SERS assessment of carbamazepine in methanol, chloroform and patient samples using AU sensors with optimized surface nanostructrure

The subject of the present work is the quantitative evaluation of the concentration of carbamazepine, a widespread anti-epileptic drug, in different solutions. Starting from simple solutions, the research moved towards the real case, with the aim of achieving the therapeutic drug monitoring. The technique used for the assessment of carbamazepine concentration was Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS). The first part of the thesis is dedicated to the theoretical part. Some insight is given about the production of the sensors. Then the theory of Raman spectroscopy and SERS effect are quickly illustrated. The second part deals with the experimental work. Solutions of carbamazepine in methanol and in chloroform were analysed. Extract in methanol from plasma, an intermediate solution obtained in hospital laboratories, was then considered and great attention was given to the prob-lems arising from the analysis of this kind of sample. The experimental work continued analysing the sensors. The production method was modified in order to obtain substrates able to overcome the problems found. The new sensors were characterized optically and morphologically. A simple model was built to explain the effect of the new production method on the substrates. The SERS performance of the sensors was analysed and the optimal sensors were selected to perform the measures on the extract from plasma, reaching promising results.

L'oggetto del presente lavoro è la valutazione quantitativa della concentrazione di carbamazepina, un farmaco antiepilettico molto diffuso, in diverse soluzioni. Partendo da soluzioni semplici, la ricerca si è spostata verso il caso reale, con l'obiettivo di conseguire il monitoraggio terapeutico del farmaco. La tecnica utilizzata per la valutazione della concentrazione di carbamazepina è stata la Raman Enhanced Surface Spectroscopy (SERS). La prima parte della tesi è dedicata alla parte teorica. Viene fornita una certa conoscenza circa la produzione dei sensori. Poi la teoria della spettroscopia Raman e dell'effetto SERS sono rapidamente riportati. La seconda parte riguarda il lavoro sperimentale. Sono state analizzate soluzioni di carbamazepina in metanolo e in cloroformio. Si è quindi preso in considerazione l'estratto in metanolo da plasma, una soluzione intermedia ottenuta nei laboratori ospedalieri, e una grande attenzione è stata data ai problemi derivanti dall'analisi di questo tipo di campione. Il lavoro sperimentale è continuato analizzando i sensori. Il metodo di produzione è stato modificato per ottenere substrati in grado di superare i problemi riscontrati. I nuovi sensori sono stati caratterizzati dal punto di vista ottico e morfologico. Un semplice modello è stato costruito per spiegare l'effetto del nuovo metodo di produzione sui substrati. La performance SERS dei sensori è stata analizzata e sono stati selezionati i sensori ottimali per eseguire le misure sull'estratto dal plasma, ottenendo risultati promettenti.