Μελέτη της προσρόφησης βιομορίων σε επίπεδες επιφάνειες

Abstract

The aim of this research work is to study the adsorption of biopolymers on flat surfaces. The investigation was carried out using the Surface Plasmon Resonance method or SPR, in the Condensed Matter Physics laboratory at the department of Physics in the University of Patras. The advantage of this method lies in the fact that it can monitor in real time any dynamic process, such as adsorption, at an interface. Initially, the adsorption of the protein Bovine Serum Albumin, BSA, and the polysaccharide Chondroitin Sulfate, CS, on pure gold surfaces was examined separately. Then, based on the opposite electric charge carried by these biopolymers at acidic pH, the construction of multilayer film composed of BSA and CS biomolecules was studied. BSA-CS multilayer films were constructed using the Layer-by-Layer technique, which is based on the sequential alternating adsorption of oppositely charged polyelectrolytes. Multilayer films consisting of different number of layers were prepared and their response was investigated by changing the pH value from acidic to neutral. Then, the effect of the time duration of the adsorption of each layer on the growth of the multilayer films was investigated. This was followed by an experiment in which the adsorption kinetics was recorded during the building of the BSA-CS multilayer film until saturation. This work makes it possible to expand the field of research to the study of other biopolymers that can be used in biological applications.

Σκοπός της ερευνητικής αυτής εργασίας είναι η μελέτη της προσρόφησης βιοπολυμερών σε επίπεδες επιφάνειες. Η διερεύνηση των φαινομένων πραγματοποιήθηκε με την μέθοδο της Διέγερσης Επιφανειακών Πλασμονίων ή SPR, στο εργαστήριο Φυσικής Συμπυκνωμένης Ύλης στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Το πλεονέκτημα της μεθόδου αυτής έγκειται στο γεγονός ότι μπορεί να καταγράψει σε πραγματικό χρόνο οποιαδήποτε δυναμική διεργασία, όπως η προσρόφηση, σε μία διεπιφάνεια. Αρχικά μελετήθηκε ξεχωριστά η προσρόφηση της πρωτεΐνης αλβουμίνη ορού βοοειδούς, BSA, και του πολυσακχαρίτη θειική χονδροϊτίνη, CS, σε επιφάνειες καθαρού χρυσού. Κατόπιν, στηριζόμενοι στο διαφορετικό ηλεκτρικό φορτίο που φέρουν τα βιοπολυμερή αυτά σε όξινο pH, εξετάστηκε η δημιουργία πολυστρωματικών υμενίων αποτελούμενων από τα βιοπολυμερή BSA και CS. Τα πολυστρωματικά υμένια BSA - CS δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνική στρώση-προς στρώση ή Layer-by-Layer, η οποία στηρίζεται στην διαδοχική εναλλασσόμενη προσρόφηση αντίθετα φορτισμένων πολυηλεκτρολυτών. Προετοιμάστηκαν πολυστρωματικά υμένια αποτελούμενα από διαφορετικό αριθμό στρωμάτων και διερευνήθηκε η απόκρισή τους αλλάζοντας το pH από όξινο σε ουδέτερο. Στην συνέχεια, διερευνήθηκε η επίδραση της χρονικής διάρκειας της προσρόφησης κάθε στρώματος στην ανάπτυξη των πολυστρωματικών υμενίων. Ακολούθησε ένα πείραμα στο οποίο καταγράφηκε η κινητική της προσρόφησης κατά την δόμηση του πολυστρωματικού υμενίου BSA – CS μέχρι κορεσμού.Η εργασία αυτή δίνει την δυνατότητα να διευρυνθεί το πεδίο έρευνας στην μελέτη και άλλων βιοπολυμερών τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βιολογικές εφαρμογές.