Physicochemical characterization of polymers/biopolymers on metallic surfaces

Przeprowadzone w ramach pracy magisterskiej badania poświęcone były zagadnieniu adsorpcji surowiczej albuminy wołowej (BSA, ang. Bovine serum albumin) na powierzchniach metalicznych. Do analizy procesu adsorpcji BSA na powierzchni Au wybrano wieloparametrowy powierzchniowy rezonans plazmonów (MP-SPR) oraz mikrowagę kwarcową z monitorowaną dyssypacją energii (QCM D). Głównym celem badań było zweryfikowanie, czy te dwie różne techniki badawcze dadzą podobny wynik dla tych samych warunków eksperymentalnych i tego samego układu białko/powierzchnia Au. Analiza porównawcza uzyskanych wyników pozwoliła nie tylko na określenie efektywności immobilizacji BSA na powierzchni Au, ale również określenia stopnia hydratacji warstw białkowych.Wykazano, że proces adsorpcji BSA na powierzchni Au jest determinowany głównie przez oddziaływania elektrostatyczne. Efektywność procesu adsorpcji BSA silnie zależy zarówno od pH, jak również siły jonowej roztworu. Analiza porównawcza wyników uzyskanych przy pomocy metody akustycznej (QCM-D) oraz metody optycznej (MP-SPR) okazała się bardzo przydatnym narzędziem do określenia stopnia hydratacji warstw białkowych. Jak przewidywano, warstwy BSA na powierzchni Au charakteryzują się dużą zawartością wody stanowiącą ponad 60 % zaadsorbowanej masy.The research has been concerned to the phenomenon of protein adsorption on metallic surfaces. The adsorption of Bovine serum albumin (BSA) on Au surface has been chosen as a model system. The use of precise, analytical techniques such as multi-parametric surface plasmon resonance (MP-SPR) and quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) allowed us to determine the structure of the layers formed on a nanometric scale under precisely defined and controlled conditions (concentration, ionic strength, pH). A combination of QCM-D and MP-SPR complementary techniques has provided crucial information on the mechanisms behind the protein-Au surface interaction, protein structural changes and biomolecular rearrangements. Both the kinetics of BSA deposition and the maximum surface concentration were determined. The dependence of the maximum coverage on the pH, ionic strength and the experimental kinetic runs were quantitatively interpreted. It is shown that using the SPR measurements, one can determine the mechanisms of BSA adsorption, namely the reversibility and orientation of molecules at interfaces. Furthermore, from the comparison of the MP-SPR and QCM-D data we have estimated the hydration of the film on the Au surface