tych warstw otrzymano elementy rozpoznające tych chemoczujników. Jako techniki przetwarzania sygnału wybrano mikrograwimetrię piezoelektryczną (ang. piezoelectric microgravimetry, PM) i impedimetrię pojemnościową (ang. capacitive impedimetry, Cl). Jako sygnał detekcji ATP w roztworze badanym, związany z wypełnianiem i opróżnianiem luk molekularnych polimeru przez cząsteczki oznaczanego ATP, w tej pierwszej służyła zmiana częstotliwości rezonansowej proporcjonalna do zmian masy polimeru a w drugiej - zmiana elektrycznej pojemności warstwy MIP-ATP.- (2,2'-bitiophene-5-yl)] thianaphthene (hereinafter 5). The functional monomers used make it possible to prepare the complex in a solution in which ATP is bound at eleven points. That is, its eleven binding sites are involved in the formation of this complex. Preparation of the electrochemical polymerization solution required, on the one hand, dissolving all its five components with different polarity in one solution, and, on the other hand, ensuring electropolymerization conditions such that the thiophene cation radicals produced during it would not disappear too quickly. For this purpose, a procedure for the preparation of this solution was developed. It uses three different organic solvents and water. The polymer layers synthesized in this study with molecular cavities imprinted with ATP molecules are designated as MIP-ATP. The formation of the polymerization complex was modeled by quantum chemical calculations. Potentiodynamic electropolymerization was then performed to deposit MIP layers filled with ATP on the surfaces of two different molecular recognition signal to analytical electrical signal converters. After the ATP template was extracted from these layers, the recognition elements of these chemosensors were obtained. Piezoelectric microgravimetry (PM) and capacitive impedimetry (Cl) were selected as the signal processing techniques. The signal of ATP detection in the test solution, related to filling and emptying the molecular gaps of the polymer by the molecules determined with ATP, in the former was the change of the resonance frequency proportional to the changes in the polymer mass, and in the latter - the change in the electrical capacity of the MIP-ATP layer.

Przedmiotem wynalazku jest związek chemiczny o wzorze strukturalnym (1).The subject of the invention is a chemical compound of structural formula (1).

gdzie lubwhere or

Wynalazek obejmuje także molekularnie wdrukowany polimer zawierający ten spolimeryzowany związek chemiczny.The invention also includes a molecularly imprinted polymer containing the polymerized chemical.

PL 220 926 B1PL 220 926 B1

Wynalazek dotyczy także zastosowania tego molekularnie wdrukowanego polimeru jako elementu rozpoznającego czujnika chemicznego do selektywnego oznaczania adenozyno 5'-trifosforanu oraz jego zastosowania jako materiału do kontrolowanego uwalniania adenozyno-5'-trifosforanu.The invention also relates to the use of this molecularly imprinted polymer as the recognition element of a chemical sensor for the selective determination of adenosine 5'-triphosphate and its use as a controlled release material for adenosine-5'-triphosphate.

Wynalazek jest bliżej przedstawiony poniżej w korzystnych przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków.The invention is illustrated in more detail below in preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 Krzywe potencjodynamiczne dla 0,1 mM 1, 0,1 mM 2, 0,1 mM 3, 0,3 mM 4 i 0,5 mM 5 w 0,1 M (TBA)CIO4, w roztworze o stosunku objętościowym wody do acetonitrylu do toluenu do propanolu jak 1,5 : 6 : 1 : 1,5, zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej o średnicy 1 mm dla (1) pierwszego, (2) drugiego i (3) trzeciego cyklu zmian potencjału w zakresie potencjałów od 0,50 do 1,25 V vs Ag/AgCI. Szybkość zmian potencjału wynosiła 50 mV/s.Fig. 1 Potentiodynamic curves for 0.1 mM 1, 0.1 mM 2, 0.1 mM 3, 0.3 mM 4 and 0.5 mM 5 in 0.1 M (TBA) ClO4, in a solution by volume ratio water to acetonitrile to toluene to propanol like 1.5: 6: 1: 1.5, recorded with a platinum disc electrode with a diameter of 1 mm for (1) the first, (2) the second and (3) the third cycle of potential changes in the range potentials from 0.50 to 1.25 V vs Ag / AgCI. The rate of change of potential was 50 mV / s.

Fig. 2 Krzywe potencjałowej zależności (a) prądu jak również zmian (b) częstotliwości rezonansowej i (c) rezystancji dynamicznej równocześnie zarejestrowane w trakcie osadzania warstwy MIP-ATP za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej na elektrodzie złotej rezonatora kwarcowo-krystaIicznego o podstawowej częstotliwości rezonansowej 10 MHz. Skład roztworu był taki sam jak roztworu podanego w opisie do fig. 1.Fig. 2 Curves of the potential dependence of (a) current as well as changes in (b) resonance frequency and (c) dynamic resistance simultaneously recorded during the deposition of the MIP-ATP layer by potentiodynamic electropolymerization on the gold electrode of a quartz-crystal resonator with a fundamental resonance frequency of 10 MHz . The composition of the solution was the same as that described in the description of Fig. 1.

Fig. 3 Widma odbiciowo-absorpcyjnej spektroskopii w podczerwieni (IRRAS) dla osadzonej na pozłacanym szkiełku mikroskopowym warstwy (1) ATP, (2) polimeru niewdrukowanego (NIP), jak również MIP-ATP (3) przed i (4) po ekstrakcji ATP za pomocą 0,1 M HCI przez 5 godz. w temperaturze 60°C.Fig. 3 Infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS) for the layer (1) of ATP, (2) unprinted polymer (NIP), as well as MIP-ATP (3) before and (4) after ATP extraction deposited on a gold-plated microscope slide with 0.1 M HCI for 5 h. at 60 ° C.

Fig. 4 Wysokiej rozdzielczości widma rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS) w zakresie energii wiązania elektronu P 2p dla warstwy MIP-ATP (a) przed i (b) po ekstrakcji ATP za pomocą 0,1 M HCI przez 5 godz. w temperaturze 60°C. Dla porównania, za pomocą krzywej przerywanej na panelu (a) pokazano widmo XPS dla warstwy NIP.Fig. 4 High resolution X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra in the P 2p electron binding energy range for the MIP-ATP layer (a) before and (b) after ATP extraction with 0.1 M HCl for 5 h. at 60 ° C. For comparison, the XPS spectrum for the NIP layer is shown by the dashed curve in panel (a).

Fig. 5. Woltamperogramy różniczkowej woltamperometrii pulsowej dla 0,1 M K4Fe(CN)6 w 0,1 M KNO3, zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej o średnicy 1 mm pokrytej warstwą MIP-ATP (1) przed i (2) po ekstrakcji szablonu ATP za pomocą 0,1 M HCI przez 5 godz. w temperaturze 50°C. Warstwę MIP-ATP osadzono w warunkach potencjodynamicznych w trakcie trzech cykli zmian potencjału w zakresie potencjałów od 0,50 do 1,25 V vs Ag/AgCl, przy szybkości zmian potencjału 50 mV/s.Fig. 5. Differential pulse voltamperograms for 0.1 M K4Fe (CN) 6 in 0.1 M KNO3, recorded with a 1 mm diameter platinum disc electrode covered with a MIP-ATP layer (1) before and (2) after extraction ATP template with 0.1 M HCI for 5 h. at 50 ° C. The MIP-ATP layer was deposited under potentiodynamic conditions during three cycles of potential changes in the potential range from 0.50 to 1.25 V vs Ag / AgCl, with a potential change rate of 50 mV / s.

Fig. 6 Zmiana pojemności w czasie dla różnych stężeń ATP w 0,1 M KF (pH = 8,3). Zmiana ta była mierzona w warunkach analizy wstrzykowo-przepływowej (FIA) przy potencjale 0,50 V vs Ag/AgCI i częstotliwości 20 Hz dla warstwy MIP-ATP z wyekstrahowanym szablonem ATP pokrywającej platynową elektrodę dyskową o średnicy 1 mm. 0,1 M KF pompowany z szybkością 20 ąL/min służył jako roztwór nośny. Wstawka przedstawia krzywą kalibracyjną oznaczania ATP.Fig. 6 Capacity change over time for different ATP concentrations in 0.1 M KF (pH = 8.3). This change was measured under flow injection analysis (FIA) conditions at a potential of 0.50 V vs Ag / AgCl and a frequency of 20 Hz for the MIP-ATP layer with the ATP pattern extracted overlapping a 1 mm diameter platinum disc electrode. 0.1 M KF pumped at a rate of 20 µL / min served as the carrier solution. The inset shows the calibration curve for the ATP determination.

Fig. 7. Zmiana częstotliwości rezonansowej w czasie dla różnych stężeń ATP (pH = 7,8). Zmiana ta była mierzona w warunkach analizy wstrzykowo-przepływowej (FIA), dla warstwy MIP-ATP, z wyekstrahowanym szablonem ATP, pokrywającej elektrodę złotą naparowaną na rezonator kwarcowy o podstawowej częstotliwości rezonansowej 10 MHz. Woda pompowana z szybkością 20 ąL/min służyła jako ciecz nośna. Wstawka przedstawia krzywą kalibracyjną oznaczania ATP.Fig. 7. Change in resonance frequency with time for different ATP concentrations (pH = 7.8). This change was measured under flow injection analysis (FIA) conditions for the MIP-ATP layer with the ATP template extracted, covering the gold electrode vaporized on a quartz resonator with a fundamental resonance frequency of 10 MHz. Water pumped at a rate of 20 µL / min served as the carrier liquid. The inset shows the calibration curve for the ATP determination.

Fig. 8 Schemat „jedenastopunktowego rozpoznawania 1. (a) Proponowany wzór strukturalny kompleksu 1 z monomerami funkcyjnymi 2, 3 i 4 oraz (b) struktura tego kompleksu zoptymalizowana za pomocą DFT w przybliżeniu B3LYPy6-31g(d).Fig. 8 Scheme of "eleven point recognition 1. (a) Proposed structural formula of complex 1 with functional monomers 2, 3 and 4 and (b) structure of this complex optimized by DFT approximately B3LYPy6-31g (d).

BibliografiaBibliography

[1] C.H. Fiske, Y. Subbarow, Science, 70 (1929) 381.[1] C.H. Fiske, Y. Subbarow, Science, 70 (1929) 381.

[2] K. Lohmann, Naturwissenschaften, 17 (1929) 624.[2] K. Lohmann, Naturwissenschaften, 17 (1929) 624.

[3] F. Lipmann, Adv. Enzymol., 1 (1941) 99.[3] F. Lipmann, Adv. Enzymol., 1 (1941) 99.

[4] K. Maruyama, J. Hist. Biol., 24 (1991) 145.[4] K. Maruyama, J. Hist. Biol., 24 (1991) 145.

[5] M.W. Gorman, E.O. Feigl, C.W. Buffington, Clin. Chem., 53 (2007) 318.[5] M.W. Gorman, E.O. Feigl, C.W. Buffington, Clin. Chem., 53 (2007) 318.

[6] D.G. Nicholls, SJ. Ferguson, Bioenergetics 3, Academic Press, San Diego, USA, 2002.[6] D.G. Nicholls, SJ. Ferguson, Bioenergetics 3, Academic Press, San Diego, USA, 2002.

[7] A.-M. Brandt, W. Raksajit, P. Mulo, A. Incharoensakdi, T.A. Salminen, P. Maenpaa, Arch.[7] A.-M. Brandt, W. Raksajit, P. Mulo, A. Incharoensakdi, T.A. Salminen, P. Maenpaa, Arch.

Microbiol., 191 (2009) 561.Microbiol., 191 (2009) 561.

[8] D. Compagnone, G.G. Guilbault, Anal. Chim. Acta, 340 (1997) 109.[8] D. Compagnone, G.G. Guilbault, Anal. Chim. Acta, 340 (1997) 109.

[9] T. Fujiwara, K. Kurahashi, T. Kumamaru, Anal. Chim. Acta, 349 (1997) 159.[9] T. Fujiwara, K. Kurahashi, T. Kumamaru, Anal. Chim. Acta, 349 (1997) 159.

[10] Y. Du, B. Li, H. Wei, Y Wang, E. Wang, Anal. Chem., 80 (2008) 5110.[10] Y. Du, B. Li, H. Wei, Y Wang, E. Wang, Anal. Chem., 80 (2008) 5110.

[11] X. Zuo, 5. Song, J. Zhang, D. Pan, L. Wang, C. Fan, J. Am. Chem. Soc., 129 (2007) 1042.[11] X. Zuo, 5. Song, J. Zhang, D. Pan, L. Wang, C. Fan, J. Am. Chem. Soc., 129 (2007) 1042.

[12] K. Haupt, K. Mosbach, Chem. Rev., 100 (2000) 2495.[12] K. Haupt, K. Mosbach, Chem. Rev., 100 (2000) 2495.

PL 220 926 B1PL 220 926 B1

[13] B. Sellergren, TrAC-Trends Anal. Chem., 16 (1997) 310.[13] B. Sellergren, TrAC-Trends Anal. Chem., 16 (1997) 310.

[14] C. Malitesta, E. Mazzotta, R.A. Pieca, A. Poma, I. Chianella, S.A. Piletsky, Anal. Bioanal. Chem., 402 (2012) 1827.[14] C. Malitesta, E. Mazzotta, R.A. Pieca, A. Poma, I. Chianella, S.A. Piletsky, Anal. Bioanal. Chem., 402 (2012) 1827.

[15] S. Suriyanarayanan, P. J. Cywinski, A. J. Moro, G .J. Mohr, W. Kutner, Top. Curr. Chem., 325 (2012) 165.[15] S. Suriyanarayanan, P. J. Cywinski, A. J. Moro, G. J. Mohr, W. Kutner, Top. Curr. Chem., 325 (2012) 165.

[16] A. Pietrzyk-Le, C.K.C. Bikram, F. D'Souza, W. Kutner, in: H.-J. Schneider (Ed.), Supramolecular Chemistry for 21st Century Technology, Taylor & Francis/CRC Press, London, UK, 2012, pp. 105-128.[16] A. Pietrzyk-Le, C.K.C. Bikram, F. D'Souza, W. Kutner, in: H.-J. Schneider (Ed.), Supramolecular Chemistry for 21st Century Technology, Taylor & Francis / CRC Press, London, UK, 2012, pp. 105-128.

[17] P.S. Sharma, F. D'Souza, W. Kutner, in: D.P. Nikolelis (Ed.), Portable chemical sensors: weapons against bioterrorism, NATO science for peace and security series A: chemistry and biology, Springer, Dordrecht, Netherland, 2012, pp. 63-94.[17] P.S. Sharma, F. D'Souza, W. Kutner, in: D.P. Nikolelis (Ed.), Portable chemical sensors: weapons against bioterrorism, NATO science for peace and security series A: chemistry and biology, Springer, Dordrecht, Netherland, 2012, pp. 63-94.

[18] P.S. Sharma, F. D'Souza, W. Kutner, TrAC-Trends Anal. Chem., 34 (2012) 59.[18] P.S. Sharma, F. D'Souza, W. Kutner, TrAC-Trends Anal. Chem., 34 (2012) 59.

[19] P.S. Sharma, A. Pietrzyk-Le, F. D'Souza, W. Kutner, Anal. Bioanal. Chem., 402 (2012)[19] P.S. Sharma, A. Pietrzyk-Le, F. D'Souza, W. Kutner, Anal. Bioanal. Chem., 402 (2012)

3177.3177.

[20] A. Pietrzyk, W. Kutner, R. Chitta, M.E. Zandler, F. D'Souza, F. Sannicolo, P.R. Mussini, Anal. Chem., 81 (2009) 10061.[20] A. Pietrzyk, W. Kutner, R. Chitta, M.E. Zandler, F. D'Souz, F. Sannicolo, P.R. Mussini, Anal. Chem., 81 (2009) 10061.

[21] F. Sannicolo, S. Rizzo, T. Benincori, W. Kutner, K. Noworyta, J.W. Sobczak, V. Bonometti, L. Falciola, P.R. Mussini, M. Pierini, Electrochim. Acta, 55 (2010) 8352.[21] F. Sannicolo, S. Rizzo, T. Benincori, W. Kutner, K. Noworyta, J.W. Sobczak, V. Bonometti, L. Falciola, P.R. Mussini, M. Pierini, Electrochim. Acta, 55 (2010) 8352.

[22] T.-P. Huynh, Chandra Bikram K. C, W. Lisowski, F. D'Souza, W. Kutner,[22] T.-P. Huynh, Chandra Bikram K. C, W. Lisowski, F. D'Souza, W. Kutner,

Bioelectrochemistry, 93 (2013) 37.Bioelectrochemistry, 93 (2013) 37.

[23] MJ. Frisch, Gaussian, Inc., Wallingford CT, et al., 2009.[23] MJ. Frisch, Gaussian, Inc., Wallingford CT, et al., 2009.

[24] A. Kochman, A. Krupka, J. Grissbach, W. Kutner, B. Gniewinska, L. Nafalski, Electroanalysis, 18 (2006) 2168.[24] A. Kochman, A. Krupka, J. Grissbach, W. Kutner, B. Gniewinska, L. Nafalski, Electroanalysis, 18 (2006) 2168.

[25] B. Soucaze-Guillous, W. Kutner, Electroanalysis 9(1997) 32.[25] B. Soucaze-Guillous, W. Kutner, Electroanalysis 9 (1997) 32.

[26] R. Marczak, V.T. Hoang, K. Noworyta, M.E. Zandler, W. Kutner, F. D'Souza, J. Mater. Chem., 12 (2002) 2123.[26] R. Marczak, V.T. Hoang, K. Noworyta, M.E. Zandler, W. Kutner, F. D'Souz, J. Mater. Chem., 12 (2002) 2123.

[27] R. Cini, G. Giorgi, F. Lasch i, M. Sabat, A. Sabatini, A. Vacca, J. Chem. Soc. Dalton Trans. (1989) 575.[27] R. Cini, G. Giorgi, F. Lasch and, M. Sabat, A. Sabatini, A. Vacca, J. Chem. Soc. Dalton Trans. (1989) 575.

[28] H. Takeuchi, H. Murata, I. Harada, J. Am. Chem. Soc., 110 (1988) 392.[28] H. Takeuchi, H. Murata, I. Harada, J. Am. Chem. Soc., 110 (1988) 392.

[29] A. Jaramillo, L.D. Spurlock, V. Young, A. Brajter-Toth, Analyst, 124 (1999) 1215.[29] A. Jaramillo, L.D. Spurlock, V. Young, A. Brajter-Toth, Analyst, 124 (1999) 1215.

[30] J.-L. Gong, F.-C. Gong, G.-M. Zeng, G.-L. Shen, R.-Q. Yu, Talanta, 61 (2003) 447.[30] J.-L. Gong, F.-C. Gong, G.-M. Zeng, G.-L. Shen, R.-Q. Yu, Talanta, 61 (2003) 447.

[31] D.A. Buttry, M.D. Ward, Chem. Rev., 92 (1992) 1355.[31] D.A. Buttry, M.D. Ward, Chem. Rev., 92 (1992) 1355.

Korzystne przykłady wykonania wynalazkuPreferred Embodiments of the Invention

Przykład 1Example 1

Otrzymywanie monomerów funkcyjnychPreparation of functional monomers

Monomer funkcyjny 3 (fig. 8) i sieciujący 5 przygotowano według wcześniej opracowanych procedur [20, 21], a procedury syntezy monomerów funkcyjnych 2 (fig. 8) i 4 (fig. 8) opracowano w ramach niniejszych badań w sposób następujący.The functional monomer 3 (Fig. 8) and the crosslinker 5 were prepared according to the previously developed procedures [20, 21], and the procedures for the synthesis of functional monomers 2 (Fig. 8) and 4 (Fig. 8) were developed in the present study as follows.

1-Metyloamido-4-[bis(2,2'-bitienylo)metan] 4. [Bis(2,2'-bitienylo)-(4-carboksyfenylo)metan [22] (500 mg, 1,10 mmol) mieszano przez ~15 min pod azotem w 100-ml kolbie okrągłodennej zawierającej 25 ml toluenu, po czym dodano SOCI2 (1,85 ml, 25 mmol) i pirydynę (2,02 ml, 25 mmol). Otrzymany roztwór ogrzewano pod chłodnicą zwrotną przez 3 godz. Następnie odparowano z niego rozpuszczalniki otrzymując zieloną pochodną acylochlorkową. Na tym etapie dodano toluen (25 ml) i otrzymany roztwór mieszano przez 15 min pod azotem. Następnie dodano metyloaminę (0,05 ml, 1,10 mmol) i pirydynę (6,52 ml, 80,625 mmol) a otrzymany roztwór mieszano przez noc w temperaturze pokojowej. Po odparowaniu rozpuszczalników pozostał zielony osad. Osad ten oczyszczono za pomocą chromatografii cieczowej na kolumnie wypełnionej silikażelem stosując jako eluent roztwór chlorofor1 mowo-metanolowy stosunku objętościowym 95:05. Wydajność: 180 mg (35%). 1H NMR (CHCI3-d):1-Methylamido-4- [bis (2,2'-bitienyl) methane] 4. [Bis (2,2'-bitienyl) - (4-carboxyphenyl) methane [22] (500 mg, 1.10 mmol) was stirred for ~ 15 min under nitrogen in a 100 mL round bottom flask containing 25 mL of toluene followed by the addition of SOCl2 (1.85 mL, 25 mmol) and pyridine (2.02 mL, 25 mmol). The resulting solution was heated to reflux for 3 h. Its solvents were then evaporated to give a green acyl chloride derivative. At this stage, toluene (25 ml) was added and the resulting solution was stirred for 15 min under nitrogen. Then methylamine (0.05 mL, 1.10 mmol) and pyridine (6.52 mL, 80.625 mmol) were added and the resulting solution was stirred overnight at room temperature. After evaporation of the solvents, a green solid remained. This precipitate was purified by liquid chromatography on a silica gel column, eluting with a chlorophore 1 m / m-methanol solution 95:05 by volume. Yield: 180 mg (35%). 1 H NMR (CHCl3-d):

δ (w ppm) 8,10 (d, 2H, fenyl H), 7,45 (d, 2H, fenyl H), 7,20 (dd, 2H, bitiofen H), 7,10 (dd, 2H, bitiofen H), 7,00 (m, 4H, bitiofen H), 6,75 (dd, 2H, bitiofen, H) 5,82 (s, 1H, -CH-), 2,18 (s, 1H, metyl H).δ (in ppm) 8.10 (d, 2H, phenyl H), 7.45 (d, 2H, phenyl H), 7.20 (dd, 2H, bitiophene H), 7.10 (dd, 2H, bitiophene H), 7.00 (m, 4H, bitiophene H), 6.75 (dd, 2H, bitiophene, H) 5.82 (s, 1H, -CH-), 2.18 (s, 1H, methyl H ).

UracyIofenylo-4-[bis(2,2'-bitienylo)metan] 2. Przez 100-ml kolbę kulistą zawierającą 1-metyloamido-4-[bis(2,2'-bitienylo)metan (400 mg, 0,813 mmol), 5-jodouracyl (150 mg, 0,633 mmol), bezwodny K2CO3 (750 mg, 5,42 mmol) tetrakis(trifenylofosfino)pallad(0) (105 mg, 0,09 mmol) przepuszczono azot przez 15 min. Następnie dodano toluen (15 ml) i tetrahydrofuran (15 ml), po czym roztwór ogrzewano pod chłodnicą zwrotną przez 16 godz. w temperaturze 90°C. Potem roztwór ochłodzono w tem6UracyIphenyl-4- [bis (2,2'-bitienyl) methane] 2. Via a 100 ml round bottom flask containing 1-methylamido-4- [bis (2,2'-bitienyl) methane (400 mg, 0.813 mmol), 5-iodouracil (150 mg, 0.633 mmol), anhydrous K2CO3 (750 mg, 5.42 mmol) tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (105 mg, 0.09 mmol), nitrogen flushed for 15 min. Then toluene (15 ml) and tetrahydrofuran (15 ml) were added and the solution was heated to reflux for 16 h. at 90 ° C. The solution was then cooled at 6

PL 220 926 B1 peraturze pokojowej i odfiltrowano. Po odparowaniu z filtratu rozpuszczalników pozostał jasny żółtoczerwony osad. Oczyszczono go za pomocą chromatografii cieczowej na kolumnie silikażelowej stosując jako eluent roztwór chloroformowo-metanolowy o stosunku objętościowym_90:10. Jasnoczer1 wona (trzecia) frakcja na kolumnie zawierała pożądany produkt. Wydajność: 180 mg (55%). 1H NMR (CHCIs-d): δ (w ppm) 8,01 (s, 1H, uracyl -CH-), 7,20-7,14 (m, 4H, fenyl H), 7,08 (dd, 2H, bitiofen H), 7,02-6,92 (m, 4H, bitiofen H), 6,84 (d, 2H, bitiofen H), 6,74 (dd, 2H, bitiofen H), 5,68 (s, 1H, -CH-).Room temperature and filtered. After evaporation of the solvents from the filtrate, a light yellow-red solid remained. It was purified by liquid chromatography on a silica gel column using a 90:10 chloroform-methanol solution as eluent. The light red and the fragrance (third) on the column contained the desired product. Yield: 180 mg (55%). 1 H NMR (CHCl-d): δ (ppm) 8.01 (s, 1H, -CH uracil), 7.20-7.14 (m, 4H, phenyl H), 7.08 (dd, 2H, bitiophene H), 7.02-6.92 (m, 4H, bitiophene H), 6.84 (d, 2H, bitiophene H), 6.74 (dd, 2H, bitiophene H), 5.68 ( s, 1H, -CH-).

Przykład 2Example 2

Przygotowanie warstw polimerów wdrukowanych molekularnie za pomocą ATPPreparation of layers of molecularly imprinted polymers with ATP

Warstwy MIP-ATP przygotowano za pomocą polimeryzacji elektrochemicznej w warunkach potencjodynamicznych w zakresie potencjałów od 0,50 do 1,25 V vs Ag/AgCI przy szybkości zmian potencjału 50 mV/s. Wzrost warstwy MIP-ATP, zarówno na platynowej elektrodzie dyskowej jak i na elektrodzie złotej rezonatora kwarcowo-krystalicznego (ang. quartz crystal resonator, QCR), Au-QCR, o podstawowej częstotliwości rezonansowej 10 MHz, kontrolowano za pomocą liczby cykli zmian potencjału. Po zakończeniu elektropolimeryzacji, warstwy MIP-ATP obficie przemyto acetonitrylem, aby usunąć z nich nadmiar roztworu elektrolitu podstawowego. Następnie z warstw wyekstrahowano szablon ATP za pomocą 0,1 M HCI w ciągu 5 godz. w temperaturze 60°C. Do ekstrakcji zastosowano roztwór o tej właśnie kwasowości z uwagi na szybki rozkład grupy trifosforanowej ATP w roztworach o wyższej kwasowości.The MIP-ATP layers were prepared by electrochemical polymerization under potentiodynamic conditions in the potential range from 0.50 to 1.25 V vs Ag / AgCl at the rate of change of the potential of 50 mV / s. The growth of the MIP-ATP layer, both on the platinum disc electrode and on the gold electrode of the quartz crystal resonator (QCR), Au-QCR, with a fundamental resonance frequency of 10 MHz, was controlled by the number of cycles of potential change. After electropolymerization was completed, the MIP-ATP layers were thoroughly washed with acetonitrile to remove excess stock electrolyte solution. The ATP template was then extracted from the layers with 0.1 M HCl for 5 h. at 60 ° C. A solution of this acidity was used for the extraction due to the rapid decomposition of the ATP triphosphate group in solutions with higher acidity.

Warstwy kontrolnego polimeru niewdrukowanego (ang. non-imprinted polymer, NIP) osadzono z roztworu do elektropolimeryzacji nie zawierającego szablonu ATP stosując taką samą procedurę jak procedura stosowana do osadzania warstw MIP-ATP.Non-imprinted polymer (NIP) control layers were deposited from an electropolymerization solution containing no ATP template using the same procedure as the procedure used to deposit the MIP-ATP layers.

Obliczenia i pomiaryCalculations and measurements

Strukturę kompleksu ATP z monomerami funkcyjnymi 2, 3, i 4 zoptymalizowano (fig. 8) a wartości funkcji termodynamicznych jego tworzenia obliczono za pomocą teorii funkcjonału gęstości (ang. density functional theory, DFT) w przybliżeniu B3LYP/6-31g(d) za pomocą oprogramowania Gaussian 2009 [23].The structure of the ATP complex with functional monomers 2, 3, and 4 was optimized (Fig. 8) and the values of the thermodynamic functions of its formation were calculated using the density functional theory (DFT) approximately B3LYP / 6-31g (d) from using Gaussian 2009 software [23].

Pozbawione ATP warstwy MIP-ATP pokrywające Au-QCRs zbadano za pomocą PM w warunkach analizy wstrzykowo-przepływowej (ang. flow-injection analysis, FIA). Wodę zastosowaną jako ciecz nośną pompowano z szybkością 20 μΐ/min przez oprawkę do QCR model EQCM 5610 wyprodukowaną przez Instytut Chemii Fizycznej PAN (Warszawa) [24] za pomocą pompy strzykawkowej model NE-500 firmy New Era Pump Systems (Farmingdale NY, USA). Do zastrzykiwania próbek roztworów badanych stosowano sześciopozycyjny obrotowy zawór dozujący model 7725 i firmy Rheodyne (Cotati CA, USA). Objętość każdej próbki wynosiła 200 μΗ Zastrzykiwane substancje rozpuszczono w roztworze o takim samym składzie jak ciecz nośna, tj. w wodzie w badaniach PM i w 0,1 M KF w badaniach Cl.The depleted MIP-ATP layers covering Au-QCRs were examined by PM under flow-injection analysis (FIA) conditions. The water used as the carrier liquid was pumped at a rate of 20 μΐ / min through a QCR holder model EQCM 5610 manufactured by the Institute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Sciences (Warsaw) [24] using a syringe pump model NE-500 by New Era Pump Systems (Farmingdale NY, USA) . A model 7725 six-position rotary metering valve from Rheodyne (Cotati CA, USA) was used to inject samples of test solutions. The volume of each sample was 200 µΗ. The injected substances were dissolved in a solution with the same composition as the vehicle liquid, ie in water in the PM tests and in 0.1 M KF in the Cl tests.

Warunki FIA oznaczania ATP w badaniach Cl były takie same jak w badaniach PM tylko oprawkę przepływową do OCR zastąpiono w nich przepływowym naczynkiem elektrochemicznym o dużej objętości i cienkowarstwowym przepływie radialnym z zamocowaną platynową elektrodą dyskową o średnicy 1 mm w izolatorze z PTFE [25]. Zastosowany stały potencjał i częstotliwość prądu zmiennego utrzymywano, odpowiednio, przy 0,50 V vs Ag/AgCI i 20 Hz. Przy tej wartości potencjału na elektrodzie nie przebiegał żaden proces faradajowski.The conditions of FIA for ATP determination in the C1 tests were the same as in the PM tests, only the OCR flow holder was replaced with a flow electrochemical vessel with a large volume and thin-film radial flow with a 1 mm diameter platinum disc electrode attached in a PTFE insulator [25]. The applied constant AC potential and frequency were held at 0.50 V vs Ag / AgCI and 20 Hz, respectively. At this potential value on the electrode, no Faraday process was carried out.

Osadzanie warstw MIP-ATP na różnych elektrodach badanychDeposition of MIP-ATP layers on various test electrodes

Zgodnie z zoptymalizowaną strukturą kompleksu ATP z monomerami funkcyjnymi (fig. 8b), przygotowano roztwór do polimeryzacji o stosunku wagowym składników 1 : 2 : 3 : 4 : 5 jak 1:1:1: 3 : 5. Zastosowano, korzystnie, wysoki nadmiar monomeru sieciującego 5, aby luki molekularne trwale unieruchomić w sieci polimeru. ATP jest rozpuszczalny a wytworzone roztwory są trwałe, jeżeli do rozpuszczania stosowany jest roztwór wodny o kwasowości w zakresie 7,7 < pH < 8,3. Dlatego do rozpuszczania zastosowano roztwór trzech rozpuszczalników organicznych i wody, w którym objętościowe stężenie wody wynosiło 15%. Obecność 10% toluenu w tym roztworze zapewniła całkowite rozpuszczenie 4. Jednakże toluen nie rozpuszcza się w wodzie. Dlatego propanol o stężeniu 15% umożliwił przygotowanie roztworu homogenicznego. W końcu do roztworu tego dodano duży nadmiar acetonitrylu, który wraz z elektrolitem podstawowym, 0,1 M (TBA)CIO4, był niezbędny do przeprowadzenia elektropolimeryzacji. Końcowy skład roztworu był określony stosunkiem objętościowym wody do acetonitrylu do toluenu do propanolu jak 1,5 : 6 : 1 : 1,5. W zależności od rodzaju przeprowadzonych następnie badań, warstwę MIP-ATP osadzono na dysku platynowym, na Au-QCR, lub na szkiełku mikroskopowym z naparowaną warstwą złota.According to the optimized structure of the ATP complex with functional monomers (Fig. 8b), a polymerization solution was prepared with a weight ratio of components of 1: 2: 3: 4: 5 as 1: 1: 1: 3: 5. Preferably, a high excess of monomer was used. crosslinking 5 to immobilize the molecular voids permanently in the polymer network. ATP is soluble and the resulting solutions are stable if an aqueous solution with an acidity in the range 7.7 <pH <8.3 is used for dissolution. Therefore, a solution of three organic solvents and water was used for dissolution, in which the volume concentration of water was 15%. The presence of 10% toluene in this solution ensured complete dissolution 4. However, toluene does not dissolve in water. Therefore, 15% propanol made it possible to prepare a homogeneous solution. Finally, a large excess of acetonitrile was added to this solution, which along with the base electrolyte, 0.1 M (TBA) ClO4, was necessary for the electropolymerization to be carried out. The final composition of the solution was determined by a volume ratio of water to acetonitrile to toluene to propanol of 1.5: 6: 1: 1.5. Depending on the type of subsequent tests, the MIP-ATP layer was deposited on a platinum disk, on Au-QCR, or on a microscope slide with an evaporated layer of gold.

PL 220 926 B1PL 220 926 B1

Osadzanie warstwy MIP-ATP na platynowej elektrodzie dyskowejDeposition of the MIP-ATP layer on a platinum disc electrode

W celu osadzenia warstwy MIP-ATP na platynowej elektrodzie dyskowej o średnicy 1 mm zastosowano elektropolimeryzację potencjodynamiczną za pomocą trzech cykli zmian potencjału w zakresie od 0,50 do 1,25 V vs Ag/AgCI przy szybkości polaryzacji 50 mV/s (fig. 1). Pomimo obecności wody, inhibitora elektropolimeryzacji, na krzywej zależności prądu od potencjału przy potencjale 0,95 V vs Ag/AgCI pojawił się skumulowany pik anodowy elektropolimeryzacji monomerów funkcyjnych i monomeru sieciującego - pochodnych tiofenu - a na elektrodzie osadziła się dobrze przylegająca do jej powierzchni ciemnobrązowa warstwa MIP-ATP. Jednakże prąd tego piku w kolejnych cyklach był coraz niższy. Ten spadek prądu był najprawdopodobniej związany z zaporowym działaniem warstwy MIP-ATP blokującej przeniesienie ładunku niezbędne do elektropolimeryzacji.In order to deposit the MIP-ATP layer on a platinum disc electrode with a diameter of 1 mm, potentiodynamic electropolymerization was used with three cycles of potential changes ranging from 0.50 to 1.25 V vs Ag / AgCl at a polarization speed of 50 mV / s (Fig. 1) ). Despite the presence of water, an electropolymerization inhibitor, the cumulative anode peak of electropolymerization of functional monomers and cross-linking monomers - thiophene derivatives - appeared on the current-potential curve at potential 0.95 V vs Ag / AgCl, and a dark brown layer adhering to its surface was deposited on the electrode. MIP-ATP. However, the current of this peak in subsequent cycles was lower and lower. This drop in current was most likely related to the reverse action of the MIP-ATP layer to block the charge transfer necessary for electropolymerization.

Elektroutlenianie ATP zbadano również w przypadku roztworu nie zawierającego tiofenu. Jak można było oczekiwać na podstawie naszych wcześniejszych badań [26], woltamperometryczny pik anodowy utleniania fragmentu adeninowego ATP występował przy potencjale ~1,0 V. Jednakże nie było go już po jednym cyklu zmian potencjału, ponieważ produkt utleniania ATP najprawdopodobniej adsorbował się na powierzchni elektrody. Adsorpcja ta uniemożliwiała dalsze elektroutlenianie ATP w zakresie potencjałów od 0,50 do 1,25 V. Z uwagi na tę adsorpcję i oporność elektryczną warstwy MIP-ATP, fragment adeninowy ATP nie ulegał elektroutlenianiu w kolejnych cyklach elektropolimeryzacji.The ATP electro-oxidation was also tested with a thiophene-free solution. As could be expected from our previous research [26], the voltammetric anode peak for the oxidation of the adenine fragment of ATP occurred at a potential of ~ 1.0 V. However, it was no longer there after one cycle of potential change, because the ATP oxidation product was most likely adsorbed on the electrode surface. . This adsorption prevented further electrooxidation of ATP in the potential range from 0.50 to 1.25 V. Due to this adsorption and electrical resistance of the MIP-ATP layer, the adenine fragment of ATP was not electro-oxidized in the subsequent electropolymerization cycles.

Osadzanie warstwy MIP-ATP na elektrodzie złotej rezonatora kwarcowego (Au-QCR)Deposition of the MIP-ATP layer on the gold electrode of a quartz resonator (Au-QCR)

Aby osadzić warstwę MIP-ATP na Au-QCR w celu przeprowadzenia pomiarów PM (fig. 2) zastosowano taką samą procedurę jak procedura, opisana powyżej, zastosowana do osadzania takiej warstwy na platynowej elektrodzie dyskowej. W tym elektroosadzaniu (fig. 2a), prąd anodowy wyższy niż analogiczny prąd anodowy osadzania warstwy na elektrodzie platynowej wynikał ze znacznie większej powierzchni elektrody złotej (o średnicy 5 mm). Osadzanie warstwy MIP-ATP na Au-QCR skutkowało spadkiem częstotliwości rezonansowej wskazując na wzrost masy Au-QCR (fig. 2b). Ten spadek częstotliwości był mniejszy w każdym kolejnym cyklu zmian potencjału, zgodnie z coraz mniejszym prądem anodowym rejestrowanym w każdym z tych kolejnych cykli. Co więcej, równocześnie mierzona oporność dynamiczna wzrastała (fig. 2c) wskazując, że wiskoelastyczność warstwy MIP-ATP rosła ze wzrostem jej grubości.To deposit the MIP-ATP layer on the Au-QCR to perform PM measurements (Fig. 2), the same procedure was used as the procedure described above used to deposit such a layer on the platinum disc electrode. In this electrodeposition (Fig. 2a), the anode current higher than the corresponding anode current of platinum deposition on the platinum electrode was due to the much larger area of the gold electrode (5 mm in diameter). The deposition of the MIP-ATP layer on the Au-QCR resulted in a decrease in the resonance frequency, indicating an increase in the Au-QCR mass (Fig. 2b). This frequency drop was smaller in each successive cycle of the potential change, consistent with the progressive lower anode current recorded in each of these successive cycles. Moreover, the simultaneously measured dynamic resistance increased (Fig. 2c) indicating that the viscoelasticity of the MIP-ATP layer increased with the increase of its thickness.

Osadzanie warstwy MIP-ATP na szkiełku mikroskopowym z naparowaną warstwą złotaDeposition of the MIP-ATP layer on a microscope slide with an evaporated layer of gold

W celu scharakteryzowania warstwy MIP-ATP za pomocą odbiciowo-absorpcyjnej spektroskopii w podczerwieni (ang. infra-red reflection-absorption spectroscopy, IRRAS), rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (ang. X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) i spektroskopowej elipsometrii, zarówno warstwę NIP jak i MIP-ATP osadzono na elektrodach złotych naparowanych na szkiełka mikroskopowe stosując taką samą procedurę jak procedura opisana powyżej. Dla porównania, na takiej elektrodzie złotej osadzono również warstwę ATP za pomocą odparowania z kropli 0,1 M roztworu ATP.To characterize the MIP-ATP layer by infra-red reflection-absorption spectroscopy (IRRAS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and spectroscopic ellipsometry, both the NIP layer and MIP-ATP were deposited on gold electrodes deposited on microscope slides using the same procedure as described above. For comparison, an ATP layer was also deposited on such a gold electrode by evaporation from a drop of 0.1 M ATP solution.

Efektywność wdrukowania i ekstrakcji ATP z warstw MIP-ATPEfficiency of printing and extraction of ATP from MIP-ATP layers

Po elektropolimeryzacji, z warstwy MIP-ATP wyekstrahowano szablon ATP. Postęp ekstrakcji monitorowano za pomocą IRRAS, XPS i różniczkowej woltamperometrii pulsowej (ang. differential pulse voltammetry, DPV).After electropolymerization, the ATP template was extracted from the MIP-ATP layer. Extraction progress was monitored by IRRAS, XPS and differential pulse voltammetry (DPV).

Za pomocą pomiarów IRRAS zarejestrowano widma dla czterech próbek, w tym dla warstwy ATP (krzywa 1 na fig. 3), NIP (krzywa 2 na fig. 3) oraz MIP-ATP przed (krzywa 3 na fig. 3) i po (krzywa 4 na fig. 3) ekstrakcji szablonu ATP. W widmie dla warstwy MIP-ATP przed ekstrakcją można wyróżnić piki odpowiadające drganiom wiązań w szablonie ATP pomimo znacznego nakładania się tych pików na piki odpowiadające drganiom wiązań polimeru. Są to piki o liczbie falowej 1102 i 875 cm-1 odpowiadające drganiom rozciągającym wiązań ugrupowania, odpowiednio, PO2 i POP w skompleksowanym ATP [27, 28]. Piki te były znacznie niższe po ekstrakcji szablonu ATP. Powyższe zmiany w widmie znacznie uwydatniły się po normalizacji wysokości pików względem wysokiego piku o liczbie falowej 800 cm-1 odpowiadającemu drganiom wiązań w cząsteczce politiofenu.Using IRRAS measurements, spectra were recorded for four samples, including the ATP layer (curve 1 in Fig. 3), NIP (curve 2 in Fig. 3) and MIP-ATP before (curve 3 in Fig. 3) and after (curve 3 in Fig. 3). 4 in Fig. 3) ATP template extraction. In the spectrum for the MIP-ATP layer before the extraction one can distinguish peaks corresponding to the vibration of the bonds in the ATP template, despite the significant overlap of these peaks with the peaks corresponding to the vibration of the polymer bonds. These are the peaks with the wavenumber 1102 and 875 cm -1 corresponding to the stretching vibrations of the bonds of the PO 2 and POP moieties in complexed ATP, respectively [27, 28]. These peaks were significantly lower after extraction of the ATP template. The above changes in the spectrum were significantly enhanced after the normalization of the peak heights in relation to the high peak with a wavenumber of 800 cm -1 corresponding to the vibration of the bonds in the polythiophene molecule.

Usuwanie szablonu ATP z warstwy MIP-ATP potwierdzono za pomocą badań XPS w zakresie energii wiązania elektronów atomu fosforu. W widmie XPS dla warstwy przed ekstrakcją występowały dwa piki o energii wiązania 134 i 134,9 eV (fig. 4a) odpowiadające elektronom, odpowiednio, 2p3/2 i 2p1/2 atomu fosforu [29]. Potwierdzają one obecność ATP w warstwie MIP-ATP, jako że w badanym układzie tylko ATP zawiera fosfor. Pików fosforu nie było natomiast w widmie po ekstrakcji ATP (fig. 4b), co potwierdza całkowite usunięcie ATP z tej warstwy.Removal of the ATP template from the MIP-ATP layer was confirmed by XPS studies in the field of electron binding energy of a phosphorus atom. In the XPS spectrum for the layer before extraction, there were two peaks with binding energies of 134 and 134.9 eV (Fig. 4a) corresponding to the electrons 2p3 / 2 and 2p1 / 2 of the phosphorus atom, respectively [29]. They confirm the presence of ATP in the MIP-ATP layer, as only ATP contains phosphorus in the tested system. There were no phosphorus peaks in the spectrum after ATP extraction (Fig. 4b), which confirms the complete removal of ATP from this layer.

O usunięciu szablonu ATP z warstwy MIP-ATP świadczyły ponadto wyniki badań DPV (fig. 5). W badaniach tych zastosowano Fe jako próbnik redoks. Okupujące luki molekularne polimeruThe removal of the ATP template from the MIP-ATP layer was also evidenced by the results of DPV studies (Fig. 5). In these studies, Fe was used as a redox probe. The occupying molecular void of the polymer

PL 220 926 B1 cząsteczki szablonu utrudniają dyfuzję próbnika do powierzchni elektrody [30]. Dlatego pik elektroutleniania Fe (C N) był stłumiony (krzywa 1 na fig. 5). Jednakże po ekstrakcji ATP pik ten był znacznie wyższy (krzywa 2 na fig. 5), ponieważ opróżnienie wdrukowanych luk molekularnych umożliwiło swobodną dyfuzję próbnika do powierzchni elektrody.The template particles hinder diffusion of the probe to the electrode surface [30]. Therefore, the Fe electrooxidation peak (CN) was suppressed (curve 1 in Fig. 5). However, after ATP extraction, this peak was significantly higher (curve 2 in Figure 5) because the evacuation of the imprinted molecular voids allowed the probe to diffuse freely to the electrode surface.

Wyznaczona za pomocą spektroskopowej elipsometrii grubość warstwy MIP-ATP, osadzonej za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej w trakcie trzech cykli zmian potencjału, wynosiła ~100 nm.The thickness of the MIP-ATP layer determined by means of spectroscopic ellipsometry, deposited by means of potentiodynamic electropolymerization during three cycles of potential changes, was ~ 100 nm.

Oznaczanie ATP w warunkach analizy wstrzykowo-przepływowej. (FIA)Determination of ATP under the conditions of flow injection analysis. (FIA)

ATP oznaczano w warunkach FIA stosując warstwę MIP-ATP z wyekstrahowanym szablonem ATP i dwa różne sposoby ilościowego przetwarzania sygnału rozpoznawania ATP na sygnał analityczny, tj. Cl i PM.ATP was determined under FIA conditions using the MIP-ATP layer with the extracted ATP template and two different methods to quantify the ATP recognition signal into an analytical signal, i.e. C1 and PM.

Przykład 3Example 3

Oznaczanie ATP w warunkach FIA za pomocą chemoczujnika Cl z warstwą rozpoznającą MIP-ATPDetermination of ATP under FIA conditions using a C1 chemosensor with a MIP-ATP recognition layer

W celu oznaczania ATP za pomocą czujnika chemicznego z przetwarzaniem sygnału za pomocą Cl, platynową elektrodę dyskową o średnicy 1 mm pokryto warstwą MIP-ATP o grubości ~100 nm i wyekstrahowano z niej szablon ATP. Do oznaczeń ATP służył pomiar pojemności elektrycznej warstwy podwójnej C. Pojemność tę wyznaczano ze zmierzonej wielkości składowej urojonej impedancji, Z, przy stałej częstotliwości prądu zmiennego, ω, i potencjale przyłożonym do elektrody, według równania (1).For the determination of ATP with a chemical sensor with signal processing with Cl, a platinum disc electrode with a diameter of 1 mm was covered with a ~ 100 nm thick MIP-ATP layer and an ATP template was extracted therefrom. The electric capacitance of the double layer C was used to determine ATP. This capacity was determined from the measured value of the imaginary component of impedance, Z, at a constant frequency of the alternating current, ω, and the potential applied to the electrode, according to equation (1).

Z” = — ćt)CZ ”= - æt) C

Zgodnie z oczekiwaniem, po zastrzyknięciu każdej kolejnej próbki roztworu ATP pojemność początkowo rosła w miarę jak ATP wnikał do warstwy MIP-ATP. Następnie pojemność ta malała powracając do swojej pierwotnej wartości w miarę wymywania ATP z warstwy przez nadmiar roztworu nośnego - elektrolitu podstawowego (0,1 M KF) (fig. 6). Zachowanie to wskazuje na pełną odwracalność wiązania ATP w warstwie. Za zmierzone zmiany pojemności najprawdopodobniej odpowiedzialne były zmiany pojemności części sztywnej elektrycznej warstwy podwójnej z uwagi na znikomy wkład pojemności jej części rozmytej do całkowitej pojemności warstwy przy tak wysokim stężeniu elektrolitu podstawowego o nieadsorbujących się specyficznie jonach 0,1 M KF. Dlatego część sztywną warstwy przybliżono za pomocą modelu Helmholtza. W modelu tym pojemność warstwy jest wprost proporcjonalna do jej przenikalności elektrycznej. Przenikalność ta rośnie ze wzrostem obsadzenia luk molekularnych warstwy MIP-ATP przez analit ATP.As expected, after each additional sample of ATP solution was injected, the capacity initially increased as ATP penetrated the MIP-ATP layer. Thereafter, this capacity decreased to its original value as ATP was washed out of the layer by excess carrier solution - the base electrolyte (0.1 M KF) (Fig. 6). This behavior indicates the complete reversibility of ATP binding in the layer. The measured changes in capacity were most likely responsible for the changes in the capacity of the rigid part of the electric double layer due to the negligible contribution of the capacity of its fuzzy part to the total capacity of the layer at such a high concentration of the base electrolyte with specifically non-adsorbable 0.1 M KF ions. Therefore, the rigid part of the layer was approximated using the Helmholtz model. In this model, the capacitance of the layer is directly proportional to its electrical permittivity. This permeability increases with the increasing filling of the molecular gaps in the MIP-ATP layer by the ATP analyte.

Wysokość piku zmian pojemności był proporcjonalny do stężenia ATP w roztworze badanym. Liniowy zakres stężeniowy rozciągał się przynajmniej od 10 do 100 μΜ (wstawka na fig. 6) spełniając następujące równanie regresji liniowej: C = 0,44 + 0,04 CATP. W równaniu tym CATP oznacza stężenieThe height of the capacity change peak was proportional to the ATP concentration in the test solution. The linear concentration range extended from at least 10 to 100 µΜ (inset in Figure 6), satisfying the following linear regression equation: C = 0.44 + 0.04 CATP. In this equation, CATP is the concentration

ATP w roztworze badanym. Przy stosunku sygnału do szumu, S/N = 3, wartość LOD i czułość tegoATP in test solution. With a signal to noise ratio of S / N = 3, the LOD value and the sensitivity of it

-2 -1 chemoczujnika wynosiła, odpowiednio, 0,5 μM ATP i 0,04 nF cm- μM' ze współczynnikiem korelacji 0,99. Niniejsze parametry analityczne przemawiają za tym, że wytworzony czujnik chemiczny nadaje się do oznaczania ATP w układach biologicznych. Korzystnie dla tych oznaczeń ATP, analityczny sygnał Cl był o wiele bardziej stabilny niż sygnał PM w oznaczeniach opisanych poniżej.The -2 -1 chemosensor was 0.5 µM ATP and 0.04 nF cm - µM ', respectively, with a correlation coefficient of 0.99. These analytical parameters show that the produced chemical sensor is suitable for the determination of ATP in biological systems. Preferably, for these ATP assays, the analytical Cl signal was much more stable than the PM signal in the assays described below.

Przykład 4Example 4

Oznaczanie ATP w warunkach FIA za pomocą chemoczujnika PM z warstwą rozpoznającą MIP-ATPDetermination of ATP under FIA conditions using a PM chemosensor with a MIP-ATP recognition layer

Do oznaczania ATP w warunkach FIA za pomocą chemosensora PM zastosowano przetwornik Au-QCR pokryty warstwą MIP-ATP o grubości ~100 nm, z wyekstrahowanym szablonem ATP. Przetwornik ten zamontowano w oprawce przepływowej EQCM 5610. Dla dostatecznie sztywnych warstw osadzonych na rezonatorze, jego zmiana częstotliwości rezonansowej, Δ/, jest przeciwna zmianom masy, Δη, zgodnie z zależnością Sauerbry'a, równanie (2) [31].For the determination of ATP under FIA conditions using the PM chemosensor, the Au-QCR transducer covered with a MIP-ATP layer with a thickness of ~ 100 nm, with the ATP template extracted, was used. This transducer was mounted in the EQCM 5610 flow holder. For sufficiently rigid layers mounted on the resonator, its resonance frequency change, Δ /, is opposite to mass changes, Δη, according to the Sauerbry equation, equation (2) [31].

W równaniu tym f0 to podstawowa częstotliwość rezonansowa Au-QCR (wynosząca 10 MHz dla zastosowanych w niniejszych badaniach rezonatorów), A to akustycznie czynna powierzchnia 2 In this equation, f 0 is the fundamental resonance frequency of Au-QCR (equal to 10 MHz for the resonators used in the present tests), A is the acoustically active area 2

Au-QCR (wynosząca 0,1963 cm dla rezonatorów stosowanych w niniejszych badaniach), μ to modułAu-QCR (equal to 0.1963 cm for the resonators used in this study), μ is the module

PL 220 926 B1PL 220 926 B1

-2 -1 ścinający monokryształu kwarcu o cięciu AT (μ = 2,947x10 g s- cm-) a pq to gęstość kwarcu (pq = 2.648 g cm-3). Dla tak cienkich warstw MIP-ATP jakie stosowano w niniejszych badaniach, zmiany ich właściwości wiskoelastycznych można zaniedbać [20].-2 -1 shear quartz single crystal with AT cut (μ = 2.947x10 gs - cm - ) ap q is the density of the quartz (p q = 2.648 g cm -3 ). For such thin MIP-ATP layers as used in this study, changes in their viscoelastic properties can be neglected [20].

Po każdym kolejnym zastrzyku roztworu ATP, częstotliwość rezonansowa początkowo malała (fig. 7). Za ten spadek częstotliwości odpowiedzialny był wzrost masy warstwy związany z wnikaniem do niej ATP. Nadmiar przepływającej cieczy nośnej (wody) wypłukiwał następnie ATP z warstwy obniżając jej masę. Przez to częstotliwość rosła aż osiągała wartość częstotliwości tła potwierdzając odwracalne wiązanie ATP w warstwie, wykazane powyżej w pomiarach Cl.After each injection of the ATP solution, the resonance frequency initially decreased (Fig. 7). The increase in the mass of the layer due to ATP penetration into it was responsible for this decrease in frequency. The excess carrier fluid (water) then flushed the ATP away from the layer, lowering its mass. Thereby the frequency increased until it reached the value of the background frequency confirming the reversible ATP binding in the layer, shown above in the C1 measurements.

Wysokość piku zmian częstotliwości była przeciwna do stężenia ATP w roztworze badanym przynajmniej w zakresie od 10 do 100 μΜ spełniając następujące równanie regresji liniowej: Δ/ = -3,17-0,32The height of the peak of frequency changes was opposite to the concentration of ATP in the test solution at least in the range from 10 to 100 μΜ, satisfying the following linear regression equation: Δ / = -3.17-0.32

CATP. Dla S/N=3, wartość LOD tak wytworzonego czujnika chemicznego z warstwą rozpoznającąCATP. For S / N = 3, the LOD value of the chemical sensor with recognition layer thus produced

MIP-ATP i z przetwarzaniem sygnału za pomocą PM wynosiła 0,1 μΜ przy czułości 0,6 Hz μΜ- ze współczynnikiem korelacji 0,99. Wartość LOD dla chemoczujnika FIA-PM jest więc, korzystnie, o rząd wielkości niższa niż dla chemoczujnika FIA-CI opisanego powyżej. Jednakże pomiary PM są eksperymentalnie bardziej wymagające.MIP-ATP and with PM signal processing was 0.1 μΜ with a sensitivity of 0.6 Hz μΜ - with a correlation coefficient of 0.99. The LOD value of the FIA-PM chemosensor is therefore preferably an order of magnitude lower than that of the FIA-CI chemosensor described above. However, PM measurements are experimentally more demanding.

Przykład 5Example 5

Kontrolowane uwalnianie ATPControlled release of ATP

Figury 6 i 7 jednocześnie ilustrują kontrolowane uwalnianie ATP. Po zatężeniu ATP w polimerze, jest on w sposób kontrolowany uwalniany. Dlatego na obu wykresach (fig. 6 i 7) nie występują stopnie (stopnie z dobrze wykształconym plateau występowałyby, gdyby ATP był wiązany w sposób nieodwracalny) po zastrzyknięciu kolejnej porcji roztworu ATP a piki (minima lub maksima), tj. wzrost sygnału wskazujący na zatężanie ATP w polimerze po dokonaniu zastrzyku, po czym spadek tego sygnału pod wpływem nadmiaru roztworu nośnego. Nadmiar tego roztworu wypłukuje ATP z polimeru.Figures 6 and 7 simultaneously illustrate the controlled release of ATP. After ATP is concentrated in the polymer, it is released in a controlled manner. Therefore, in both plots (Figs. 6 and 7) there are no grades (grades with a well-formed plateau would be if ATP were irreversibly bound) after injection of the next ATP solution and the peaks (minima or maxima), i.e. concentration of ATP in the polymer after injection, and then decrease of this signal due to excess carrier solution. Excess of this solution washes ATP from the polymer.

WnioskiConclusions

Modelowanie molekularne okazało się sprawnym narzędziem do optymalizowania struktury i badania trwałości kompleksu ATP z zastosowanymi trzema różnymi monomerami funkcyjnymi, którymi były pochodne bis(2,2'-bitienyIo)metanu, przed pomiarami laboratoryjnymi. Zsyntetyzowanie dwóch nowych pochodnych obdarzonych różnymi podstawnikami wiążącymi otworzyło nowe możliwości molekularnego wdrukowania ATP. Rozwiązanie problemu rozpuszczenia w jednym roztworze składników o bardzo różnej polarności i ich elektropolimeryzacja w obecności niewielkiej ilości wody zaowocowały opracowaniem nowej procedury przygotowania warstw MIP wdrukowanych za pomocą szablonu rozpuszczalnego w wodzie, takiego jak ATP.Molecular modeling proved to be an efficient tool to optimize the structure and study the stability of the ATP complex with three different functional monomers, which were bis (2,2'-bitienyl) methane derivatives, used before laboratory measurements. The synthesis of two new derivatives with different binding substituents opened up new possibilities for the molecular imprinting of ATP. Solving the problem of dissolving components of very different polarity in one solution and their electropolymerization in the presence of a small amount of water resulted in the development of a new procedure for the preparation of MIP layers printed with a water-soluble template, such as ATP.

Elektropolimeryzja potencjodynamiczna w zakresie dodatnich potencjałów znakomicie nadaje się do wdrukowania ATP w polimer zbudowany z pochodnych tiofenu z uwagi na (i) krótki czas przygotowania warstwy M1P wynoszący zaledwie kilka minut potrzebnych do osadzenia warstwy za pomocą zaledwie trzech cykli zmian potencjału, (ii) dobre przywieranie warstwy MIP do podłoża o dostatecznej szorstkości, (iii) łatwa kontrola grubości warstwy za pomocą liczby cykli potencjałowych i (iv) łatwa kontrola porowatości warstwy za pomocą wyboru odpowiednich składników roztworu do elektropolimeryzacji. Analityczne sygnały detekcji rejestrowane w postaci pików a nie stopni wskazują, że wiązanie cząsteczek ATP we wdrukowanych lukach molekularnych MIP-ATP jest w pełni odwracalne. Zachowanie to jest korzystne do wytwarzania czujników chemicznych wielokrotnego użycia do oznaczania ATP. Najniższa wartość LOD dla warstwy MIP-ATP o grubości ~100 nm wynosiła 0,1 μΜ ATP. Osiągnięto ją za pomocą czujnika FIA-PM. Ten czujnik jest preferowany do oznaczania ATP w układach biologicznych, ponieważ przy jego zastosowaniu woda jest stosowana jako ciecz nośna. Wykrywalność chemosensora FIA-CI wynosząca 0,5 pM ATP jest, niekorzystnie, niższa niż wykrywalność chemosensora FIA-PM. Jest ona jednakże wciąż wystarczająco wysoka do oznaczania ATP w układach biologicznych. Możliwe jest także kontrolowane uwalnianie ATP, na przykład sposobami opisanymi w przykładach 3 i 4 opisanych powyżej.Potentiodynamic electropolymerization in the range of positive potentials is excellent for imprinting ATP into a polymer made of thiophene derivatives due to (i) short preparation time of the M1P layer, which is only a few minutes needed to deposit the layer with only three cycles of potential changes, (ii) good adhesion MIP layers to a substrate with sufficient roughness, (iii) easy control of the layer thickness by the number of potential cycles, and (iv) easy control of the porosity of the layer by selecting the appropriate components of the electropolymerization solution. Analytical detection signals recorded as peaks rather than grades indicate that the binding of ATP molecules in the imprinted MIP-ATP molecular gaps is fully reversible. This behavior is beneficial for the manufacture of reusable chemical sensors for ATP determination. The lowest LOD value for the MIP-ATP layer with a thickness of ~ 100 nm was 0.1 μΜ ATP. It was achieved using the FIA-PM sensor. This sensor is the preferred sensor for the determination of ATP in biological systems because it uses water as a carrier fluid. The detection of the FIA-CI chemosensor of 0.5 pM ATP is, disadvantageously, lower than that of the FIA-PM chemosensor. However, it is still high enough for the determination of ATP in biological systems. Controlled release of ATP is also possible, for example by the methods described in Examples 3 and 4 described above.

Claims (4)

1. Związek chemiczny o wzorze strukturalnym (wzór 1), gdzie1. A chemical compound of structural formula (formula 1), where 2. Molekularnie wdrukowany polimer zawierający spolimeryzowany związek chemiczny określony zastrz. 1.2. A molecularly imprinted polymer comprising a polymerized chemical compound as defined in claim 1; 1. 3. Zastosowanie molekularnie wdrukowanego polimeru określonego zastrz. 2 jako elementu rozpoznającego czujnika chemicznego do selektywnego oznaczania adenozyno-5'-trifosforanu.3. Use of a molecularly imprinted polymer as defined in claim 1; 2 as the recognition element of a chemical sensor for the selective determination of adenosine-5'-triphosphate. 4. Zastosowanie molekularnie wdrukowanego polimeru określonego zastrz. 2 jako mate riału do kontrolowanego uwalniania adenozyno-5'-trifosforanu.4. Use of a molecularly imprinted polymer as defined in claim 1; 2 as a controlled release material for adenosine-5'-triphosphate.
PL398275A 2012-02-29 2012-02-29 Thiophene derivative molecularly printed polymer formed by polymerization of thiophene derivatives and the use of this polymer for selectively determined and controlled release of adenosine 5'-triphosphate(ATP) PL220926B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398275A PL220926B1 (en) 2012-02-29 2012-02-29 Thiophene derivative molecularly printed polymer formed by polymerization of thiophene derivatives and the use of this polymer for selectively determined and controlled release of adenosine 5'-triphosphate(ATP)
GB201302943A GB2503064B (en) 2012-02-29 2013-02-20 Thiophene derivatives, molecularly imprinted polymers formed therefrom and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398275A PL220926B1 (en) 2012-02-29 2012-02-29 Thiophene derivative molecularly printed polymer formed by polymerization of thiophene derivatives and the use of this polymer for selectively determined and controlled release of adenosine 5'-triphosphate(ATP)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL398275A1 PL398275A1 (en) 2013-09-02
PL220926B1 true PL220926B1 (en) 2016-01-29

Family

ID=48048656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL398275A PL220926B1 (en) 2012-02-29 2012-02-29 Thiophene derivative molecularly printed polymer formed by polymerization of thiophene derivatives and the use of this polymer for selectively determined and controlled release of adenosine 5'-triphosphate(ATP)

Country Status (2)

Country Link
GB (1) GB2503064B (en)
PL (1) PL220926B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL422854A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-25 Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Molecularly imprinted polymer by means of p-synephrine and selective chemosensor for electrochemical marking of p-synephrine with a layer of the molecularly imprinted polymer as the recognizing unit

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL223094B1 (en) * 2013-06-03 2016-10-31 Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Novel bis(2,2'-bitienylo)methane and its method for manufacture, the layer of molecularly imprinted polymer, method for its preparation and its use for the selective detection and nitro-aromatic compounds

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5007905B2 (en) * 2007-08-29 2012-08-22 公立大学法人大阪府立大学 Sensor with polymer with molecular template

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL422854A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-25 Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Molecularly imprinted polymer by means of p-synephrine and selective chemosensor for electrochemical marking of p-synephrine with a layer of the molecularly imprinted polymer as the recognizing unit

Also Published As

Publication number Publication date
PL398275A1 (en) 2013-09-02
GB201302943D0 (en) 2013-04-03
GB2503064A (en) 2013-12-18
GB2503064B (en) 2020-01-01
GB2503064A8 (en) 2014-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Two-dimensional porphyrin-based covalent organic framework: A novel platform for sensitive epidermal growth factor receptor and living cancer cell detection
Yang et al. Electrochemical biosensor based on three-dimensional reduced graphene oxide and polyaniline nanocomposite for selective detection of mercury ions
Pietrzyk et al. Molecularly imprinted poly [bis (2, 2′-bithienyl) methane] film with built-in molecular recognition sites for a piezoelectric microgravimetry chemosensor for selective determination of dopamine
Huynh et al. Cytosine derivatized bis (2, 2′-bithienyl) methane molecularly imprinted polymer for selective recognition of 6-thioguanine, an antitumor drug
Pietrzyk et al. Melamine acoustic chemosensor based on molecularly imprinted polymer film
Pietrzyk et al. Molecularly imprinted polymer (MIP) based piezoelectric microgravimetry chemosensor for selective determination of adenine
Torkashvand et al. Fabrication of an electrochemical sensor based on computationally designed molecularly imprinted polymer for the determination of mesalamine in real samples
Gupta et al. Graphene and Co-polymer composite based molecularly imprinted sensor for ultratrace determination of melatonin in human biological fluids
Wester et al. Simultaneous detection of morphine and codeine in the presence of ascorbic acid and uric acid and in human plasma at nafion single-walled carbon nanotube thin-film electrode
Dabrowski et al. Early diagnosis of fungal infections using piezomicrogravimetric and electric chemosensors based on polymers molecularly imprinted with D-arabitol
Aswini et al. Molecularly imprinted poly (4-amino-5-hydroxy-2, 7-naphthalenedisulfonic acid) modified glassy carbon electrode as an electrochemical theophylline sensor
Regasa et al. Development of molecularly imprinted conducting polymer composite film-based electrochemical sensor for melamine detection in infant formula
Huynh et al. Electrochemically synthesized molecularly imprinted polymer of thiophene derivatives for flow-injection analysis determination of adenosine-5′-triphosphate (ATP)
Li et al. A sensitive non-enzyme sensing platform for glucose based on boronic acid–diol binding
CN102768232B (en) Method for producing sildenafil molecular imprinting membrane electrochemical sensor (MIES)
Wang et al. Graphene nanostructures with plasma polymerized allylamine biosensor for selective detection of mercury ions
Ratautaite et al. Evaluation of the interaction between SARS-CoV-2 spike glycoproteins and the molecularly imprinted polypyrrole
Kumar et al. Molecularly imprinted hornlike polymer@ electrochemically reduced graphene oxide electrode for the highly selective determination of an antiemetic drug
Mintz Hemed et al. On-demand, reversible, ultrasensitive polymer membrane based on molecular imprinting polymer
Wojnarowicz et al. An electropolymerized molecularly imprinted polymer for selective carnosine sensing with impedimetric capacity
Prasad et al. Development of molecularly imprinted polymer nanoarrays of N-acryloyl-2-mercaptobenzamide on a silver electrode for ultratrace sensing of uracil and 5-fluorouracil
Regasa et al. Novel multifunctional molecular recognition elements based on molecularly imprinted poly (aniline-co-itaconic acid) composite thin film for melamine electrochemical detection
Putra et al. Selective non-enzymatic uric acid sensing in the presence of dopamine: electropolymerized poly-pyrrole modified with a reduced graphene oxide/PEDOT: PSS composite
Luhar et al. An impedometric sensor based on boronic acid@ plastic chip electrode for sensitive detection of prostate cancer biomarker spermine
PL220926B1 (en) Thiophene derivative molecularly printed polymer formed by polymerization of thiophene derivatives and the use of this polymer for selectively determined and controlled release of adenosine 5&#39;-triphosphate(ATP)