|
|
Novel organic materials for bioelectronic applications
Tumová, Šárka ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Humpolíček,, Petr (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
This thesis is dedicated to material research focused on the field of organic bioelectronics. It aims to characterize and optimize novel materials for the future generation of bioelectronic transistor devices. Such devices are introduced first. Materials that are often used as their active layer and the challenges they bring and which this thesis addresses are mentioned. The attention is focused mainly on PEDOT:PSS, which is one of the most studied and most promising materials for bioelectronics. But despite all its advantageous properties, this material exhibits insufficient biocompatibility. This thesis discusses the possibilities of how to overcome such a drawback and shows approaches that have already been used for this. The specific PEDOT:PSS material modifications are then designed and implemented in the experimental part, aiming to provide a novel material suitable for bioelectronic applications that would represent an improved substitute for PEDOT:PSS, especially with regard to its biocompatibility. First, the modification of the PEDOT:PSS surface with the RGD peptide is shown, targeting the optimization of interactions of material with living cells. The immobilization of the peptide to the polymer surface was achieved using a photochemical approach and the sulfo-SANPAH molecule. The efficiency of such surface modification was studied using several methods, and its effect on the biocompatibility of the material was investigated by an MTT test. The experimental part further deals with the characterization and optimization of PEDOT:DBSA. To enhance its long-term stability, the cross-link using cross-linker DVS and GOPS was studied. The process involving molecule GOPS was investigated in detail, determining the optimal amount of such a dopant to obtain the stable PEDOT:DBSA thin film, its impact on the electrical properties of the resultant material, the effect of temperature on GOPS activity and the mechanism of cross-link. The electrical properties of studied materials were subsequently optimized using sulphuric acid post-treatment. The long-term stability of prepared films in an aqueous environment was examined by a delamination test, their biocompatibility was studied using the MTT test, and their electrical properties were investigated by the four-point probe method. To reveal the potential of proposed thin films for bioelectronic transistor applications, they were used as active layers of model devices and their performance was observed. The last chapter of the experimental part is devoted to the preparation of a conductive PEDOT:PSS hydrogel using DBSA molecule. The aim of this work was to prepare stable, easy-to-handle structures and to design a platform for their reliable electrical characterization. The rheology measurement was used to determine the optimal amount of DBSA leading to the formation of desired structure and to investigate the dependence of the mechanical properties of the hydrogel on its composition. Afterwards, the optimization of the platform for electrical measurement was conducted. The suitability of the interdigitated electrode system was studied together with the optimal electrode material. The platform was modified to prevent extensive evaporation of the dispersion medium from the hydrogel and to achieve system equilibrium. The appropriateness of the proposed platform was tested by long-term measurement of the I-V characteristics of the studied hydrogel.
|
|
|
Pokročilé materiály pro organickou bioelektroniku
Sedlák, Jiří ; Salyk, Ota (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá zkoumáním materiálu PEDOT:DBSA pro možné využití v organické bioelektronice. Nejprve byl standardizován postup pro přípravu vrstev látky PEDOT:DBSA o požadované tloušťce a byla sledována závislost tloušťky na vodivost materiálu. Následně byl testován vliv teplotní stabilizace a látek EG, DMSO a H2SO4 na vodivost připravených vrstev. Pro zvýšení vodivosti byly testovány dva principy. Prvním byl princip přídavku látek jako dopantů do kapalných roztoků polymeru. Druhým způsobem přípravy vzorků byla metoda sekundárního ošetření již připravených vrstev čistého PEDOT:DBSA. Všechny připravené polymerní vrstvy byly charakterizovány pomocí čtyřbodové analýzy a profilometrie.
|
|
|
Nové organické polovodiče pro bioelektroniku
Malečková, Romana ; Salyk, Ota (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá charakterizací nového organického polovodivého polymeru PEDOT:DBSA pro použití v bioelektronických zařízeních. Dále se zabývá možnostmi úpravy jeho povrchu s cílem zvýšení jeho biokompatibility a stability ve vodném prostředí. Za tímto účelem byly tenké vrstvy organického polymeru síťovány dvěma síťovacími činidly – GOPS a DVS. Pomocí delaminačního testu byla studována schopnost těchto činidel zamezit vyplavování některých frakcí tenkých vrstev polymeru ve vodném prostředí a schopnost propojit molekuly polymeru mezi sebou, stejně tak jako se skleněným substrátem. Následně byl studován vliv těchto činidel na vlastnosti tenkých vrstev esenciálních pro správné fungování bioelektroniky, která by tyto vrstvy využívala, a to měřením kontaktního úhlu a pomocí čtyřbodové sondy. Síťovaný i originální materiál byl použit jako aktivní vrstva v OECT, které byly charakterizovány měřením transkonduktance a objemové kapacitance. Ukázalo se, že PEDOT:DBSA je vhodný materiál pro použití v bioelektronice, ale jeho tenké vrstvy je třeba ve vodném prostředí stabilizovat. Činidlo DVS se pro tento účel jeví jako nevhodné, především kvůli nedostatečné stabilizaci povrchu filmu studovaného materiálu a také kvůli zvýšení hydrofility povrchu materiálu, tedy i zvýšení jeho tendence interagovat s vodou, v důsledku čehož dochází snadněji k degradaci těchto tenkých vrstev. Oproti tomu činidlo GOPS i přes jisté snížení vodivosti filmu dokázalo vrstvu polymeru dlouhodobě stabilizovat, a jeví se tak jako vhodný způsob stabilizace polymeru PEDOT:DBSA.
|
|
|
Novel organic materials for bioelectronic applications
Tumová, Šárka ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Humpolíček,, Petr (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
This thesis is dedicated to material research focused on the field of organic bioelectronics. It aims to characterize and optimize novel materials for the future generation of bioelectronic transistor devices. Such devices are introduced first. Materials that are often used as their active layer and the challenges they bring and which this thesis addresses are mentioned. The attention is focused mainly on PEDOT:PSS, which is one of the most studied and most promising materials for bioelectronics. But despite all its advantageous properties, this material exhibits insufficient biocompatibility. This thesis discusses the possibilities of how to overcome such a drawback and shows approaches that have already been used for this. The specific PEDOT:PSS material modifications are then designed and implemented in the experimental part, aiming to provide a novel material suitable for bioelectronic applications that would represent an improved substitute for PEDOT:PSS, especially with regard to its biocompatibility. First, the modification of the PEDOT:PSS surface with the RGD peptide is shown, targeting the optimization of interactions of material with living cells. The immobilization of the peptide to the polymer surface was achieved using a photochemical approach and the sulfo-SANPAH molecule. The efficiency of such surface modification was studied using several methods, and its effect on the biocompatibility of the material was investigated by an MTT test. The experimental part further deals with the characterization and optimization of PEDOT:DBSA. To enhance its long-term stability, the cross-link using cross-linker DVS and GOPS was studied. The process involving molecule GOPS was investigated in detail, determining the optimal amount of such a dopant to obtain the stable PEDOT:DBSA thin film, its impact on the electrical properties of the resultant material, the effect of temperature on GOPS activity and the mechanism of cross-link. The electrical properties of studied materials were subsequently optimized using sulphuric acid post-treatment. The long-term stability of prepared films in an aqueous environment was examined by a delamination test, their biocompatibility was studied using the MTT test, and their electrical properties were investigated by the four-point probe method. To reveal the potential of proposed thin films for bioelectronic transistor applications, they were used as active layers of model devices and their performance was observed. The last chapter of the experimental part is devoted to the preparation of a conductive PEDOT:PSS hydrogel using DBSA molecule. The aim of this work was to prepare stable, easy-to-handle structures and to design a platform for their reliable electrical characterization. The rheology measurement was used to determine the optimal amount of DBSA leading to the formation of desired structure and to investigate the dependence of the mechanical properties of the hydrogel on its composition. Afterwards, the optimization of the platform for electrical measurement was conducted. The suitability of the interdigitated electrode system was studied together with the optimal electrode material. The platform was modified to prevent extensive evaporation of the dispersion medium from the hydrogel and to achieve system equilibrium. The appropriateness of the proposed platform was tested by long-term measurement of the I-V characteristics of the studied hydrogel.
|
|
|
Pokročilé materiály pro organickou bioelektroniku
Sedlák, Jiří ; Salyk, Ota (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá zkoumáním materiálu PEDOT:DBSA pro možné využití v organické bioelektronice. Nejprve byl standardizován postup pro přípravu vrstev látky PEDOT:DBSA o požadované tloušťce a byla sledována závislost tloušťky na vodivost materiálu. Následně byl testován vliv teplotní stabilizace a látek EG, DMSO a H2SO4 na vodivost připravených vrstev. Pro zvýšení vodivosti byly testovány dva principy. Prvním byl princip přídavku látek jako dopantů do kapalných roztoků polymeru. Druhým způsobem přípravy vzorků byla metoda sekundárního ošetření již připravených vrstev čistého PEDOT:DBSA. Všechny připravené polymerní vrstvy byly charakterizovány pomocí čtyřbodové analýzy a profilometrie.
|
|
|
Nové organické polovodiče pro bioelektroniku
Malečková, Romana ; Salyk, Ota (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá charakterizací nového organického polovodivého polymeru PEDOT:DBSA pro použití v bioelektronických zařízeních. Dále se zabývá možnostmi úpravy jeho povrchu s cílem zvýšení jeho biokompatibility a stability ve vodném prostředí. Za tímto účelem byly tenké vrstvy organického polymeru síťovány dvěma síťovacími činidly – GOPS a DVS. Pomocí delaminačního testu byla studována schopnost těchto činidel zamezit vyplavování některých frakcí tenkých vrstev polymeru ve vodném prostředí a schopnost propojit molekuly polymeru mezi sebou, stejně tak jako se skleněným substrátem. Následně byl studován vliv těchto činidel na vlastnosti tenkých vrstev esenciálních pro správné fungování bioelektroniky, která by tyto vrstvy využívala, a to měřením kontaktního úhlu a pomocí čtyřbodové sondy. Síťovaný i originální materiál byl použit jako aktivní vrstva v OECT, které byly charakterizovány měřením transkonduktance a objemové kapacitance. Ukázalo se, že PEDOT:DBSA je vhodný materiál pro použití v bioelektronice, ale jeho tenké vrstvy je třeba ve vodném prostředí stabilizovat. Činidlo DVS se pro tento účel jeví jako nevhodné, především kvůli nedostatečné stabilizaci povrchu filmu studovaného materiálu a také kvůli zvýšení hydrofility povrchu materiálu, tedy i zvýšení jeho tendence interagovat s vodou, v důsledku čehož dochází snadněji k degradaci těchto tenkých vrstev. Oproti tomu činidlo GOPS i přes jisté snížení vodivosti filmu dokázalo vrstvu polymeru dlouhodobě stabilizovat, a jeví se tak jako vhodný způsob stabilizace polymeru PEDOT:DBSA.
|
host ::
RSS.