Carbon based hybrid nanomaterials for electrochemical detection of neurotransmitters

Monen tutkimusryhmän tavoitteena on käyttää hiilipohjaisia antureita hermovälittäjäaineiden havaitsemiseksi in vitro olosuhteissa sekä viedä niitä kohti in vivo sovelluksia. Motivaatio tähän nousee sekä neurologisten että iän tuomien sairauksien kasvaneesta hoitotarpeesta. Tähänastiset hiilipohjaiset anturit eivät ole pystyneet riittävän herkkään ja valikoivaan hermovälittäjäaineiden havaitsemiseen. Lisäksi ne ovat myös alttiita biolikaantumiselle eivätkä näin ollen pysy vakaina pitkiä aikoja. Tässä työssä esitetään useita menetelmiä hiilipohjaisten hybridimateriaalien valmistamiseksi sekä niiden räätälöimiseksi hermovälittäjäaineiden luotettavaan havainnointiin. Työn hypoteesina on, että yhdistämällä hallitusti hiilen eri muotoja on mahdollista saavuttaa antureita, joita ei muuten ole mahdollista toteuttaa. Saavutettu suorituskyky on yhdistelmä hiilen eri muotojen parhaita ominaisuuksia. Tämän työn tavoitteet ovat seuraavat (i) esitellä uusia hiilipohjaisia hybridimateriaaleja ainutlaatuisilla ominaisuuksilla, (ii) tarjota syvällistä kemiallista ja rakenteellista tietoa näistä materiaaleista sekä (iii) todentaa, että näillä hiilihybridimateriaaleilla voidaan havaita dopamiinia (DA) fysiologisesti merkityksellisissä konsentraatioissa. Käyttämällä hybridirakenteita, kuten tetraedrillistä amorfista hiiltä (ta-C) sekä nikkeliä siemenkerroksena hiilinanokuitujen (CNF) kasvatuksessa, saavutetaan täysin erilainen morfologia ja ominaisuudet kuin käyttämällä perinteistä, pelkkää nikkeliä sisältävää siemenkerrosta. Tämä sallii materiaalien räätälöinnin nanoskaalassa ja mahdollistaa räätälöityjen 3D hybridirakenteiden valmistuksen kohdennettuihin sovelluksiin. On huomionarvoista, että tässä työssä valmistetuissa hiilipohjaisissa antureissa ei käytetä kriittisiä materiaaleja (kuten platinaa).