Entwicklung von piezoresistiven Chemo- und Biosensoren auf der Basis von stimuliresponsiven Hydrogelen

Ohne zuverlässige Chemo- und Biosensoren wären beispielsweise dieÜberwachung von Prozessparametern in der chemischen und biotechnologischenIndustrie, die Detektion von geringsten Analytkonzentrationen in derbiomedizinischen Analytik oder die Spurenanalyse von Schadstoffenundenkbar. Neue Sensormaterialien wie stimuliresponsive Hydrogele spielenbei der Entwicklung neuer chemischer und biochemischer Sensoren eine immergrößere Rolle. Hydrogele sind "intelligente" hydrophile Polymernetzwerke, diein Abhängigkeit von spezifischen Stimuli quellen und entquellen können. InKombination mit piezoresistiven Drucksensoren wird dann der resultierendeQuelldruck in eine messbare Ausgangsspannung umgewandelt.In dieser Arbeit werden sowohl neuartige stimuliresponsive Hydrogele für dieDetektion von Ethanol in alkoholischen Getränken als auch zum Nachweis vongelöstem Ammoniak und Harnstoff für biotechnologische Prozesse vorgestellt.Nach der gezielten Synthese und Funktionalisierung der Gele werden zunächstdie Quelleigenschaften in freier Quellung untersucht. Im Mittelpunkt derCharakterisierung stehen dabei sensorisch relevante Eigenschaften wiebeispielsweise das Quellverhalten in Abhängigkeit vom jeweiligen Stimulus.Im nächsten Schritt werden piezoresistive Hydrogelsensoren aufgebaut undvermessen. Dabei werden wichtige Sensoreigenschaften wie der sensitiveMessbereich, Nachweisgrenzen oder Querempfindlichkeiten detailliert untersuchtund die Sensorkonzepte hinsichtlich ihres Anwendungspotenzials bewertet.