Molekulaarselt trükitud polümeeride (MIP) ultraheli süntees

Molekulaarselt trükitud polümeerid (MIP-id) on kunstlikult kavandatud retseptorid, millel on etteantud selektiivsus ja spetsiifilisus antud bioloogilise või keemilise molekuli struktuuri jaoks. Ultraheli võib parandada molekulaarselt trükitud polümeeride erinevaid sünteesiteid, muutes polümerisatsiooni tõhusamaks ja usaldusväärsemaks.

Mis on molekulaarselt trükitud polümeerid?

Molekulaarselt trükitud polümeer (MIP) on antikehataoliste äratundmisomadustega polümeersed materjalid, mis on toodetud molekulaarse imprintingu tehnika abil. Molekulaarse imprintingu tehnika toodab molekulaarselt trükitud polümeeri konkreetse sihtmolekuli suhtes. Molekulaarselt trükitud polümeeril on polümeermaatriksis õõnsused, mille afiinsus on spetsiifiline “mall” molekul. Protsess hõlmab tavaliselt monomeeride polümerisatsiooni alustamist hiljem ekstraheeritava mallimolekuli juuresolekul, jättes maha komplementaarsed õõnsused. Nendel polümeeridel on afiinsus algse molekuli suhtes ja neid on kasutatud sellistes rakendustes nagu keemilised eraldused, katalüüs või molekulaarsed andurid. Molekulaarseid trükitud molekule saab võrrelda molekulaarse lukuga, mis vastab molekulaarvõtmele (nn mallimolekulile). Molekulaarselt trükitud polümeere (MIP) iseloomustavad spetsiaalselt kohandatud sidumiskohad, mis vastavad kuju, suuruse ja funktsionaalsete rühmade poolest šabloonmolekulidele. "Lukk – key" funktsioon võimaldab kasutada molekulaarseid trükitud polümeere erinevates rakendustes, kus molekulaarse luku külge on kinnitatud teatud tüüpi molekul, st molekulaarne trükitud polümeer.

Skemaatiline illustratsioon näitab tsüklodekstriinide molekulaarset jäljendirada kohandatud retseptorite valmistamiseks.
Uuring ja pilt: Hishiya et al. 2003

Molekulaarselt trükitud polümeeridel (MIP) on lai kasutusala ja neid kasutatakse kindlaksmääratud bioloogiliste või keemiliste molekulide, sealhulgas aminohapete ja valkude, nukleotiidide derivaatide, saasteainete, samuti ravimite ja toidu eraldamiseks ja puhastamiseks. Kasutusvaldkonnad ulatuvad eraldamisest ja puhastamisest keemiliste andurite, katalüütiliste reaktsioonide, ravimite manustamise, bioloogiliste antikehade ja retseptorite süsteemideni. (vrd Vasapollo et al. 2011)
Näiteks kasutatakse MIP-tehnoloogiat tahkefaasilise mikroekstraktsioonitehnikana, et käitada ja puhastada kanepist saadud molekule, nagu CBD või THC, kogu spektriekstraktist, et saada kannabinoidisolaate ja destillaate.

Molekulaarselt trükitud molekulide ultraheli süntees

Sõltuvalt sihtmärgi (malli) tüübist ja MIP lõplikust rakendusest saab MIP-sid sünteesida erinevates vormingutes, nagu nano- ja mikronisuurused sfäärilised osakesed, nanojuhtmed, nanovardad, nanofilamentid või õhukesed kiled. Spetsiifilise MIP-vormi saamiseks võib rakendada erinevaid polümerisatsioonimeetodeid, nagu hulgitrükk, sadestamine, emulsiooni polümerisatsioon, suspensioon, dispersioon, geelistamine ja mitmeastmeline turse polümerisatsioon.
Madala sagedusega, suure intensiivsusega ultraheli rakendamine pakub väga tõhusat, mitmekülgset ja lihtsat tehnikat polümeersete nanostruktuuride sünteesimiseks.
Sonikatsioon toob MIP-sünteesis mitmeid eeliseid võrreldes traditsiooniliste polümerisatsiooniprotsessidega, sest see soodustab kõrgemaid reaktsioonikiirusi, homogeensemat polümeeri ahela kasvu, suuremat saagikust ja kergemaid tingimusi (nt madal reaktsioonitemperatuur). Lisaks võib see muuta siduva koha populatsiooni jaotust ja seega ka lõpliku polümeeri morfoloogiat. (Svenson 2011)
Rakendades sonokeemilist energiat MIPide polümerisatsioonile, algatatakse polümerisatsioonireaktsioonid ja mõjutatakse neid positiivselt. Samaaegselt soodustab ultrahelitöötlus polümeeri segu tõhusat degaseerimist, ohverdamata sidumisvõimet või jäikust.
Ultraheli homogeniseerimine, hajutamine ja emulgeerimine pakub suurepärast segamist ja segamist, et moodustada homogeensed suspensioonid ja pakkuda polümerisatsiooniprotsesside initsiatsioonienergiat. (2019) uuris ultraheli MIP sünteesi potentsiaali ja väidab, et "MIP-id valmistasid ultraheli esitatud siduvaid omadusi, mis on sarnased või paremad tavapärastele meetoditele".
Nanoformaadis mitmeaastased impordihinnad avavad paljulubavaid võimalusi sidumiskohtade homogeensuse parandamiseks. Ultraheli on tuntud oma erakordsete tulemuste poolest nanodispersioonide ja nanoemulsioonide valmistamisel.

Ultraheli nano-emulsiooni polümerisatsioon

MIP-sid saab sünteesida emulsiooni polümerisatsiooniga. Emulsiooni polümerisatsioon saavutatakse tavaliselt õli-vees emulsiooni moodustamisega pindaktiivse aine lisamisel. Stabiilse, nano-suurusega moodustamiseks on vaja suure jõudlusega emulgeerimistehnikat. Ultraheli emulgeerimine on väljakujunenud tehnika nano- ja miniemulsioonide valmistamiseks.
Loe lähemalt ultraheli nano-emulgeerimise kohta!

Ultraheli võib parandada järgmisi sünteesiviise nanoMIP tootmiseks: sademete polümerisatsioon, emulsiooni polümerisatsioon ja südamiku kestaga polümerisatsioon.
Uuring ja pilt: Refaat et al. 2019

Malli ultraheli ekstraheerimine

Pärast molekulaarselt trükitud polümeeride sünteesi tuleb mall sidumiskohast eemaldada, et saada aktiivne molekulaarselt trükitud polümeer. Ultrahelitöötluse intensiivsed segamisjõud soodustavad lahusti- ja mallimolekulide lahustuvust, difusiooni, tungimist ja transportimist. Seega eemaldatakse mallid sidumissaitidelt kiiresti.
Ultraheli ekstraheerimist võib kombineerida ka Soxhleti ekstraheerimisega, et eemaldada mall trükitud polümeerist.

Juhtumiuuringud: molekulaarselt trükitud polümeeride ultrahelirakendused

Molekulaarselt trükitud polümeeride ultraheli süntees

Magnetiliste nanoosakeste kapseldamine 17β-östradiooliga trükitud polümeeridega, kasutades ultraheli sünteesi teed, saavutab 17β-östradiooli kiire eemaldamise vesikeskkonnast. NanoMIPide ultraheli sünteesiks kasutati monomeerina metakrüülhapet (MAA), ristlinkerina etüleenglükooldimetüülakrülaati (EGDMA) ja initsiaatorina asobisisobutüronitriili (AIBN). Ultraheli sünteesi protseduur viidi läbi 2h 65 ° C juures. Magnetiliste NIPide ja magnetiliste MIPide keskmine osakeste suuruse läbimõõt oli vastavalt 200 ja 300 nm. Ultraheli kasutamine mitte ainult ei suurendanud nanoosakeste polümerisatsioonikiirust ja morfoloogiat, vaid viis ka vabade radikaalide arvu suurenemiseni ja hõlbustas seega MIP kasvu magnetiliste nanoosakeste ümber. Adsorptsioonivõime 17β-östradiooli suunas oli võrreldav traditsiooniliste lähenemisviisidega. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Ultraheli molekulaarselt trükitud andurite jaoks

Yu jt kavandasid fenobarbitaali määramiseks molekulaarselt trükitud elektrokeemilise anduri, mis põhineb nikli nanoosakestega modifitseeritud elektroodidel. Teatatud elektrokeemiline andur töötati välja termilise polümerisatsiooni teel, kasutades funktsionaalse monomeerina metakrüülhapet (MAA), ristsiduva ainena 2,2-asobisisobutüronitriili (AIBN) ja etüleenglükoolmaleiinrosinaadi (EGMRA) akrülaati ristsiduva ainena, fenobarbitaale (PB) mallimolekulina ja dimetüülsulfoksiidi (DMSO) orgaanilise lahustina. Anduri valmistamise protsessis segati 0,0464 g PB ja 0,0688 g MAA 3 ml DMSO-s ja töödeldi ultraheliga 10 minutit. 5 tunni pärast lisati segusse 1,0244 g EGMRA ja 0,0074 g AIBN ning töödeldi ultraheliga 30 minutit, et saada PB-prinditud polümeerilahuseid. Seejärel 10 μL 2,0 mg ml^-1Ni nanoosakeste lahus langes GCE pinnale ja seejärel kuivatati andur toatemperatuuril. Ligikaudu 5 μL ettevalmistatud PB-jäljendiga polümeeri lahust kaeti seejärel Ni nanoosakestega modifitseeritud GCE-ga ja kuivatati vaakumis 75 —�C juures 6 tundi. Pärast termilist polümerisatsiooni pesti trükitud andurit (äädikhape) HAc/metanooliga (mahusuhe, 3:7) 7 minutit, et eemaldada matriitsmolekulid. (vrd Uygun et al. 2015)

Ultraheli mikro-ekstraheerimine MIP-ide abil

Nikotiinamiidi analüüside taastamiseks proovidest rakendatakse ultraheli abil dispergeerivat tahkefaasilist mikroekstraktsiooni, millele järgneb UV-vis spektrofotomeeter (UA-DSPME-UV-vis). Nikotiinamiidi (vitamiin B3) ekstraheerimiseks ja eelkontsentreerimiseks on kasutatud HKUST-1 metalli orgaanilise raamistiku (MOF) põhiseid molekulaarselt trükitud polümeere. (Asfaram et al. 2017)

Suure jõudlusega ultrasonikaatorid polümeeride rakenduste jaoks

Laborist tootmiseni lineaarse skaleeritavusega: Spetsiaalselt konstrueeritud molekulaarselt trükitud polümeerid töötatakse kõigepealt välja ja testitakse väikestes laborites ja pink-top skaalal, et uurida polümeeri sünteesi teostatavust. Kui minimaalsete impordihindade teostatavus ja optimeerimine on saavutatud, skaleeritakse makromajandusliku tasakaalustamatuse menetluse kohane tootmine suurematesse mahtudesse. Ultraheli sünteesi marsruute saab kõik lineaarselt skaleerida pink-top kuni täielikult kaubandusliku tootmiseni. Hielscher Ultrasonics pakub sonokeemilisi seadmeid polümeeride sünteesiks väikestes labori- ja pink-top seadetes kuni täielikult tööstuslike inline ultraheli süsteemideni 24/7 tootmiseks täiskoormusel. Ultraheli saab lineaarselt skaleerida katseklaasi suurusest kuni veoautode suurte tootmisvõimsusteni tunnis. Hielscher Ultrasonics ulatuslik tooteportfell laborist tööstuslikele sonokeemilistele süsteemidele on teie kavandatud protsessivõimsuse jaoks kõige sobivam ultrasonikaator. Meie pikaajaline kogemus aitab teil teostatavuskatsetest ja protsesside optimeerimisest kuni ultraheli süsteemi paigaldamiseni lõplikule tootmistasemele.

Hielscher Ultrasonics – Keerukad sonokeemilised seadmed

Hielscher Ultrasonics tooteportfell hõlmab kõiki suure jõudlusega ultraheli ekstraktoreid väikestest kuni suurteni. Lisatarvikud võimaldavad teie protsessi jaoks kõige sobivama ultraheli seadme konfiguratsiooni lihtsat kokkupanekut. Optimaalne ultraheli seadistamine sõltub kavandatud võimsusest, mahust, materjalist, partii- või tekstisisesest protsessist ja ajakavast. Hielscher aitab teil seadistada ideaalse sonokeemilise protsessi.

partii ja tekstisisene

Hielscheri ultrasonikaatoreid saab kasutada partii ja pideva läbivoolu töötlemiseks. Väikeseid ja keskmise suurusega koguseid saab partiiprotsessis mugavalt ultraheliga töödelda (nt viaalid, test, torud, keeduklaasid, mahutid või tünnid). Suure mahuga töötlemiseks võib inline ultrahelitöötlus olla tõhusam. Kuigi pakkimine on aja- ja töömahukam, on pidev tekstisisene segamisprotsess tõhusam, kiirem ja nõuab oluliselt vähem tööjõudu. Hielscher Ultrasonicsil on teie polümerisatsioonireaktsiooni ja protsessi mahu jaoks kõige sobivam ekstraheerimise seadistus.

Ultraheli sondid iga toote võimsuse jaoks

Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab kogu ultraheli protsessorite spektrit kompaktsetest labori ultrasonikaatoritest üle pink-top ja pilootsüsteemide kuni täielikult tööstuslike ultraheli protsessoriteni, mis suudavad töödelda veoautode koormust tunnis. Täielik tootevalik võimaldab meil pakkuda teile kõige sobivamaid ultraheli seadmeid teie polümeeride, töötlemisvõimsuse ja tootmiseesmärkide jaoks.
Ultraheli pink-süsteemid sobivad ideaalselt teostatavuskatseteks ja protsessi optimeerimiseks. Kindlaksmääratud protsessiparameetritel põhinev lineaarne skaleerimine muudab töötlemisvõimsuse suurendamise väiksematest partiidest täielikult kaubanduslikuks tootmiseks väga lihtsaks. Mastaapimist saab teha kas võimsama ultraheli ekstraktoriüksuse paigaldamisega või mitme ultrasonikaatori paralleelse koondamisega. UIP16000 pakub Hielscher kõige võimsamat ultraheli seadet kogu maailmas.

Täpselt kontrollitavad amplituudid optimaalsete tulemuste saavutamiseks

Kõik Hielscheri ultrasonikaatorid on täpselt kontrollitavad ja seega usaldusväärsed tööhobused tootmises. Amplituud on üks olulisi protsessiparameetreid, mis mõjutavad sonokeemiliste reaktsioonide, sealhulgas polümerisatsioonireaktsioonide ja sünteesiteede tõhusust ja tõhusust.
Kõik Hielscheri ultraheli’ Protsessorid võimaldavad amplituudi täpset seadistamist. Sonotroodid ja võimendussarved on tarvikud, mis võimaldavad amplituudi muuta veelgi laiemas vahemikus. Hielscheri tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudid ja pakkuda vajalikku ultraheli intensiivsust nõudlike rakenduste jaoks. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis.
Täpsed amplituudi seaded ja ultraheli protsessi parameetrite püsiv jälgimine nutika tarkvara kaudu annavad teile võimaluse sünteesida oma molekulaarselt trükitud polümeere kõige tõhusamate ultraheli tingimustega. Optimaalne ultrahelitöötlus parimate polümerisatsioonitulemuste saavutamiseks!
Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades. See muudab Hielscheri ultraheli seadmed usaldusväärseks töövahendiks, mis vastab teie sonokeemiliste protsesside nõuetele.

Lihtne ja riskivaba testimine

Ultraheli protsessid võivad olla täiesti lineaarsed. See tähendab, et iga tulemust, mille olete saavutanud labori või pink-top ultrasonikaatori abil, saab täpselt samade protsessiparameetrite abil täpselt samale väljundile skaleerida. See muudab ultraheliuuringu ideaalseks riskivabaks teostatavuse testimiseks, protsessi optimeerimiseks ja sellele järgnevaks rakendamiseks kaubanduslikuks tootmiseks. Võtke meiega ühendust, et teada saada, kuidas ultrahelitöötlus võib suurendada teie MIP-i saagikust ja kvaliteeti.

Kõrgeim kvaliteet – Disainitud ja toodetud Saksamaal

Pereettevõttena ja pereettevõttena seab Hielscher oma ultraheli protsessorite jaoks esikohale kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik ultrasonikaatorid on projekteeritud, valmistatud ja põhjalikult testitud meie peakontoris Teltowis Berliini lähedal, Saksamaal. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus ja usaldusväärsus muudavad selle teie tootmises tööhobuseks. 24/7 töö täiskoormusel ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega segistite loomulik omadus.

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Hielscheri ultraheli protsessorit saate osta mis tahes erineva suurusega ja täpselt konfigureeritud vastavalt teie protsessinõuetele. Alates reaktiivide töötlemisest väikeses laboritorus kuni polümeersuspensiooni pideva läbivoolu segamiseni tööstuslikul tasandil pakub Hielscher Ultrasonics teile sobivat ultrasonikaatorit! Palun võtke meiega ühendust – Meil on hea meel soovitada teile ideaalset ultraheli seadistust!