von Julia Witt

Nanotoxizität ist ein neues Wissenschaftsgebiet [1, 2], das die Entwicklung geeigneter Hilfsmittel zur Bestimmung von Nanoobjekten wie metallischen Nanopartikeln erfordert. Diese Hilfsmittel sollen Informationen über mögliche Wechselwirkungen zwischen Nanoobjekten und biologischen Systemen liefern. Unsere Arbeiten konzentrieren sich auf die Entwicklung des NAIM-Konzept (engl. von Nanoparticle Imprinted Matrices) für die selektive Erkennung von Nanopartikeln durch eine Polymermatrix. Nanopartikel werden als Platzhalter (Template) verwendet (Abbildung 1a), um einen formgetreuen Abdruck in einem dünnen organische Film auf einer festen Unterlage zu erzeugen (Abbildung 1b). Nach dem Herauslösen der Nanopartikel (Abbildung 1c) ist das Matrizenmaterial selektiv für eine Wiederaufnahme von Nanopartikeln mit der gleichen Größe und der gleichen Oberflächenfunktionalität (Abbildung 1d). Die geprägten Matrizen können als Sensormaterial für die Speziation von Nanopartikeln zum Einsatz kommen (Abbildung 1e), konzeptionell ähnlich wie die bereits bekannten molekular geprägte Polymere (engl. Molecular Imprinted Polymers, MIP) [3, 4]. Solche neuen analytischen Zugänge für die Analyse von Nanopartikeln besitzen eine zunehmende Bedeutung, da die Toxizität der Nanopartikeln von deren Größe, Oberflächenfunktionalität und Elementzusammensetzung abhängig ist [5, 6].

In Kooperation mit der Gruppe von Daniel Mandler (Hebrew University Jerusalem) veröffentlichten wir erstmals Nanopartikel geprägte Matrizen in Kombination mit einer elektrochemischer Detektion von NP [7]. Das neue Sensorprinzip konnte am Beispiel eines Polyanilinfilms demonstriert werden, der als extrem dünner Film zusammen mit Templat Gold-Nanopartikeln mit Hilfe des Langmuir-Blodgett-Verfahren auf ein leitfähiges Glas übertragen wurde. Nach der Elektrooxidation der Gold-Nanopartikel konnten die entstandenen Hohlräume in dem Film detektiert und zur Wiederaufnahmer anderer Nanopartikel genutzt werden. Zur Zeit erweiterten wir das NIP Konzept auf andere Matrizen und Nanopartikel-Systeme und entwickeln neue Methoden für die Bildung der Matrizen.

Langmuir-Blodget-Transfer, Röntgenphotoelektronenmikroskopie, Voltammetrie, Rasterelektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie

S. A. Samuel, G. Wittstock
Covalent Modification of Nanoparticle-Imprinted Matrices for Selective Nanoparticle Recognition ChemElectroChem 2023, 19, e202300173/1-9. Abstract & Link (open access)

J. Witt, D. Mandler, G. Wittstock
Nanoparticle-Imprinted Matrices as Sensing Layers for Size-Selective Recognition of Silver Nanoparticles
ChemElectroChem. 2016, 3, 2116-2124, Abstract & Link

M. Hitrik, Y. Pisman, G. Wittstock, D. Mandler
Speciation of Nanoscale Objects by Nanoparticle Imprinted Matrices
RSC Nanoscale 2016, 8, 13934-13943, Abstract & Link

M. Bosserdt, J. Erdőssy, G. Lautner, J. Witt, K.Köhler, N. Gajovic-Eichelmann, A. Yarman, G. Wittstock, F.W. Scheller, R.E. Gyurcsányi
Microelectrospotting as a new method for electrosynthesis of surface-imprinted polymer microarrays for protein recognition
Biosens. Bioelectron., 2015, 73, 123-129, Abstract & Link

J. Witt, D. Mandler, G. Wittstock
Magnetically Controlled Release of Dispersed Iron Oxide Nanoparticles from Imprinted Organic Thin Films
ECS Trans. 2015, 66, 1-7, Abstract & Link

S. Kraus-Ophir, J. Witt, G. Wittstock and D. Mandler
Nanoparticle-Imprinted Polymers for Size-Selective Recognition of Nanoparticles
Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 294-298, Abstract & Link

S. Kraus-Ophir, J. Witt, G. Wittstock and D. Mandler,
Nanopartikulär geprägte Polymere für die größenenselektive Erkennung von Nanopartikeln,
Angew. Chem., 2014, 126, 300-304, Abstract & Link

[1] Colvin, V. L. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1166-1170.
[2] Nel, A.; Xia, T.; Mädler, L.; Li, N. Science 2006, 311, 622-627.
[3] Haupt, K. Analyst 2001, 126, 747-756.
[4] Piletsky, S. A.; Turner, A. P. F. Electroanalysis 2002, 14, 317-323.
[5] Leroueil, P. R.; Hong, S.; Mecke, A.; Baker, J. R.; Orr, B. G.; Banaszak Holl, M. M. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 335-342.
[6] Bantz, C.; Koshkina, O.; Lang, T.; Galla, H.-J.; Kirkpatrick, C. J.; Stauber, R. H.; Maskos, M. Beilstein J. Nanotechnol. 2014, 5, 1774-1788.
[7] Kraus-Ophir, S.; Witt, J.; Wittstock, G.; Mandler, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 294-298.