Υπερηχητική σύνθεση μοριακά αποτυπωμωμένα πολυμερή (MIPs)

Τα μοριακά τυπωμένα πολυμερή (MIPs) είναι τεχνητά σχεδιασμένοι υποδοχείς με προκαθορισμένη επιλεκτικότητα και ειδικότητα για μια δεδομένη βιολογική ή χημική δομή μορίων. Ultrasonication μπορεί να βελτιώσει διάφορες οδούς σύνθεσης των μοριακά αποτυπωμένα πολυμερή καθιστώντας τον πολυμερισμό πιο αποτελεσματική και αξιόπιστη.

Τι είναι τα μοριακά τυπωμένα πολυμερή;

Ένα μοριακά τυπωμένο πολυμερές (MIP) είναι πολυμερή υλικά με χαρακτηριστικά αναγνώρισης που μοιάζουν με αντισώματα και έχουν παραχθεί με τη χρήση της τεχνικής μοριακής αποτύπωσης. Η τεχνική μοριακής αποτύπωσης παράγει μοριακά αποτυπωμένο πολυμερές σε σχέση με ένα συγκεκριμένο μόριο-στόχο. Το μοριακά τυπωμένο πολυμερές έχει κοιλότητες στη μήτρα πολυμερών του με μια συγγένεια για το συγκεκριμένο “Πρότυπο” Μόριο. Η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει την έναρξη του πολυμερισμού των μονομερή με την παρουσία ενός μορίου πρότυπο που εξάγεται στη συνέχεια, αφήνοντας πίσω συμπληρωματικές κοιλότητες. Αυτά τα πολυμερή έχουν συγγένεια με το αρχικό μόριο και έχουν χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές όπως χημικοί διαχωρισμοί, κατάλυση ή μοριακοί αισθητήρες. Τα μοριακά αποτυπωμένα μόρια μπορούν να συγκριθούν με μια μοριακή κλειδαριά, που ταιριάζει με ένα μοριακό κλειδί (το αποκαλούμενο μόριο προτύπων). Τα μοριακά τυπωμένα πολυμερή (MIPs) χαρακτηρίζονται από ειδικά προσαρμοσμένες τοποθεσίες σύνδεσης που ταιριάζουν με τα μόρια του προτύπου σε σχήμα, μέγεθος και λειτουργικές ομάδες. Η "κλειδαριά – κλειδί" χαρακτηριστικό επιτρέπει τη χρήση μοριακών αποτυπωμένα πολυμερή για διάφορες εφαρμογές, όπου ένας συγκεκριμένος τύπος μορίου αναγνωρίζεται και συνδέεται με τη μοριακή κλειδαριά, δηλαδή το μοριακό τυπωμένο πολυμερές.

Η σχηματική απεικόνιση δείχνει τη μοριακή οδό αποτύπωσης των κυκλοδεξτρίνων για την προετοιμασία προσαρμοσμένων υποδοχέων.
Μελέτη και εικόνα: Hishiya et al. 2003

Τα μοριακά τυπωμένα πολυμερή (MIPs) έχουν ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών και χρησιμοποιούνται για να διαχωρίσουν και να καθαρίσουν συγκεκριμένα βιολογικά ή χημικά μόρια συμπεριλαμβανομένων των αμινοξέων και των πρωτεϊνών, των παραγώγων νουκλεοτιδίων, των ρύπων, καθώς επίσης και των φαρμάκων και των τροφίμων. Οι περιοχές εφαρμογής κυμαίνονται από το διαχωρισμό και τον καθαρισμό σε χημικούς αισθητήρες, καταλυτικές αντιδράσεις, παράδοση φαρμάκων, βιολογικά αντισώματα και συστήματα υποδοχέων. (πρβλ. Vasapollo et al. 2011)
Για παράδειγμα, η τεχνολογία MIP χρησιμοποιείται ως τεχνική μικρο-εκχύλισης στερεάς φάσης για τη λειτουργία και τον καθαρισμό μορίων που προέρχονται από την κάνναβη, όπως η CBD ή η THC, από το εκχύλισμα πλήρους φάσματος, προκειμένου να ληφθούν απομονώματα κανναβινοειδών και αποστάγματα.

Υπερηχητική σύνθεση μοριακά αποτυπωμάτων

Ανάλογα με τον τύπο-στόχο (πρότυπο) και την τελική εφαρμογή της ΔΜΑ, οι ΕΤΕ μπορούν με τη σύνθεση σε διάφορες μορφές, όπως σφαιρικά σωματίδια μεγέθους νανο- και μικρονιομετά, νανοσύρματα, νανοσυγάδες, νανονύματα ή λεπτές ταινίες. Προκειμένου να παραχθεί μια συγκεκριμένη μορφή MIP, μπορούν να εφαρμοστούν διαφορετικές τεχνικές πολυμερισμού όπως η μαζική αποτύπωση, η κατακρήμνιση, ο πολυμερισμός γαλακτώματος, η αναστολή, η διασπορά, η πήξη, και ο πολυμερισμός διόγκωσης πολλαπλών βημάτων.
Η εφαρμογή των χαμηλής συχνότητας, υψηλής έντασης υπερήχων προσφέρει μια εξαιρετικά αποτελεσματική, ευέλικτη και απλή τεχνική για τη σύνθεση πολυμερών νανοδομών.
Υπερήχηση φέρνει πολλά πλεονεκτήματα στη σύνθεση MIP σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες πολυμερισμού, επειδή προωθεί υψηλότερα ποσοστά αντίδρασης, πιο ομοιογενή ανάπτυξη της αλυσίδας πολυμερών, υψηλότερες αποδόσεις, και ηπιότερες συνθήκες (π.χ., χαμηλή θερμοκρασία αντίδρασης). Επιπλέον, μπορεί να αλλάξει τη δεσμευτική κατανομή του πληθυσμού της περιοχής, και έτσι, τη μορφολογία του τελικού πολυμερούς. (Σβένσον 2011)
Με την εφαρμογή sonochemical ενέργειας στον πολυμερισμό των ΕΤΕ, οι αντιδράσεις πολυμερισμού αρχίζουν και επηρεάζονται θετικά. Ταυτόχρονα, η υπερήχηση προωθεί την αποτελεσματική εξαέρωση του πολυμερούς μείγματος χωρίς να θυσιάζει τη δεσμευτική ικανότητα ή την ακαμψία.
Υπερήχων ομογενοποίηση, διασπορά και γαλακτωματοποίηση προσφέρει ανώτερη ανάμειξη και διέγερση για να σχηματίσουν ομοιογενείς αναστολές και να παρέχει ενέργεια έναρξης για τις διαδικασίες πολυμερισμού. Viveiros et al. (2019) διερεύνησε τις δυνατότητες της υπερηχητικής σύνθεσης MIP και δήλωσε ότι "MIPs παρασκευασμένα υπερηχητικά παρουσιάζονται δεσμευτικές ιδιότητες παρόμοιες ή ανώτερες από τις συμβατικές μεθόδους".
Οι ΕΤΕ σε νανο-μορφή ανοίγουν ελπιδοφόρες δυνατότητες για τη βελτίωση της ομοιογένειας των δεσμευτικών χώρων. Ultrasonication είναι γνωστή για τα εξαιρετικά αποτελέσματά της στην προετοιμασία των νανοδιασπώσεων και νανογαλακτώσεων.

Υπερηχητικός πολυμερισμός νανο-γαλάκτωμα

MiPs μπορεί να συντεθεί με πολυμερισμό γαλάκτωμα. Ο πολυμερισμός γαλακτώματος επιτυγχάνεται συνήθως με τη διαμόρφωση ενός γαλακτώματος πετρελαίου-σε-νερό κάτω από την προσθήκη μιας επιφανειοδραστικής ουσίας. Για να σχηματίσουν μια σταθερή, νανο-μεγέθους, μια τεχνική γαλακτωματοποίησης υψηλής απόδοσης απαιτείται. Υπερήχων γαλακτωματοποίηση είναι μια καθιερωμένη τεχνική για την προετοιμασία νανο- και μίνι-γαλακτώματα.
Διαβάστε περισσότερα για Υπερηχητική Νανο-γαλακτωματοποίηση!

Υπερήχων μπορεί να βελτιώσει τις ακόλουθες οδούς σύνθεσης για την παραγωγή nanoMIP: πολυμερισμός καθίζησης, πολυμερισμός γαλάκτωμα, και πυρήνα-κέλυφος πολυμερισμό.
Μελέτη και εικόνα από: Refaat et al. 2019

Υπερήχων Εξαγωγή του προτύπου

Μετά τη σύνθεση των μοριακά αποτυπωμωμένα πολυμερή, το πρότυπο πρέπει να αφαιρεθεί από το σημείο σύνδεσης προκειμένου να ληφθεί ένα ενεργό μοριακά τυπωμένο πολυμερές. Οι έντονες δυνάμεις ανάμειξης της υπερήχησης προωθούν τη διαλυτότητα, τη διάχυση, τη διείσδυση και τη μεταφορά διαλυτών και προτύπων μορίων. Με αυτόν τον τρόπο, τα πρότυπα καταργούνται γρήγορα από τις τοποθεσίες σύνδεσης.
Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί επίσης να συνδυαστεί με εκχύλιση Soxhlet για να αφαιρέσετε το πρότυπο από το τυπωμένο πολυμερές.

Μελέτες περιπτώσεων: Υπερηχητικές εφαρμογές για μοριακά τυπωμένα πολυμερή

Υπερηχητική σύνθεση μοριακά αποτυπωμενωμένα πολυμερή

Η ενθυλάκωση των μαγνητικών νανοσωματιδίων από πολυμερή 17β-οιστραδιόλης με τη χρήση μιας οδού σύνθεσης υπερήχων επιτυγχάνει γρήγορη απομάκρυνση 17β-οιστραδιόλης από υδατικά περιβάλλοντα. Για την υπερηχητική σύνθεση των νανομιπών, το μεθακρυλικό οξύ (MAA) χρησιμοποιήθηκε ως μονομερές, διμεθυλακρυλικό αιθυλενογλυκόλη (EGDMA) ως πλευρικό και αζοβησισοβουτυρυντρίλιο (AIBN) ως εκκινητής. Η διαδικασία σύνθεσης υπερήχων πραγματοποιήθηκε για 2ώρες στους 65ºC. Οι μέσες διαμέτρους μεγέθους σωματιδίων των μαγνητικών NIPs και των μαγνητικών ΕΤΕ ήταν 200 και 300 nm, αντίστοιχα. Η χρήση υπερήχων όχι μόνο ενίσχυσε το ποσοστό πολυμερισμού και τη μορφολογία των νανοσωματιδίων, αλλά οδήγησε επίσης σε αύξηση του αριθμού των ελεύθερων ριζών, και έτσι, διευκόλυνε την ανάπτυξη της MIP γύρω από τα μαγνητικά νανοσωματίδια. Η ικανότητα προσρόφησης προς 17β-οιστραδιόλη ήταν συγκρίσιμη με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Υπερήχων για μοριακά αποτυπωμένους αισθητήρες

Yu et al. σχεδίασε ένα μοριακά τυπωμένο ηλεκτροχημικό αισθητήρα με βάση τα τροποποιημένα νανοσωματίδια νικελίου ηλεκτρόδια για φαινοβαρβιτάλη προσδιορισμό. Ο αναφερόμενος ηλεκτροχημικός αισθητήρας αναπτύχθηκε με θερμικό πολυμερισμό με τη χρήση μεθακρυλικόυ οξέος (MAA) ως λειτουργικού μονομερούς, 2,2-αζομπισισοβουτυδιτριρίλιο (AIBN) και μηλεϊνικό ροσινικό αιθυλενογλυκόλη (EGMRA) ως μέσο διασταυρούμενης σύνδεσης, φαινοβαρβιτάλη (PBs) ως πρότυπο μόριο και διμεθυλο σουλφοξείδιο (DMSO) ως οργανικό διαλύτη. Στη διαδικασία κατασκευής αισθητήρων, 0.0464g PB και 0.0688g MAA αναμείχθηκαν σε 3 mL DMSO και sonicated για 10 λεπτά. Μετά από 5 ώρες, 1.0244g EGMRA και 0.0074g AIBN προστέθηκαν στο μίγμα και sonicated για 30 λεπτά για να λάβουν PB-αποτυπωμένα πολυμερή διαλύματα. Μετά από αυτό, 10 μL 2,0 mg mL^-1Το διάλυμα νανοσωματιδίων Ni έπεσε στην επιφάνεια GCE και στη συνέχεια ο αισθητήρας στέγνωσε σε θερμοκρασία δωματίου. Περίπου 5 μL του παρασκευασμένου διαλύματος πολυμερούς με αποτύπωση PB επιχρισμένο στη συνέχεια στο GCE τροποποιημένο με νανοσωματίδια Ni και ξηραίνονται σε κενό στους 75sflκλωδικά C επί 6 ώρες. Μετά τον θερμικό πολυμερισμό, ο τυπωμένος αισθητήρας πλύθηκε με (οξικό οξύ) HAc/μεθανόλη (λόγος όγκου, 3:7) για 7 λεπτά για να αφαιρέσει τα μόρια προτύπων. (βλ. Uygun et al. 2015)

Υπερήχων Μικρο-Εκχύλιση χρησιμοποιώντας MIPs

Προκειμένου να ανακτηθούν οι αναλύσεις νικοτιναμιδίου από δείγματα, εφαρμόζεται μια υπερηχητικά υποβοηθούμενη διασποράς στερεή φάση μικροεξαίρεσης ακολουθούμενη από φασματοφωτόμετρο UV-vis (UA-DSPME-UV-vis). Για την εκχύλιση και την προσυγκέντρωση νικοτιναμιδίου (βιταμίνη Β3), έχουν χρησιμοποιηθεί μεταλλικά οργανικά πλαίσια (MOF) με βάση τα μοριακά τυπωμένα πολυμερή με βάση το HKUST-1 (MOF). (Asfaram et al. 2017)

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές πολυμερών

Από το Εργαστήριο στην Παραγωγή με Γραμμική Δυνατότητα Κλιμάκωσης: Ειδικά κατασκευασμένα μοριακά τυπωμένα πολυμερή αναπτύσσονται και δοκιμάζονται αρχικά σε μικρή εργαστηριακή και bench-top κλίμακα, για να διερευνήσουν τη σκοπιμότητα της σύνθεσης πολυμερών. Εάν έχουν επιτευχθεί η σκοπιμότητα και η βελτιστοποίηση των ΕΤΕ, η παραγωγή ΔΜΑ κλιμακώνεται σε μεγαλύτερους όγκους. Οι υπερηχητικές διαδρομές σύνθεσης μπορούν να κλιμακωθούν όλες γραμμικά από τον πάγκο-κορυφή στην πλήρως εμπορική παραγωγή. Hielscher Υπερήχων προσφέρει sonochemic εξοπλισμό για τη σύνθεση πολυμερών σε μικρές εργαστηριακές και πάγκο-top ρυθμίσεις μέχρι πλήρως βιομηχανική inline υπερήχων συστήματα για την παραγωγή 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα υπό πλήρες φορτίο. Ο υπερηχητικός μπορεί να κλιμακωθεί γραμμικά από το μέγεθος σωλήνων δοκιμής στις μεγάλες ικανότητες παραγωγής των truckloads ανά ώρα. Hielscher Ultrasonics εκτεταμένο χαρτοφυλάκιο προϊόντων από εργαστήριο σε βιομηχανικά sonochemical συστήματα έχει το πιο κατάλληλο ultrasonicator για την προβλεπόμενη ικανότητα διαδικασίας σας. Το μακροχρόνιο έμπειρο προσωπικό μας θα σας βοηθήσει από τις δοκιμές σκοπιμότητας και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας μέχρι την εγκατάσταση του υπερηχητικού σας συστήματος σε τελικό επίπεδο παραγωγής.

Hielscher Υπέρηχοι – Εξελιγμένος Sonochemical Εξοπλισμός

Hielscher Ultrasonics χαρτοφυλάκιο προϊόντων καλύπτει το πλήρες φάσμα των υψηλής απόδοσης υπερήχων εξολκέων από μικρή έως μεγάλη κλίμακα. Τα πρόσθετα εξαρτήματα επιτρέπουν την εύκολη συναρμολόγηση της καταλληλότερης διαμόρφωσης συσκευής υπερήχων για τη διαδικασία σας. Η βέλτιστη ρύθμιση υπερήχων εξαρτάται από την προβλεπόμενη χωρητικότητα, τον όγκο, το υλικό, την παρτίδα ή την ενσωματωμένη διαδικασία και το χρονοδιάγραμμα. Hielscher σας βοηθά να ρυθμίσετε την ιδανική sonochemical διαδικασία.

Δέσμη και ενσωματωμένο

Hielscher ultrasonicators μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παρτίδα και συνεχή ροή-μέσω της επεξεργασίας. Οι μικροί και μεσαίου μεγέθους όγκοι μπορούν να ηχητικά σε μια διαδικασία παρτίδας (π.χ. φιαλίδια, δοκιμή, σωλήνες, ποτήρια, δεξαμενές ή βαρέλια). Για την επεξεργασία μεγάλου όγκου, η ενσωματωμένη υπερήχηση μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική. Ενώ η παρτίδα είναι περισσότερο χρονοβόρα και υψηλής έντασης εργασίας, μια συνεχής ενσωματωμένη διαδικασία ανάμειξης είναι πιο αποτελεσματική, ταχύτερη και απαιτεί σημαντικά λιγότερη εργασία. Hielscher Υπερήχων έχει την πιο κατάλληλη εγκατάσταση εκχύλισης για την αντίδραση πολυμερισμού σας και τον όγκο της διαδικασίας.

Υπερηχητικοί ανιχνευτές για κάθε ικανότητα προϊόντων

Hielscher Ultrasonics σειρά προϊόντων καλύπτει το πλήρες φάσμα των υπερήχων επεξεργαστές από συμπαγή ultrasonicators εργαστήριο πάνω από πάγκο-top και πιλοτικά συστήματα για την πλήρως βιομηχανική υπερήχων επεξεργαστές με την ικανότητα να επεξεργάζονται truckloads ανά ώρα. Η πλήρης σειρά προϊόντων μας επιτρέπει να σας προσφέρουμε τον καταλληλότερο υπερηχητικό εξοπλισμό για τα πολυμερή σας, την ικανότητα επεξεργασίας και τους στόχους παραγωγής.
Υπερήχων benchtop συστήματα είναι ιδανικά για δοκιμές σκοπιμότητας και βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Η γραμμική κλιμάκωση με βάση τις καθιερωμένες παραμέτρους της διαδικασίας καθιστά πολύ εύκολη την αύξηση της ικανότητας επεξεργασίας από μικρότερες παρτίδες σε πλήρως εμπορική παραγωγή. Up-κλιμάκωση μπορεί να γίνει είτε με την εγκατάσταση ενός πιο ισχυρού υπερήχων μονάδα εξαγωγής ή συγκέντρωση πολλών ultrasonicators παράλληλα. Με το UIP16000, Hielscher προσφέρει την πιο ισχυρή μονάδα υπερήχων σε όλο τον κόσμο.

Ακριβώς ελέγξιμα πλάτη για βέλτιστα αποτελέσματα

Όλα hielscher ultrasonicators είναι ακριβώς ελέγξιμα και με αυτόν τον τρόπο αξιόπιστα άλογα εργασίας στην παραγωγή. Το πλάτος είναι μία από τις κρίσιμες παραμέτρους της διαδικασίας που επηρεάζουν την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητα των sonochemical αντιδράσεων, συμπεριλαμβανομένων των αντιδράσεων πολυμερισμού και των οδών σύνθεσης.
Όλα hielscher υπερήχων’ επεξεργαστές επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση του εύρους. Sonotrodes και αναμνηστικά κέρατα είναι αξεσουάρ που επιτρέπουν να τροποποιήσει το πλάτος σε ένα ακόμη ευρύτερο φάσμα. Οι βιομηχανικοί υπερηχητικοί επεξεργαστές hielscher μπορούν να παραδώσουν τα πολύ υψηλά πλάτη και να παραδώσουν την απαιτούμενη υπερηχητική ένταση για τις απαιτητικές εφαρμογές. Τα πλάτη μέχρι 200μm μπορούν να τρέξουν εύκολα συνεχώς στη λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα.
Οι ακριβείς ρυθμίσεις εύρους και η μόνιμη παρακολούθηση των παραμέτρων της διαδικασίας υπερήχων μέσω έξυπνου λογισμικού σας δίνουν τη δυνατότητα να συνθέσετε τα μοριακά τυπωμένα πολυμερή σας με τις πιο αποτελεσματικές συνθήκες υπερήχων. Βέλτιστη υπερήχηση για καλύτερα αποτελέσματα πολυμερισμού!
Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού της Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα επαγγελματικά και απαιτητικά περιβάλλοντα. Αυτό καθιστά τον υπερηχητικό εξοπλισμό hielscher ένα αξιόπιστο εργαλείο εργασίας που ικανοποιεί τις sonochemical απαιτήσεις διαδικασίας σας.

Εύκολη, χωρίς κινδύνους δοκιμές

Οι υπερηχητικές διαδικασίες μπορούν να είναι εντελώς γραμμικές κλιμακώνονται. Αυτό σημαίνει ότι κάθε αποτέλεσμα που έχετε επιτύχει χρησιμοποιώντας ένα εργαστήριο ή πάγκο-top ultrasonicator, μπορεί να κλιμακωθεί ακριβώς στην ίδια έξοδο χρησιμοποιώντας ακριβώς τις ίδιες παραμέτρους της διαδικασίας. Αυτό καθιστά ultrasonication ιδανικό για τον κίνδυνο-ελεύθερο έλεγχο σκοπιμότητας, βελτιστοποίηση της διαδικασίας και την επακόλουθη εφαρμογή στην εμπορική κατασκευή. Επικοινωνήστε μαζί μας για να μάθετε πώς υπερήχηση μπορεί να αυξήσει την απόδοση και την ποιότητα MIP σας.

Υψηλότερη ποιότητα – Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο στη Γερμανία

Ως οικογενειακή και οικογενειακή επιχείρηση, η Hielscher δίνει προτεραιότητα στα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας για τους επεξεργαστές υπερήχων της. Όλα τα ultrasonicators σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και ελέγχονται λεπτομερώς στην έδρα μας σε Teltow κοντά στο Βερολίνο, Γερμανία. Η ευρωστία και η αξιοπιστία του υπερηχητικού εξοπλισμού της Hielscher το καθιστούν άλογο εργασίας στην παραγωγή σας. Η λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ώρες το 24ωρο, 7 ώρες το 24ωρο, σε απαιτητικά περιβάλλοντα, αποτελεί φυσικό χαρακτηριστικό των αναμίκτες υψηλής απόδοσης της Hielscher.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Μπορείτε να αγοράσετε Hielscher υπερήχων επεξεργαστή σε οποιοδήποτε διαφορετικό μέγεθος και ακριβώς ρυθμισμένο στις απαιτήσεις της διαδικασίας σας. Από τη θεραπεία των αντιδρών σε ένα μικρό σωλήνα εργαστηρίου για τη συνεχή ροή-μέσω ανάμειξη των πολυμερών υδαρούς κοπριάς σε βιομηχανικό επίπεδο, Hielscher Ultrasonics προσφέρει ένα κατάλληλο ultrasonicator για σας! Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας – είμαστε στην ευχάριστη θέση να σας προτείνουμε την ιδανική εγκατάσταση υπερήχων!