Методы и подходы к созданию сенсоров для детектирования биологически активных веществ и экотоксикантов с использованием спектроскопии комбинационного рассеяния

Значение материалов на основе металлов в современной науке сложно
переоценить. Металлы являются одними из самых распространённых
материалов на сегодняшний день как в области наук о материалах, так и в
технологических процессах благодаря их высокой прочности, долговечности,
проводимости и химической стойкости [1-5]. Поэтому они нашли широкое
применение в различных областях: начиная от строительных материалов [6],
закачивания электроникой [7], созданием имплантов [8], сенсорных систем
[9] и других областей [10, 11]. Однако, для практического использования
данных материалов, особенно в специфических областях, необходимо тонко
управлять свойствами металлических поверхностей [12-14]. Поверхностная
модификация — это процесс изменения состава поверхности материала, его
структуры и морфологии с сохранением его объемных и механических
свойств. Поверхностная модификация металлов органическими
функциональными группами способствует приданию целого ряда
специфических свойств, таких как биосовместимость,
гидрофильность/гидрофобность, биорепеллентность/биоадгезивность,
зарядовых характеристик и так далее.
На сегодняшний день существует ряд методов для модификации
поверхности металлов. Однако, условно их можно разделить на те, которые
приводят к образованию ковалентной связи между поверхностью и
органическими функциональными группами, и неспецифические или
нековалентные методы модификации [15]. Классическим примером
нековалентных методов модификации является самосборка органических
молекул на поверхности металлов [16-18]. Данный подход является
привлекательным для формирования органических слоев через образование
слабых электростатических или гидрофобных связей, обуславливающих
адгезию органических молекул. Наиболее часто используемыми реагентами
являются органофосфонаты, карбоновые кислоты, тиолы, дисульфиды и т.д.
[19, 20]. Однако, существует целый ряд ограничений для их повсеместного
распространения: умеренная стабильность (термическая, химическая и
механическая) [21, 22] и обратимость модификации, что ограничивает их
использование в агрессивных или биологических жидкостях из-за
возможности их замещения на другие молекулы.
Ковалентная модификация поверхности, в отличие от нековалентных
взаимодействий, позволяет получать химически стойкие в различных
условиях материалы [24-26]. Процесс модификации может легко
контролироваться с помощью методов инициирования, что сопровождается
высокой степенью синтетической гибкости для введения широкого ряда
функциональных групп для дальнейших трансформаций или взаимодействия
с требуемыми средами [27, 28]. Широкий круг методов создания ковалентной
связи с поверхностью берет свое начало как из классической органической,
так и неорганической химии. Однако, одним из решающих шагов в развитии
технологии и химии поверхностной модификации являлось открытие
реакции ковалентной модификации с использованием ароматических солей