التوليف بالموجات فوق الصوتية للبوليمرات المطبوعة جزيئيا (MIPs)
البوليمرات المطبوعة جزيئيا (MIPs) هي مستقبلات مصممة بشكل مصطنع مع انتقائية وخصوصية محددة مسبقا لبنية جزيء بيولوجي أو كيميائي معين. الموجات فوق الصوتية يمكن تحسين مسارات التوليف المختلفة للبوليمرات المطبوعة جزيئيا مما يجعل البلمرة أكثر كفاءة وموثوقية.
ما هي البوليمرات المطبوعة جزيئيا؟
البوليمر المطبوع جزيئيا (MIP) عبارة عن مواد بوليمرية ذات خصائص التعرف الشبيهة بالأجسام المضادة التي تم إنتاجها باستخدام تقنية البصمة الجزيئية. تنتج تقنية البصمة الجزيئية بوليمر مطبوع جزيئيا فيما يتعلق بجزيء مستهدف محدد. يحتوي البوليمر المطبوع جزيئيا على تجاويف في مصفوفة البوليمر الخاصة به مع تقارب للمحدد “قالب” جزيء. تتضمن العملية عادة بدء بلمرة المونومرات في وجود جزيء قالب يتم استخلاصه بعد ذلك ، تاركا وراءه تجاويف متكاملة. هذه البوليمرات لها تقارب للجزيء الأصلي وقد استخدمت في تطبيقات مثل الفصل الكيميائي أو الحفز أو المستشعرات الجزيئية. يمكن مقارنة الجزيئات المطبوعة الجزيئية بالقفل الجزيئي ، الذي يطابق المفتاح الجزيئي (ما يسمى جزيء القالب). تتميز البوليمرات المطبوعة جزيئيا (MIPs) بمواقع ربط مصممة خصيصا تتطابق مع جزيئات القالب في الشكل والحجم والمجموعات الوظيفية. القفل " – مفتاح" يسمح باستخدام البوليمرات المطبوعة الجزيئية لمختلف التطبيقات ، حيث يتم التعرف على نوع معين من الجزيئات وربطها بالقفل الجزيئي ، أي البوليمر الجزيئي المطبوع.
يوضح الرسم التخطيطي مسار البصمة الجزيئية للسيكلوديكسترين لإعداد مستقبلات مخصصة.
دراسة وصورة: هيشيا وآخرون 2003
تحتوي البوليمرات المطبوعة جزيئيا (MIPs) على مجال واسع من التطبيقات وتستخدم لفصل وتنقية جزيئات بيولوجية أو كيميائية محددة بما في ذلك الأحماض الأمينية والبروتينات ومشتقات النوكليوتيدات والملوثات وكذلك الأدوية والمواد الغذائية. تتراوح مجالات التطبيق من الفصل والتنقية إلى أجهزة الاستشعار الكيميائية والتفاعلات التحفيزية وتوصيل الأدوية والأجسام المضادة البيولوجية وأنظمة المستقبلات. (راجع فاسابولو وآخرون 2011)
على سبيل المثال ، يتم استخدام تقنية MIP كتقنية استخراج دقيقة في المرحلة الصلبة لتشغيل وتنقية الجزيئات المشتقة من القنب مثل CBD أو THC من مستخلص الطيف الكامل من أجل الحصول على عزلات القنب ونواتج التقطير.
UP400St – معالج بالموجات فوق الصوتية قوي 400 واط للتطبيقات الكيميائية
التوليف بالموجات فوق الصوتية للجزيئات المطبوعة جزيئيا
اعتمادا على نوع الهدف (القالب) والتطبيق النهائي ل MIP ، يمكن تصنيع MIPs بتنسيقات مختلفة مثل الجسيمات الكروية بحجم النانو والميكرون أو الأسلاك النانوية أو قضبان النانو أو الخيوط النانوية أو الأغشية الرقيقة. من أجل إنتاج شكل MIP محدد ، يمكن تطبيق تقنيات البلمرة المختلفة مثل البصمة السائبة ، والترسيب ، وبلمرة المستحلب ، والتعليق ، والتشتت ، والهلام ، وبلمرة التورم متعددة الخطوات.
يوفر تطبيق الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد وعالية الكثافة تقنية عالية الكفاءة ومتعددة الاستخدامات وبسيطة لتوليف الهياكل النانوية البوليمرية.
يجلب Sonication العديد من المزايا في تخليق MIP عند مقارنته بعمليات البلمرة التقليدية ، لأنه يعزز معدلات تفاعل أعلى ، ونمو سلسلة بوليمر أكثر تجانسا ، وعوائد أعلى ، وظروف أكثر اعتدالا (على سبيل المثال ، درجة حرارة تفاعل منخفضة). علاوة على ذلك ، يمكن أن يغير التوزيع السكاني لموقع الربط ، وبالتالي ، مورفولوجيا البوليمر النهائي. (سفينسون 2011)
من خلال تطبيق الطاقة السونوكيميائية على بلمرة MIPs ، تبدأ تفاعلات البلمرة وتتأثر بشكل إيجابي. في الوقت نفسه ، يعزز صوتنة التفريغ الفعال لخليط البوليمر دون التضحية بقدرة الربط أو الصلابة.
يوفر التجانس بالموجات فوق الصوتية والتشتيت والاستحلاب خلطا وإثارة فائقين لتشكيل معلقات متجانسة ولتوفير طاقة بدء لعمليات البلمرة. Viveiros et al. (2019) التحقيق في إمكانات تخليق MIP بالموجات فوق الصوتية وذكر أن "MIPs أعدت بالموجات فوق الصوتية خصائص ملزمة مماثلة أو متفوقة على الطرق التقليدية".
تفتح MIPs بتنسيق نانو إمكانيات واعدة لتحسين تجانس مواقع الربط. Ultrasonication هو معروف جيدا لنتائجها الاستثنائية في إعداد nanodispersions والمستحلبات النانوية.
بلمرة مستحلب نانو بالموجات فوق الصوتية
يمكن تصنيع MIPs عن طريق بلمرة المستحلب. يتم تحقيق بلمرة المستحلب بشكل شائع عن طريق تشكيل مستحلب زيت في الماء تحت إضافة خافض للتوتر السطحي. لتشكيل مستقر ، بحجم النانو ، مطلوب تقنية استحلاب عالية الأداء. الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية هو تقنية راسخة لإعداد المستحلبات النانوية والمصغرة.
اقرأ المزيد عن استحلاب النانو بالموجات فوق الصوتية!
يمكن للموجات فوق الصوتية تحسين طرق التوليف التالية لإنتاج nanoMIP: بلمرة الترسيب ، بلمرة المستحلب ، وبلمرة القشرة الأساسية.
دراسة وصورة: رفعت وآخرون 2019
استخراج القالب بالموجات فوق الصوتية
بعد تخليق البوليمرات المطبوعة جزيئيا ، يجب إزالة القالب من موقع الربط من أجل الحصول على بوليمر نشط مطبوع جزيئيا. قوى الخلط المكثفة للصوتنة تعزز الذوبان والانتشار والاختراق ونقل جزيئات المذيبات والقالب. وبالتالي ، تتم إزالة القوالب بسرعة من مواقع الربط.
يمكن أيضا دمج الاستخراج بالموجات فوق الصوتية مع استخراج Soxhlet لإزالة القالب من البوليمر المطبوع.
- البلمرة الجذرية الخاضعة للرقابة
- بلمرة الترسيب
- بلمرة مستحلب
- تطعيم الجسيمات النانوية الأساسية
- التوليف بالموجات فوق الصوتية للجسيمات المغناطيسية
- تجزئة البوليمرات المجمعة
- استخراج القالب بالموجات فوق الصوتية
دراسات حالة: تطبيقات الموجات فوق الصوتية للبوليمرات المطبوعة جزيئيا
التوليف بالموجات فوق الصوتية للبوليمرات المطبوعة جزيئيا
إن تغليف الجسيمات النانوية المغناطيسية بواسطة بوليمرات مطبوعة 17β-estradiol باستخدام مسار تخليق بالموجات فوق الصوتية يحقق إزالة سريعة ل 17β-estradiol من البيئات المائية. بالنسبة للتوليف بالموجات فوق الصوتية للنانو MIPs ، تم استخدام حمض الميثاكريليك (MAA) كمونومر ، وإيثيلين جلايكول ثنائي ميثيل أكريلات (EGDMA) كرابط متشابك ، و azobisisobutyronitrile (AIBN) كبادئ. تم تنفيذ إجراء التوليف بالموجات فوق الصوتية لمدة 2 ساعة عند 65 درجة مئوية. كان متوسط أقطار حجم الجسيمات من NIPs المغناطيسية و MIPs المغناطيسية 200 و 300 نانومتر ، على التوالي. لم يعزز استخدام الموجات فوق الصوتية معدل البلمرة ومورفولوجيا الجسيمات النانوية فحسب ، بل أدى أيضا إلى زيادة عدد الجذور الحرة ، وبالتالي سهل نمو MIP حول الجسيمات النانوية المغناطيسية. كانت قدرة الامتزاز نحو 17β-استراديول قابلة للمقارنة مع الأساليب التقليدية. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]
الموجات فوق الصوتية لأجهزة الاستشعار المطبوعة جزيئيا
صمم Yu et al. مستشعرا كهروكيميائيا مطبوعا جزيئيا يعتمد على أقطاب كهربائية معدلة بجسيمات النيكل النانوية لتحديد الفينوباربيتال. تم تطوير المستشعر الكهروكيميائي المبلغ عنه عن طريق البلمرة الحرارية باستخدام حمض الميثاكريليك (MAA) كمونومر وظيفي ، 2،2-azobisisobutyronitrile (AIBN) وإيثيلين جلايكول ماليك روزينات (EGMRA) أكريلات كعامل تشابك ، الفينوباربيتالات (PBs) كجزيء قالب ، وثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) كمذيب عضوي. في عملية تصنيع المستشعر ، تم خلط 0.0464g PB و 0.0688g MAA في 3 مل DMSO وصوتنة لمدة 10 دقائق. بعد 5 ساعات ، تمت إضافة 1.0244g EGMRA و 0.0074g AIBN إلى الخليط وصوتنة لمدة 30 دقيقة للحصول على محاليل البوليمر المطبوعة PB. بعد ذلك ، 10 ميكرولتر من 2.0 ملغ مل-1سقط محلول الجسيمات النانوية Ni على سطح GCE ثم تم تجفيف المستشعر في درجة حرارة الغرفة. ثم تم طلاء ما يقرب من 5 ميكرولتر من محلول البوليمر المطبوع PB المحضر على GCE المعدل بالجسيمات النانوية Ni وتجفيفه بالتفريغ عند 75 درجة مئوية لمدة 6 ساعات. بعد البلمرة الحرارية ، تم غسل المستشعر المطبوع ب (حمض الخليك) HAc / الميثانول (نسبة الحجم ، 3: 7) لمدة 7 دقائق لإزالة جزيئات القالب. (راجع Uygun et al. 2015)
استخراج دقيق بالموجات فوق الصوتية باستخدام MIPs
من أجل استعادة تحليلات النيكوتيناميد من العينات ، يتم تطبيق الاستخراج الدقيق للمرحلة الصلبة المشتتة بمساعدة الموجات فوق الصوتية متبوعا بمقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية (UA-DSPME-UV-vis). لاستخراج وتركيز نيكوتيناميد (فيتامين ب 3) ، تم استخدام البوليمرات المطبوعة جزيئيا القائمة على الإطار العضوي المعدني HKUST-1 (MOF). (أسفارام وآخرون 2017)
UIP4000hdT، خلاط صناعي عالي القص قوي بقوة 4000 واط للمعالجة المضمنة
الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتطبيقات البوليمر
من المختبر إلى الإنتاج مع قابلية التوسع الخطي: يتم أولا تطوير البوليمرات المطبوعة جزيئيا المصممة خصيصا واختبارها على نطاق صغير في المختبر وعلى مقاعد البدلاء ، للتحقيق في جدوى تخليق البوليمر. إذا تم تحقيق جدوى وتحسين MIPs ، يتم توسيع نطاق إنتاج MIP إلى أحجام أكبر. يمكن تحجيم جميع طرق التوليف بالموجات فوق الصوتية خطيا من أعلى مقاعد البدلاء إلى الإنتاج التجاري بالكامل. Hielscher Ultrasonics تقدم معدات سونوكيميائية لتوليف البوليمر في مختبر صغير وإعدادات مقاعد البدلاء تصل إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية المضمنة الصناعية بالكامل لإنتاج 24/7 تحت حمولة كاملة. يمكن تحجيم الموجات فوق الصوتية خطيا من حجم أنبوب الاختبار إلى القدرات الإنتاجية الكبيرة لحمولات الشاحنات في الساعة. Hielscher الفوق صوتيات محفظة منتجات واسعة من المختبر إلى أنظمة sonochemical الصناعية لديه الموجات فوق الصوتية الأكثر ملاءمة لقدرة العملية المتوخاة الخاصة بك. سيساعدك موظفونا ذوو الخبرة الطويلة من اختبارات الجدوى وتحسين العملية إلى تركيب نظام الموجات فوق الصوتية الخاص بك على مستوى الإنتاج النهائي.
Hielscher Ultrasonics – معدات سونوكيميكية متطورة
Hielscher الفوق صوتيات محفظة المنتجات تغطي مجموعة كاملة من مستخلصات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء من الصغيرة إلى الكبيرة الحجم. تسمح الملحقات الإضافية بالتجميع السهل لتكوين جهاز الموجات فوق الصوتية الأنسب لعمليتك. يعتمد الإعداد الأمثل بالموجات فوق الصوتية على السعة المتوخاة أو الحجم أو المادة أو الدفعة أو العملية المضمنة والجدول الزمني. Hielscher يساعدك على إعداد عملية سونوكيميائية مثالية.
دفعة ومضمنة
Hielscher الموجات فوق الصوتية يمكن استخدامها لمعالجة دفعة وتدفق مستمر من خلال. يمكن صوتنة الأحجام الصغيرة والمتوسطة الحجم بسهولة في عملية دفعية (على سبيل المثال ، قوارير أو اختبار أو أنابيب أو أكواب أو خزانات أو براميل). لمعالجة الحجم الكبير ، قد تكون الصوتنة المضمنة أكثر فعالية. في حين أن الخلط يتطلب وقتا أطول وعمالة ، فإن عملية الخلط المضمنة المستمرة أكثر كفاءة وأسرع وتتطلب عمالة أقل بكثير. Hielscher الفوق صوتيات لديه الإعداد استخراج الأنسب لتفاعل البلمرة الخاص بك وحجم العملية.
مجسات بالموجات فوق الصوتية لكل سعة المنتج
تغطي مجموعة منتجات Hielscher Ultrasonics مجموعة كاملة من المعالجات بالموجات فوق الصوتية من الموجات فوق الصوتية مختبر المدمجة على مقاعد البدلاء وأنظمة تجريبية إلى معالجات الموجات فوق الصوتية الصناعية بالكامل مع القدرة على معالجة حمولات الشاحنات في الساعة. تتيح لنا مجموعة المنتجات الكاملة أن نقدم لك أنسب معدات الموجات فوق الصوتية للبوليمرات الخاصة بك وقدرة العملية وأهداف الإنتاج.
تعتبر أنظمة الطاولة بالموجات فوق الصوتية مثالية لاختبارات الجدوى وتحسين العملية. إن التوسع الخطي القائم على معلمات العملية المحددة يجعل من السهل جدا زيادة قدرات المعالجة من القطع الأصغر إلى الإنتاج التجاري الكامل. يمكن إجراء الترقية إما عن طريق تثبيت وحدة مستخرج بالموجات فوق الصوتية أكثر قوة أو تجميع العديد من الموجات فوق الصوتية بالتوازي. مع UIP16000، تقدم Hielscher أقوى وحدة الموجات فوق الصوتية في جميع أنحاء العالم.
سعات يمكن التحكم فيها بدقة للحصول على أفضل النتائج
جميع الموجات فوق الصوتية Hielscher يمكن التحكم فيها بدقة وبالتالي خيول عمل موثوقة في الإنتاج. السعة هي واحدة من معلمات العملية الحاسمة التي تؤثر على كفاءة وفعالية التفاعلات الكيميائية بما في ذلك تفاعلات البلمرة وطرق التوليف.
جميع Hielscher الفوق صوتيات’ تسمح المعالجات بالإعداد الدقيق للسعة. Sonotrodes وأبواق التعزيز هي الملحقات التي تسمح لتعديل السعة في نطاق أوسع. يمكن لمعالجات الموجات فوق الصوتية الصناعية من Hielscher تقديم سعات عالية جدا وتقديم كثافة الموجات فوق الصوتية المطلوبة للتطبيقات الصعبة. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7.
تمنحك إعدادات السعة الدقيقة والمراقبة الدائمة لمعلمات العملية بالموجات فوق الصوتية عبر البرامج الذكية إمكانية تجميع البوليمرات المطبوعة جزيئيا مع ظروف الموجات فوق الصوتية الأكثر فعالية. صوتنة الأمثل للحصول على أفضل نتائج البلمرة!
متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة. هذا يجعل معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher أداة عمل موثوقة تلبي متطلبات عملية سونوكيميائية.
اختبار سهل وخالي من المخاطر
يمكن أن تكون عمليات الموجات فوق الصوتية خطية بالكامل. هذا يعني أن كل نتيجة حققتها باستخدام مختبر أو جهاز الموجات فوق الصوتية على مقاعد البدلاء ، يمكن تحجيمها إلى نفس الإخراج بالضبط باستخدام نفس معلمات العملية بالضبط. وهذا يجعل الموجات فوق الصوتية مثالية لاختبار الجدوى خالية من المخاطر ، وتحسين العملية والتنفيذ اللاحق في التصنيع التجاري. اتصل بنا لمعرفة كيف يمكن أن تزيد صوتنة العائد MIP الخاص بك والجودة.
أعلى جودة – صمم وصنع في ألمانيا
كشركة عائلية وتديرها عائلة ، تعطي Hielscher الأولوية لأعلى معايير الجودة لمعالجاتها بالموجات فوق الصوتية. تم تصميم جميع الموجات فوق الصوتية وتصنيعها واختبارها بدقة في مقرنا الرئيسي في Teltow بالقرب من برلين ، ألمانيا. متانة وموثوقية معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher جعلها حصان العمل في الإنتاج الخاص بك. عملية 24/7 تحت حمولة كاملة وفي البيئات الصعبة هي سمة طبيعية لخلاطات Hielscher عالية الأداء.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
يمكنك شراء معالج Hielscher بالموجات فوق الصوتية في أي حجم مختلف وتكوينها بالضبط لمتطلبات العملية الخاصة بك. من معالجة المواد المتفاعلة في أنبوب مختبر صغير إلى التدفق المستمر من خلال خلط الطين البوليمر على المستوى الصناعي، Hielscher الموجات فوق الصوتية يقدم الموجات فوق الصوتية مناسبة بالنسبة لك! يرجى الاتصال بنا – يسعدنا أن نوصيك بالإعداد المثالي بالموجات فوق الصوتية!
اتصل بنا! / اسألنا!
الأدب / المراجع
- Raquel Viveiros, Sílvia Rebocho, Teresa Casimiro (2018): Green Strategies for Molecularly Imprinted Polymer Development. Polymers 2018, 10, 306.
- Takayuki Hishiya; Hiroyuki Asanuma; Makoto Komiyama (2003): Molecularly Imprinted Cyclodextrin Polymers as Stationary Phases of High Performance Liquid Chromatography. Polymer Journal, Vol. 35, No. 5, 2003. 440 – 445.
- Doaa Refaat; Mohamed G. Aggour; Ahmed A. Farghali; Rashmi Mahajan; Jesper G. Wiklander; Ian A. Nicholls (2019): Strategies for Molecular Imprinting and the Evolution of MIP Nanoparticles as Plastic Antibodies – Synthesis and Applications. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 6304.