Ein Gespür für "Gefahr!"
Die wachsende Bedrohung durch den internationalen Terrorismus unterstreicht die Notwendigkeit, hochempfindliche und genaue "intelligente" Sensoren zu entwickeln, die gefährliche Gase, insbesondere stickstoffhaltige ringförmige Verbindungen wie sie etwa in Standard-TNT-Sprengstoffen (2,4-Dinitrotoluol, 1,3-Dinitrobenzol oder 2,4-TNT) vorkommen, nachweisen können. Zur Realisierung dieses Ziels initiierten europäische Forscher das Projekt DETEX ("(Development of a "Tandem" chemosensor system based on both highly selective and highly sensitive innovative materials: Application to ultra-trace detection of EXplosives"). Sie wollten ein System entwickeln, dass schon Spuren gefährlicher Materialien nachweisen kann und gleichzeitig weniger Fehlalarme erzeugt. Man ging davon aus, dass mit Hilfe eines verstärkenden fluoreszierenden Polymers (amplifying fluorescent polymer, AFP) ein höchst empfindlicher Nachweis zu bewerkstelligen sein müsste. Die Wissenschaftler vereinten ein verstärkendes fluoreszierendes Polymer mit einem molekular geprägten Polymer (molecularly imprinted polymer, MIP), einem höchst selektiven Sensormaterial. Verstärkende fluoreszierende Polymere sind fluoreszierende sensorische Materialien, die eine Signalverstärkung oder eine verstärkte Reaktion erzeugen, wenn sie bestimmten Substanzen in Wechselwirkung treten. Molekular geprägte Polymere sind maßgeschneiderte Polymere, die Bindungsstellen für spezielle Moleküle (z. B. eine stickstoffhaltige ringförmige Verbindung) mit relativ hoher Spezifität, und das bei niedrigen Kosten, bilden. Dieser Vorgang erinnert etwas an ein Schloss, in das ein bestimmter Schlüssel passt. Die DETEX-Forscher gestalteten und synthetisierten etliche molekular geprägte Polymere, wobei sie das Ziel der Vorkonzentrierung von Dämpfen vor dem Nachweis, gefolgt von einer selektiven Bindung an in TNT vorhandene aromatische Stickstoffverbindungen, hatten. Überdies synthetisierten sie verstärkende fluoreszierende Polymere, die bei hohen Temperaturen und in zerstörerischen chemischen Umgebungen stabil sind. In Anlehnung an Systemdesign und Systemintegration charakterisierten die Wissenschaftler die Leistung in Hinsicht auf die vorhergehend genannten Eigenschaften sowie Reproduzierbarkeit und Ansprechzeit. Sie analysierten außerdem Substanzen, von denen Fehlalarme ausgehen könnten, um das Design noch weiter zu optimieren. DETEX gelang somit die Bereitstellung eines neuartigen Chemosensors für Sprengstoffe oder Drogen, der vor der Detektion eine Vorkonzentration und Filterung von Dampfmolekülen vornehmen kann. Das System bewies eine hervorragende Empfindlichkeit und Selektivität bei geringen Kosten. Und diese Technik wird auch für zahlreiche weitere Anwendungen im Bereich Gasnachweis nutzbringend sein.
