Charakterizace nového vodivého hydrogelu pro bioelektronické aplikace

Abstract

Cílem této bakalářské práce bylo vypracovat rešerši na téma bioelektronika, vodivé polymery a hydrogely s uplatněním v bioelektronice. Cílem experimentální části bylo charakterizovat mechanické a elektrické vlastnosti, prozkoumat morfologii a zjistit míru botnání materiálu Poly(3,4 - ethylendioxythiofen):Uhlíkové nanotrubičky (PEDOT:CNT) a jak množství sušiny ovlivňuje vlastnosti dané vlastnosti tohoto materiálu. Celkem byly zkoumány tři materiály, které se lišili pouze v obsahu sušiny (201A – 2,1 %, 201B – 4,0 %, 201C – 4,2 %). Dále také vytvořit hydrogel na bázi Poly(3,4 – ethylendioxythiofen):polystyren sulfonát/dodecylbenzosulfonát (PEDOT:PSS/DBSA), který byl dopován materiálem PEDOT:CNT a prozkoumat stejné vlastnosti, jako v případě PEDOT:CNT. Závěrem bylo určit, zda se jedná o materiál vhodný k aplikaci v bioelektronice. Jako reference byl použit hydrogel PEDOT:PSS/DBSA. Bylo zjištěno, že materiál PEDOT:CNT vykazuje vhodné vlastnosti pro aplikaci v bioelektronice při použití, jako dopant do hydrogelu na bázi PEDOT:PSS/DBSA. V čisté podobě jej není vhodné používat pro přímou aplikaci na tkáň, neboť se snadno rozpadá. Naproti tomu hydrogel PEDOT:PSS/DBSA/CNT vykazuje skvělé mechanické vlastnosti pro aplikaci na tkáň, dobrou morfologii a z hlediska elektrické vodivosti předčil referenční materiál.

The objective of this bachelor's thesis was to conduct research on bioelectronics, with a particular focus on conducting polymers and hydrogels that have applications in bioelectronics. The objective of the experimental section was to characterise the mechanical and conductive properties of Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Carbon nanotubes (PEDOT:CNT), in addition to studying its morphology and swelling behaviour. Furthermore, the impact of the moisture content on the same properties was investigated. There were three types of pure material, based on the content of dry matter (201A – 2,1 %, 201B – 4,0 %, 201C – 4,2 %). The subsequent objective was to formulate a hydrogel based on poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate/dodecylbenzene sulfonate PEDOT:PSS/DBSA, which was doped with PEDOT:CNT, with the aim of investigating the properties of the hydrogel in a manner analogous to that of PEDOT:CNT. The objective of the present study was to determine if the suitability of the material is suitable for utilisation in bioelectronics. As reference PEDOT:PSS/DBSA based hydrogel was used. Research findings have indicated that the material PEDOT:CNT has the potential to be utilised in bioelectronics as a dopant for PEDOT:PSS/DBSA-based hydrogels. The substance in its pure form has limited potential due to its tendency to disintegrate easily. In contrast, the PEDOT:PSS/DBSA/CNT-based hydrogel demonstrates exceptional mechanical properties, rendering it well-suited for utilisation on body tissue. It exhibits a remarkable morphology that facilitates interaction with tissue cells and exhibits superior conductive properties in comparison to the reference material.