Original title: Studium a vývoj organických bioelektronických zařízení
Translated title: Study and development of organic bioelectronic devices
Authors: Marková, Aneta ; Humpolíček, Petr (referee) ; Glowacki, Eric Daniel (referee) ; Vala, Martin (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2023
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract: [eng] [cze]
Cílem této práce bylo vyvinout organický elektrochemický tranzistor (OECT) a organickou elektronickou iontovou pumpou (OEIP) pro využití v oblasti biomedicínských aplikací. Vývoj OECT byl realizován pomocí materiálového výzkumu a designu zařízení, a studia jejich vlivu na charakteristické parametry. Nejprve byla vyvinuta metoda přípravy vrstvy organického polovodiče na bázi PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylendioxythiofen):poly(styrensulfonát) umožňující vytvářet dostatečně vodivé a stabilní vrstvy pro použití v podmínkách kultivace živočišných buněk. Následně byl zkoumán vliv změny designu a parametrů dílčích částí na transkonduktanci OECT. Výsledkem těchto studií byl OECT s transkonduktancí 108 mS. Tato hodnota patří mezi jednu z nejvyšších doposud publikovaných hodnot, navzdory tomu, že byl použit PEDOT:PSS s nižší vodivostí. V další části byly vyvíjeny zařízení pro studium výměny nebo transportu iontů v OECT a OEIP. Tato zařízení byla připravena a modifikována tak, aby je bylo možné elektricky řídit a monitorovat, a současně také sledovat změny koncentrace iontů pomocí absorbance a fluorescence. V obou případech byla potvrzena korelace mezi daty získanými optickou cestou a daty z elektrické odezvy. V obou případech byly vyvinuty vhodné systémy a ověřen koncept možnosti nezávislé detekce výměny iontů. The aim of this work was to develop an organic electrochemical transistor (OECT) and an organic electronic ion pump (OEIP) for use in biomedical applications. The development of OECT was carried out using material research and device design and the study of their influence on characteristic parameters. First, a method of preparing an organic semiconductor layer based on PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) was developed, allowing the creation of sufficiently conductive and stable layers for use in animal cell culture conditions. Subsequently, the effect of changing the design and parameters of the device components on the transconductance of the OECT was investigated. The result of these studies was an OECT with a transconductance of 108 mS. This value is one of the highest published values so far, despite the fact that PEDOT:PSS with lower conductivity was used. In the next part, devices were developed to study ion exchange or transport in OECT and OEIP. These devices were prepared and modified so that they could be electrically controlled and monitored while also monitoring changes in ion concentration using absorbance and fluorescence. In both cases, the correlation between the optically acquired data and the electrical response data was confirmed. In both cases, suitable systems were developed and the concept of independent detection of ion exchange was verified.
Keywords: Bioelektronika; biosenzory; iontově výměnné membrány.; OECT; OEIP; organická elektronická iontová pumpa; organický elektrochemický tranzistor; PEDOT:PSS; polo/vodivé polymery; senzory; Bioelectronics; biosensor; conducting polymer; ion exchange membrane.; OECT; OEIP; organic electrochemical transistor; organic electronic ion pump; PEDOT:PSS; sensor

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/260628

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-781086


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses