Exploring the potential of the dip-coating process to control assembly of virus-based nanomaterials thin films on the substrate surfaces
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2021-08-24
Department
Major/Subject
Functional materials
Mcode
CHEM3025
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
54
Series
Abstract
The motivation for this thesis was the concern for the depletion of natural resources and the desire to find more responsible solutions for the development of new biomaterials. Plant viruses have attracted interest due to their safety and diverse structures. They serve as ideal platforms and building blocks for the creation of new nanomaterials. Dip-coating is a cost-effective and facile way to create nanomaterial thin films, however, the effect of the parameters to fully exploit the full potential of the coating process is not yet known. The aim of this work was to gain an understanding of potato virus A (PVA) thin film structures prepared by dip-coating, as previous research data on this cannot be found in the literature. In order to achieve the objectives of the work and to solve the research problems, potato virus A solutions prepared at the University of Helsinki were used in the study. The parameters to be studied in the coating process are the surface charge of the substrate, the effect of solution concentration and pH, as well as the different withdraw rates of the dip-coating. The structures of the resulting coatings were analysed with a Scanning Electron Microscope (SEM), an optical microscope, and an Atomic Force Microscope (AFM). The set objectives of the work were achieved, and the work showed the effect of different parameters on the structures and particle ordering of different PVA films obtained by dip-coating. Thus, the thesis provided a lot of new and interesting information about potato virus A nanomaterials made by dip-coating, which can be considered as very potential building blocks for various engineering applications. In addition, the work provided many reasons for further research to elucidate various findings.Tämän opinnäytetyön motivaationa toimi huoli luonnonvarojen vähenemisestä ja tahto löytää vastuullisempia ratkaisuja uusien biomateriaalien kehittämisen osalta. Etenkin kasvivirukset ovat herättäneet mielenkiintoa niiden turvallisuuden ja monimuotoisten rakenteiden ansiosta. Ne toimivat ihanteellisina alustoina ja rakennuspalikoina uusien nanomateriaalien luomiseen. Upotuspinnoitus on edullinen ja helppo tapa ohutkalvo nanomateriaalien luomiseen, mutta toistaiseksi kaikkien parametrien vaikutusta ei kuitenkaan tunneta täysin pinnoitusprosessin koko potentiaalin hyödyntämiseksi. Työn tavoitteena oli saada käsitys upotuspinnoituksella valmistettujen perunan A viruksen (potato virus A, PVA) ohutkalvo rakenteista, koska aiempaa tutkimustietoa tästä ei löydy kirjallisuudesta. Työn tavoitteisiin pääsemiseksi ja tutkimusongelmien ratkaisemiseksi käytettiin tutkimuksessa Helsingin yliopistossa valmistettuja perunan A-virusliuoksia. Tutkittavina parametreinä pinnoitusprosessissa toimivat alustan pinnan varautuneisuus, liuoksen pitoisuuden ja pH:n vaikutus sekä upotuspinnoituksen eri vetonopeudet. Tulokseksi saatujen pinnoitteiden rakenteita analysoitiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (Scanning Electron Microscope, SEM), optisella mikroskoopilla (optical microscope) ja atomivoimamikroskooppilla (Atomic Force Microscope, AFM). Työn asetetut tavoitteet saavutettiin ja työ osoitti eri parametrien vaikutuksen upotuspinnoituksella saatujen erilaisten PVA-kalvojen rakenteisiin ja partikkelien järjestyneisyyteen. Näin ollen, opinnäytetyöllä saatiin paljon uutta ja mielenkiintoista tietoa upotuspinnoituksella valmistetuista perunan A-virusnanomateriaaleista, joita voidaan pitää hyvinkin potentiaalisina rakennuspalikoina erilaisiin tekniikan sovelluksiin. Lisäksi työ antoi paljon aihetta jatkotutkimuksille erilaisten havaintojen selvittämiseksi.Description
Supervisor
Vapaavuori, JaanaThesis advisor
De, SwarnalokNguyen, Hoang
Keywords
plant-viruses as nanomaterials, plant-viruses, liquid crystals, dip-coating