Riassunto analitico
I politiofeni sono parte della famiglia dei polimeri conduttori. Sono estremamente popolari oggigiorno per le loro promettenti applicazioni nel campo delle celle solari a base organica. La loro reattività è ben nota, e un grande numero di reazioni per la loro funzionalizzazione è disponibile in letteratura. La possibilità di modificare questi politiofeni con una vasta libreria di vari gruppi funzionali apre la porta a numerose applicazioni.
Sono stati sintetizzati due politiofeni funzionalizzati con biomolecole, uno recante come sostituente in catena laterale l'amminoacido cisteina, l'altro un'anilina che serve come ponte per l'aggangio dell'enzima laccasi.
La presenza della cisteina nella catena laterale del polimero conferisce al politiofene un'elevata attività di dicroismo circolare. Il segno dell'assorbimento è legato alla chiralità dell'amminoacido cisteina. La lunghezza d'onda del picco di dicroismo circolare corrisponde a quella dell'assorbimento degli anelli politiofenici della catena principale, ad indicare che il dicroismo è dovuto ad un arrangiamento elicoidale del polimero. Questa struttura elicoidale è promossa dagli amminoacidi in catena laterale, e la chiralità del sostituente influenza la direzione dell'elica.
Questo polimero conduttore chirale e la sua struttura elicoidale allo stato solido sono un materiale molto appropriato per lo studio della conduzione dello spin elettronico all'interno di molecole organiche (come descritto dall'effetto di Chiral Induced Spin Selectivity).
Il polimero sostituito con l'anello anilinico è stato pensato per un utilizzo all'interno di applicazioni bio-sensoristiche. Il monomero tiofenico sostituito è elettropolimerizzato direttamente sulla superficie dell'elettrodo, e la presenza dell'anilina permette il legame diretto dell'enzima laccasi con il polimero e la superficie. L'enzima catalizza l'ossidazione di fenoli e polifenoli, e il prodotto dell'ossidazione può essere ridotto alla superficie dell'elettrodo a dare un segnale elettrochimico proporzionale alla concentrazione di analita.
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Abstract
Polythiophenes are part of the family of conductive polymers. They are extremely popular nowadays for their promising applications in the organic solar cells. Their reactivity is very well established, and a large number of reaction for their modification is available in the literature. The possibility of tailoring these polythiophenes with a large library of different functional groups opens the door to a great number of possible applications.
Two bio-functionalized polythiophenes have been synthesized, one bearing a cysteine aminoacid, the other an aniline ring acting as a linker for a laccase enzyme.
The presence of the cysteine aminoacid in the side-chain of the polymer backbone gives to the polythiophene a very large circular dichroism activity, and the sign of the effect is related to the chirality of the attached aminoacid. The wavelenght of the CD effect is in the absorption zone of the thiophene rings, which is a strong proof to the presence of helicoidal arrangement of the polymer backbone in the polymer aggregates. The helicoidal structure is promoted by the side-chain aminoacid, and the chirality of the substituent influence the direction of the helix.
This chiral conductive polymer and the helical structures that are present in its solid state are a perfect material to study the spin-conduction inside organic molecules (such as the Chiral Induced Spin Selectivity effect).
The aniline substituted polymer has been designed to be used for bio-sensing applications. The thiophene substituted monomer is electropolymerized directly on the electrode surface, and the presence of the aniline allows the direct linking of the laccase enzyme to the electrode surface. The laccase enzyme catalyses the oxidation of phenols and polyphenols, and the product of the oxidation can be reduced at the electrode surface to give a signal proportional to the analyte concentration.
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