Υπερήχων σύνθεση μοριακά αποτυπωμένα πολυμερή (MIPs)

Τα μοριακά αποτυπωμένα πολυμερή (MIPs) είναι τεχνητά σχεδιασμένοι υποδοχείς με προκαθορισμένη εκλεκτικότητα και ειδικότητα για μια δεδομένη δομή βιολογικού ή χημικού μορίου. Υπερήχους μπορεί να βελτιώσει διάφορες οδούς σύνθεσης των μοριακά αποτυπωμένων πολυμερών καθιστώντας τον πολυμερισμό πιο αποτελεσματικό και αξιόπιστο.

Τι είναι τα πολυμερή με μοριακή αποτύπωση;

Ένα μοριακά αποτυπωμένο πολυμερές (MIP) είναι πολυμερή υλικά με χαρακτηριστικά αναγνώρισης τύπου αντισώματος που έχει παραχθεί χρησιμοποιώντας την τεχνική μοριακής αποτύπωσης. Η τεχνική μοριακής αποτύπωσης παράγει μοριακά αποτυπωμένο πολυμερές σε σχέση με ένα συγκεκριμένο μόριο-στόχο. Το μοριακά αποτυπωμένο πολυμερές έχει κοιλότητες στη μήτρα πολυμερούς του με συγγένεια για το συγκεκριμένο “πρότυπο” μόριο. Η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει την έναρξη του πολυμερισμού των μονομερών παρουσία ενός μορίου προτύπου 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 λεγόμενο μόριο προτύπου). Τα μοριακά αποτυπωμένα πολυμερή (MIPs) χαρακτηρίζονται από ειδικά προσαρμοσμένες θέσεις σύνδεσης που ταιριάζουν με τα μόρια του προτύπου σε σχήμα, μέγεθος και λειτουργικές ομάδες. Η "κλειδαριά – κλειδί" επιτρέπει τη χρήση μοριακών αποτυπωμένων πολυμερών για διάφορες εφαρμογές, όπου ένας συγκεκριμένος τύπος μορίου αναγνωρίζεται και συνδέεται με τη μοριακή κλειδαριά, δηλαδή το μοριακό αποτυπωμένο πολυμερές.

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

Τα μοριακά αποτυπωμένα πολυμερή (MIPs) έχουν ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών και χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό και τον καθαρισμό συγκεκριμένων βιολογικών ή χημικών μορίων, συμπεριλαμβανομένων αμινοξέων και πρωτεϊνών, νουκλεοτιδικών παραγώγων, ρύπων, καθώς και φαρμάκων και τροφίμων. Οι περιοχές εφαρμογής κυμαίνονται από τον διαχωρισμό και τον καθαρισμό έως τους χημικούς αισθητήρες, τις καταλυτικές αντιδράσεις, τη χορήγηση φαρμάκων, τα βιολογικά αντισώματα και τα συστήματα υποδοχέων. (πρβλ. Vasapollo et al. 2011)
Για παράδειγμα, η τεχνολογία MIP χρησιμοποιείται ως τεχνική μικροεκχύλισης στερεάς φάσης για τη λειτουργία και τον καθαρισμό μορίων που προέρχονται από κάνναβη, όπως η CBD ή η THC, από το εκχύλισμα πλήρους φάσματος, προκειμένου να ληφθούν απομονωμένα κανναβινοειδή και αποστάγματα.

Υπερήχων σύνθεση μοριακά αποτυπωμένων μορίων

Ανάλογα με τον τύπο στόχου (υπόδειγμα) και την τελική εφαρμογή της ΔΜΑ, τα ΕΤΕ μπορούν να συντεθούν σε διαφορετικούς μορφότυπους, όπως σφαιρικά σωματίδια μεγέθους νανο και μικρον, νανοκαλώδια, νανοράβδοι, νανονήματα ή λεπτές μεμβράνες. Προκειμένου να παραχθεί μια συγκεκριμένη μορφή MIP, μπορούν να εφαρμοστούν διαφορετικές τεχνικές πολυμερισμού, όπως χύδην αποτύπωση, καθίζηση, πολυμερισμός γαλακτώματος, εναιώρημα, διασπορά, ζελατινοποίηση και πολυμερισμός διόγκωσης πολλαπλών σταδίων.
Η εφαρμογή υπερήχων χαμηλής συχνότητας, υψηλής έντασης προσφέρει μια εξαιρετικά αποτελεσματική, ευέλικτη και απλή τεχνική για τη σύνθεση πολυμερών νανοδομών.
Κατεργασία με υπερήχους φέρνει πολλά πλεονεκτήματα στη σύνθεση MIP σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες πολυμερισμού, επειδή προάγει υψηλότερους ρυθμούς αντίδρασης, πιο ομοιογενή ανάπτυξη πολυμερούς αλυσίδας, υψηλότερες αποδόσεις και ηπιότερες συνθήκες (π.χ. χαμηλή θερμοκρασία αντίδρασης). Επιπλέον, μπορεί να μεταβάλει την κατανομή του πληθυσμού της θέσης σύνδεσης και, συνεπώς, τη μορφολογία του τελικού πολυμερούς. (Σβένσον 2011)
Με την εφαρμογή sonochemical ενέργειας στον πολυμερισμό των MIPs, οι αντιδράσεις πολυμερισμού ξεκινούν και επηρεάζονται θετικά. Ταυτόχρονα, κατεργασία με υπερήχους προάγει την αποτελεσματική απαέρωση του πολυμερούς μείγματος χωρίς να θυσιάζεται η ικανότητα δέσμευσης ή η ακαμψία.
Υπερήχων ομογενοποίηση, διασπορά και γαλακτωματοποίηση προσφέρει ανώτερη ανάμειξη και ανάδευση για να σχηματίσουν ομοιογενή εναιωρήματα και να παρέχουν ενέργεια έναρξης για διαδικασίες πολυμερισμού. Viveiros et al. (2019) διερεύνησε τις δυνατότητες της υπερηχητικής σύνθεσης MIP και δηλώνουν ότι "τα MIPs που παρασκευάζονται με υπερήχους παρουσίασαν δεσμευτικές ιδιότητες παρόμοιες ή ανώτερες από τις συμβατικές μεθόδους".
Οι ΕΤΕ σε νανομορφότυπο ανοίγουν πολλά υποσχόμενες δυνατότητες για τη βελτίωση της ομοιογένειας των τόπων σύνδεσης. Υπερήχους είναι γνωστή για τα εξαιρετικά αποτελέσματά της στην παρασκευή νανοδιασπορών και νανογαλακτωμάτων.

Υπερήχων νανο-γαλάκτωμα πολυμερισμού

Τα MIPs μπορούν να συντεθούν με πολυμερισμό γαλακτώματος. Ο πολυμερισμός γαλακτώματος επιτυγχάνεται συνήθως σχηματίζοντας ένα γαλάκτωμα ελαίου σε νερό με την προσθήκη επιφανειοδραστικού. Για να σχηματιστεί ένα σταθερό, νανο-μεγέθους, απαιτείται μια τεχνική γαλακτωματοποίησης υψηλής απόδοσης. Υπερήχων γαλακτωματοποίηση είναι μια καθιερωμένη τεχνική για την παρασκευή νανο- και μίνι-γαλακτώματα.
Διαβάστε περισσότερα για Υπερήχων νανογαλακτωματοποίηση!

Υπερήχων μπορεί να βελτιώσει τις ακόλουθες οδούς σύνθεσης για την παραγωγή nanoMIP: πολυμερισμός κατακρήμνισης, πολυμερισμός γαλακτώματος, και πολυμερισμός πυρήνα-κελύφους.
Μελέτη και εικόνα από: Refaat et al. 2019

Υπερήχων εκχύλιση του προτύπου

Μετά τη σύνθεση μοριακά αποτυπωμένων πολυμερών, το πρότυπο πρέπει να αφαιρεθεί από τη θέση σύνδεσης προκειμένου να ληφθεί ένα ενεργό μοριακά αποτυπωμένο πολυμερές. Οι έντονες δυνάμεις ανάμειξης της υπερήχησης προάγουν τη διαλυτότητα, τη διάχυση, τη διείσδυση και τη μεταφορά μορίων διαλύτη και προτύπων. Με αυτόν τον τρόπο, τα πρότυπα αφαιρούνται γρήγορα από τους ιστότοπους σύνδεσης.
Υπερήχων εκχύλιση μπορεί επίσης να συνδυαστεί με Soxhlet εκχύλιση για να αφαιρέσετε το πρότυπο από το αποτυπωμένο πολυμερές.

Μελέτες περιπτώσεων: Εφαρμογές υπερήχων για μοριακά εντυπωμένα πολυμερή

Υπερήχων σύνθεση μοριακά εντυπωμένων πολυμερών

Η ενθυλάκωση μαγνητικών νανοσωματιδίων από πολυμερή αποτυπωμένα με 17β-οιστραδιόλη χρησιμοποιώντας μια οδό σύνθεσης υπερήχων επιτυγχάνει γρήγορη απομάκρυνση της 17β-οιστραδιόλης από υδατικά περιβάλλοντα. Για την υπερηχητική σύνθεση των nanoMIPs, μεθακρυλικό οξύ (MAA) χρησιμοποιήθηκε ως μονομερές, διμεθυλακρυλική αιθυλενογλυκόλη (EGDMA) ως crosslinker, και azobisisobutyronitrile (AIBN) ως εκκινητή. Η διαδικασία σύνθεσης υπερήχων πραγματοποιήθηκε για 2h στους 65ºC. Οι μέσες διάμετροι μεγέθους σωματιδίων των μαγνητικών NIP και των μαγνητικών MIPs ήταν 200 και 300 nm, αντίστοιχα. Η χρήση υπερήχων όχι μόνο ενίσχυσε τον ρυθμό 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 την 17β-οιστραδιόλη ήταν συγκρίσιμη με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Υπέρηχοι για μοριακά εντυπωμένους αισθητήρες

Οι Yu et al. σχεδίασαν έναν μοριακά αποτυπωμένο ηλεκτροχημικό αισθητήρα βασισμένο σε ηλεκτρόδια τροποποιημένα με νανοσωματίδια νικελίου για τον προσδιορισμό της φαινοβαρβιτάλης. Ο αναφερόμενος ηλεκτροχημικός αισθητήρας αναπτύχθηκε με θερμικό πολυμερισμό με τη χρήση μεθακρυλικού οξέος (MAA) ως λειτουργικού μονομερούς, ακρυλικού 2,2-αζωbisisoβουτυρονιτριλίου (AIBN) και μηλεϊνικής ροζινικής αιθυλενογλυκόλης (EGMRA) ως παράγοντα διασύνδεσης, φαινοβαρβιτάλων (PBs) ως μορίου προτύπου και διμεθυλοσουλφοξειδίου (DMSO) ως οργανικού διαλύτη. Στη διαδικασία κατασκευής αισθητήρων, 0.0464g PB και 0.0688g MAA αναμίχθηκαν σε 3 mL DMSO και υπερήχων για 10 λεπτά. Μετά από 5 ώρες, 1.0244g EGMRA και 0.0074g AIBN προστέθηκαν στο μείγμα και υπερήχησαν για 30 λεπτά για να ληφθούν διαλύματα πολυμερούς PB-εντυπωμένα. Μετά από αυτό, 10 μL 2,0 mg mL^-1Το διάλυμα νανοσωματιδίων Ni έπεσε στην επιφάνεια GCE και στη συνέχεια ο αισθητήρας ξηράνθηκε σε θερμοκρασία δωματίου. Στη συνέχεια, περίπου 5 μL του παρασκευασμένου διαλύματος πολυμερούς με αποτύπωμα PB επικαλύφθηκαν με GCE τροποποιημένο με νανοσωματίδια Ni και ξηράνθηκαν υπό κενό στους 75◦C επί 6 ώρες. Μετά τον θερμικό πολυμερισμό, ο εντυπωμένος αισθητήρας πλύθηκε με (οξικό οξύ) HAc/μεθανόλη (αναλογία όγκου, 3:7) για 7 λεπτά για να αφαιρεθούν τα μόρια του προτύπου. (πρβλ. Uygun et al. 2015)

Υπερήχων μικρο-εκχύλιση χρησιμοποιώντας MIPs

Προκειμένου να ανακτηθούν αναλύσεις νικοτιναμιδίου από δείγματα, εφαρμόζεται μικροεκχύλιση στερεάς φάσης με υπερήχους υποβοηθούμενη διασπορά ακολουθούμενη από φασματοφωτόμετρο UV-vis (UA-DSPME-UV-vis). Για την εκχύλιση και την προσυμπύκνωση του νικοτιναμιδίου (βιταμίνη Β3), έχουν χρησιμοποιηθεί πολυμερή με βάση το μοριακά αποτυπωμένο μεταλλικό οργανικό πλαίσιο (MOF) HKUST-1. (Asfaram et al. 2017)

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές πολυμερών

Από το εργαστήριο στην παραγωγή με γραμμική επεκτασιμότητα: Ειδικά κατασκευασμένα πολυμερή με μοριακά αποτυπώματα αναπτύσσονται και δοκιμάζονται αρχικά σε μικρό εργαστήριο και σε κλίμακα πάγκου, για να διερευνηθεί η σκοπιμότητα της σύνθεσης πολυμερών. Εάν έχει επιτευχθεί η σκοπιμότητα και η βελτιστοποίηση των ΔΜΑ, η παραγωγή της ΔΜΑ κλιμακώνεται σε μεγαλύτερους όγκους. Οι διαδρομές σύνθεσης υπερήχων μπορούν να κλιμακωθούν γραμμικά από πάγκο έως πλήρως εμπορική παραγωγή. Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει sonochemical εξοπλισμό για τη σύνθεση πολυμερών σε μικρό εργαστήριο και πάγκο-top ρυθμίσεις μέχρι πλήρως βιομηχανικά inline υπερήχων συστήματα για την παραγωγή 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα υπό πλήρες φορτίο. Υπερήχων μπορεί να κλιμακωθεί γραμμικά από το μέγεθος του δοκιμαστικού σωλήνα σε μεγάλες παραγωγικές ικανότητες φορτηγών φορτίων ανά ώρα. Hielscher Υπέρηχοι εκτεταμένο χαρτοφυλάκιο προϊόντων από εργαστήριο σε βιομηχανικά sonochemical συστήματα έχει το πιο κατάλληλο υπερήχων για την προβλεπόμενη ικανότητα διαδικασίας σας. Το μακροχρόνιο έμπειρο προσωπικό μας θα σας βοηθήσει από τις δοκιμές σκοπιμότητας και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας στην εγκατάσταση του συστήματος υπερήχων σας στο τελικό επίπεδο παραγωγής.

Hielscher Ultrasonics – Εξελιγμένος ηχοχημικός εξοπλισμός

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

παρτίδα και σε σειρά

Hielscher υπερήχων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παρτίδα και συνεχή ροή-μέσω της επεξεργασίας. Μικροί και μεσαίοι όγκοι μπορούν εύκολα να υπερηχηθούν σε μια διαδικασία παρτίδας (π.χ. φιαλίδια, δοκιμή, σωλήνες, ποτήρια, δεξαμενές ή βαρέλια). Για επεξεργασία μεγάλου όγκου, ενσωματωμένη υπερήχηση μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική. Ενώ η παρτίδα απαιτεί περισσότερο χρόνο και εργασία, μια συνεχής ενσωματωμένη διαδικασία ανάμιξης είναι πιο αποτελεσματική, ταχύτερη και απαιτεί σημαντικά λιγότερη εργασία. Hielscher Υπέρηχοι έχει την πιο κατάλληλη ρύθμιση εκχύλισης για την αντίδραση πολυμερισμού σας και τον όγκο της διαδικασίας.

Υπερήχων ανιχνευτές για κάθε ικανότητα προϊόντος

Hielscher Υπέρηχοι γκάμα προϊόντων καλύπτει το πλήρες φάσμα των υπερήχων επεξεργαστές από συμπαγή εργαστήριο υπερήχων πάνω από πάγκο-top και πιλοτικά συστήματα σε πλήρως βιομηχανική υπερήχων επεξεργαστές με την ικανότητα να επεξεργάζονται φορτία φορτηγών ανά ώρα. Η πλήρης γκάμα προϊόντων μας επιτρέπει να σας προσφέρουμε τον καταλληλότερο εξοπλισμό υπερήχων για τα πολυμερή σας, την ικανότητα επεξεργασίας και τους στόχους παραγωγής.
Τα υπερηχητικά συστήματα πάγκου είναι ιδανικά για δοκιμές σκοπιμότητας και βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Η γραμμική κλιμάκωση με βάση τις καθιερωμένες παραμέτρους της διαδικασίας καθιστά πολύ εύκολη την αύξηση των δυνατοτήτων επεξεργασίας από μικρότερες παρτίδες σε πλήρως εμπορική παραγωγή. Up-κλιμάκωση μπορεί να γίνει είτε με την εγκατάσταση μιας πιο ισχυρής μονάδας εξαγωγής υπερήχων ή ομαδοποίηση πολλών υπερήχων παράλληλα. Με την UIP16000, Hielscher προσφέρει την πιο ισχυρή μονάδα υπερήχων παγκοσμίως.

Ακριβώς ελεγχόμενα πλάτη για βέλτιστα αποτελέσματα

Όλοι οι υπερήχων Hielscher είναι ακριβώς ελεγχόμενοι και ως εκ τούτου 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 Υπέρηχοι’ Οι επεξεργαστές επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση του πλάτους. Τα Sonotrodes και τα ενισχυτικά κέρατα είναι αξεσουάρ που επιτρέπουν την τροποποίηση του πλάτους σε ακόμη ευρύτερο φάσμα. Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher μπορούν να παραδώσουν πολύ υψηλά πλάτη και να παραδώσουν την απαιτούμενη ένταση υπερήχων για απαιτητικές εφαρμογές. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία.
Οι ακριβείς ρυθμίσεις πλάτους και η μόνιμη παρακολούθηση των παραμέτρων της διαδικασίας υπερήχων μέσω έξυπνου λογισμικού σας δίνουν τη δυνατότητα να συνθέσετε τα μοριακά εντυπωμένα πολυμερή σας με τις πιο αποτελεσματικές συνθήκες υπερήχων. Βέλτιστη υπερήχηση για καλύτερα αποτελέσματα πολυμερισμού!
Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Αυτό καθιστά τον υπερηχητικό εξοπλισμό της Hielscher ένα αξιόπιστο εργαλείο εργασίας που πληροί τις απαιτήσεις της sonochemical διαδικασίας σας.

Εύκολες, ακίνδυνες δοκιμές

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

Υψηλότερη ποιότητα – Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο στη Γερμανία

Ως οικογενειακή επιχείρηση και οικογενειακή επιχείρηση, Hielscher δίνει προτεραιότητα στα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας για τους υπερηχητικούς επεξεργαστές της. Όλοι οι υπερήχων σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και ελέγχονται διεξοδικά στην έδρα μας στο Teltow κοντά στο Βερολίνο, Γερμανία. Η ευρωστία και η αξιοπιστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher το καθιστούν άλογο εργασίας στην παραγωγή σας. 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό πλήρες φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα είναι ένα φυσικό χαρακτηριστικό των μίξερ υψηλής απόδοσης της Hielscher.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Μπορείτε να αγοράσετε Hielscher υπερήχων επεξεργαστή σε οποιοδήποτε διαφορετικό μέγεθος και ακριβώς διαμορφωμένο στις απαιτήσεις της διαδικασίας σας. Από την επεξεργασία αντιδραστηρίων σε ένα μικρό σωλήνα εργαστηρίου στη συνεχή ροή μέσω της ανάμειξης πολυμερών πολτών σε βιομηχανικό επίπεδο, Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει ένα κατάλληλο υπερήχων για σας! Επικοινωνήστε μαζί μας – Είμαστε στην ευχάριστη θέση να σας προτείνουμε την ιδανική ρύθμιση υπερήχων!