Entwicklung einer Strategie zur optischen Detektion von Anionen in Wasser mithilfe von oberflächenmodifizierten Goldnanopartikeln

Description: In diesem Forschungsvorhaben wird eine Strategie zur optische Detektion anorganischer Anionen in Wasser verfolgt, die auf der Immobilisierung bekannter Anionenrezeptoren auf der Oberfläche von wasserlöslichen Goldnanopartikeln beruht. In Abwesenheit der entsprechenden Analyte sollen diese Nanopartikel in Lösung in nicht-aggregierter Form vorliegen und aufgrund ihrer Größe eine Plasmonenresonanz aufweisen, welche der Lösung eine charakteristische Farbe verleiht. In Gegenwart geeigneter anorganischer Anionen soll es zu einer Farbveränderung der Lösung kommen, die auf eine Nanopartikelaggregation zurückzuführen ist. Diese Aggregation soll auf spezifische Wechselwirkungen zwischen den Rezeptoren auf der Oberfläche der Nanopartikel und ihren anionischen Substraten beruhen. Vorteile solcher Systeme sind die zu erwartende Nachweisempfindlichkeit als Konsequenz der multivalenten Wechselwirkungen, welche der Aggregation zugrunde liegenden, sowie die Nachweisselektivität, die durch die Art der oberflächengebundenen Rezeptoren kontrolliert werden kann. Als Anionenrezeptoren werden die in der eigenen Gruppe entwickelten anionenbindenden Cyclopeptide berücksichtig und eine Reihe weiterer beschriebener Rezeptortypen. Die Arbeiten zielen vornehmlich auf die Detektion typischer anionischer Bestandteile von Grund- oder Trinkwasser ab, z.B. von Sulfat-, Phosphat- und Chloridionen. Außerdem wird das toxische Arsenat als Analyt berücksichtigt. Systematische Untersuchungen, währenddessen die Zusammensetzung der Nanopartikeloberfläche sowie die Art der oberflächengebundenen Rezeptoren systematisch variiert werden, sollen zeigen, ob auf Basis dieses Konzepts Anionen in Wasser in relevanten Konzentrationen nachgewiesen können und das selektiv in Gegenwart potentiell störender Begleitstoffe. Auf diese Weise soll am Ende des Vorhabens abgeschätzt werden können, ob praktische Einsatzmöglichkeiten für solche Detektionssysteme realisierbar sind, z.B. zum schnellen qualitativen Nachweis von Arsenat in Trinkwasser.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Arsenat ? Phosphat ? Gold ? Getränk ? Trinkwasser ? Wasserinhaltsstoff ? Grundwasser ? Nanopartikel ? Forschungsprojekt ? Wasseroberfläche ? Wasserstand ? Anionen ?

Region: Rheinland-Pfalz

Bounding boxes: 7.5° .. 7.5° x 49.66667° .. 49.66667°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Finanzielle Förderung)
• Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachbereich Chemie. Fachrichtung Organische Chemie (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• University of Twente, MESA Institut for Nanotechnology (Mitwirkung)

Time ranges: 2016-01-01 - 2022-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Development of a strategy for the optical detection of anions in water by using surface-modified gold nanoparticles
  Description: A strategy will be developed in this research project for the optical detection of inorganic anions in water relying on the immobilization of known anion receptors on the surfaces of water-soluble gold nanoparticles. In the absence of their respective analytes, these nanoparticles will reside in solution in non-aggregated form and their size will give rise to a plasmon resonance causing the solution to exhibit a characteristic color. This color will change in the presence of suitable inorganic anions because of nanoparticle aggregation. Aggregation will be caused by specific interactions between the receptors bound to the surface of the nanoparticles and their anionic substrates. Advantages of such systems are the detection sensitivity, which is an effect of the multivalent interactions underlying nanoparticle aggregation and the detection selectivity, which can be controlled by the type of surface-bound receptor. Anion receptors that will be used will either be based on the anion-binding cyclopeptides developed in the own group or on other described types of receptors. The work will mainly aim at the detection of anionic water constituents typically present in drinking or ground water such as sulfate, phosphate, and chloride anions. In addition, toxic arsenate anions will also be considered as analytes. Systematic investigations involving the variation of surface composition of the nanoparticles and the type of bound receptor will show whether the concept underlying this project will allow the detection of anions in their relevant concentrations in water with sufficient selectivity even in the presence of potentially competing analytes. Thus, it should be possible to estimate at the end of the project whether practical applications exist for such detection systems, for example for the facile qualitative detection of arsenate in drinking water. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1118807

Status

Aktiv

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