Molekulárisan imprintelt polimerek (MIP-k) ultrahangos szintézise

A molekulárisan imprintelt polimerek (MIP-ek) mesterségesen tervezett receptorok, amelyek előre meghatározott szelektivitással és specifitással rendelkeznek egy adott biológiai vagy kémiai molekulaszerkezetre. Az ultrahangos kezelés javíthatja a molekulárisan lenyomott polimerek különböző szintézisútjait, hatékonyabbá és megbízhatóbbá téve a polimerizációt.

Mik azok a molekulárisan nyomott polimerek?

A molekulárisan imprintelt polimer (MIP) olyan polimer anyag, amely antitestszerű felismerési jellemzőkkel rendelkezik, és amelyet molekuláris imprinting technikával állítottak elő. A molekuláris lenyomatolási technika molekulárisan imprintelt polimert hoz létre egy adott célmolekulához képest. A molekulárisan lenyomott polimer polimer mátrixában üregek vannak, amelyek affinitással rendelkeznek a specifikus “sablon” molekula. Az eljárás általában magában foglalja a monomerek polimerizációjának megkezdését egy templátmolekula jelenlétében, amelyet később extrahálunk, és komplementer üregeket hagyunk hátra. Ezek a polimerek affinitással rendelkeznek az eredeti molekulához, és olyan alkalmazásokban használják őket, mint a kémiai szétválasztás, katalízis vagy molekuláris érzékelők. A molekuláris imprintelt molekulák összehasonlíthatók egy molekuláris zárral, amely megfelel egy molekuláris kulcsnak (az úgynevezett templátmolekulának). A molekulárisan imprintelt polimereket (MIP) speciálisan kialakított kötőhelyek jellemzik, amelyek alakjukban, méretükben és funkciós csoportjaikban megfelelnek a templátmolekuláknak. A "zár" – kulcs" funkció lehetővé teszi molekuláris imprintelt polimerek használatát különböző alkalmazásokhoz, ahol egy adott molekulatípust felismernek és a molekuláris zárhoz kapcsolnak, azaz a molekuláris lenyomott polimerhez.

A sematikus ábra a ciklodextrinek molekuláris lenyomatát mutatja be a testreszabott receptorok előállításához.
Tanulmány és kép: Hishiya et al. 2003

A molekulárisan imprintelt polimerek (MIP-ek) széles alkalmazási területtel rendelkeznek, és meghatározott biológiai vagy kémiai molekulák elkülönítésére és tisztítására szolgálnak, beleértve az aminosavakat és fehérjéket, nukleotidszármazékokat, szennyező anyagokat, valamint gyógyszereket és élelmiszereket. Az alkalmazási területek az elválasztástól és tisztítástól a kémiai szenzorokig, katalitikus reakciókig, gyógyszeradagolásig, biológiai antitestekig és receptorrendszerekig terjednek. (vö. Vasapollo et al. 2011)
Például a MIP technológiát szilárd fázisú mikroextrakciós technikaként használják a kannabiszból származó molekulák, például a CBD vagy a THC működtetésére és tisztítására a teljes spektrumú kivonatból, hogy kannabinoid izolátumokat és desztillátumokat kapjanak.

Molekulárisan imprintelt molekulák ultrahangos szintézise

A cél (sablon) típusától és a MIP végső alkalmazásától függően a MIP-ek különböző formátumokban, például nano- és mikron méretű gömb alakú részecskékben, nanohuzalokban, nanorudakban, nanoszálakban vagy vékonyfilmekben szintetizálhatók. Egy adott MIP-forma előállításához különböző polimerizációs technikák, például ömlesztett lenyomat, kicsapás, emulziós polimerizáció, szuszpenzió, diszperzió, gélezés és többlépcsős duzzadási polimerizáció alkalmazhatók.
Az alacsony frekvenciájú, nagy intenzitású ultrahang alkalmazása rendkívül hatékony, sokoldalú és egyszerű technikát kínál a polimer nanoszerkezetek szintézisére.
A szonikálás számos előnnyel jár a MIP szintézisben a hagyományos polimerizációs folyamatokhoz képest, mert elősegíti a magasabb reakciósebességet, homogénebb polimer láncnövekedést, magasabb hozamokat és enyhébb körülményeket (pl. Alacsony reakcióhőmérséklet). Továbbá megváltoztathatja a kötőhely populációs eloszlását, és ezáltal a végső polimer morfológiáját. (Svenson 2011)
A szonokémiai energia alkalmazásával a MIP-k polimerizációjához polimerizációs reakciók indulnak és pozitívan befolyásolódnak. Ezzel egyidejűleg az ultrahangos kezelés elősegíti a polimer keverék hatékony gáztalanítását anélkül, hogy feláldozná a kötőképességet vagy a merevséget.
Az ultrahangos homogenizálás, diszpergálás és emulgeálás kiváló keverést és keverést kínál homogén szuszpenziók kialakításához és a polimerizációs folyamatok iniciációs energiájának biztosításához. Viveiros et al. (2019) megvizsgálta az ultrahangos MIP szintézis potenciálját, és kijelentette, hogy "az ultrahanggal előállított MIP-k a hagyományos módszerekhez hasonló vagy jobb kötési tulajdonságokkal rendelkeznek".
A nanoformátumú MIP-ek ígéretes lehetőségeket nyitnak meg a kötőhelyek homogenitásának javítására. Az ultrahangos kezelés jól ismert kivételes eredményeiről a nanodiszperziók és nanoemulziók előállításában.

Ultrahangos nano-emulziós polimerizáció

A MIP-ek emulziós polimerizációval szintetizálhatók. Az emulziós polimerizációt általában úgy érik el, hogy felületaktív anyag hozzáadásával olaj-víz emulziót képeznek. Stabil, nanoméretű kialakításhoz nagy teljesítményű emulgeálási technikára van szükség. Az ultrahangos emulgeálás jól bevált technika nano- és mini-emulziók előállítására.
További információ Ultrahangos nano-emulgeálás!

Az ultrahangos javíthatja a nanoMIP előállításának következő szintézismódjait: csapadékpolimerizáció, emulziós polimerizáció és maghéj polimerizáció.
Tanulmány és kép: Refaat et al. 2019

A sablon ultrahangos extrakciója

A molekulárisan imprintelt polimerek szintézise után a sablont el kell távolítani a kötőhelyről, hogy aktív molekulárisan imprintelt polimert kapjunk. Az ultrahangos intenzív keverési erők elősegítik az oldószer és a templátmolekulák oldhatóságát, diffúzióját, behatolását és szállítását. Ezáltal a sablonok gyorsan eltávolításra kerülnek a kötési helyekről.
Az ultrahangos extrakció kombinálható a Soxhlet extrakcióval is, hogy eltávolítsa a sablont a nyomott polimerből.

Esettanulmányok: Ultrahangos alkalmazások molekulárisan nyomott polimerekhez

Molekulárisan nyomott polimerek ultrahangos szintézise

A mágneses nanorészecskék kapszulázása 17β-ösztradiol-nyomott polimerekkel ultrahangos szintézis útján a 17β-ösztradiol gyors eltávolítását eredményezi vizes környezetből. A nanoMIP-ek ultrahangos szintéziséhez metakrilsavat (MAA) használtunk monomerként, etilénglikol-dimetil-akrilátot (EGDMA) térhálósítóként és azobisizobutironitrilt (AIBN) iniciátorként. Az ultrahangos szintézis eljárást 2 órán át 65 ° C-on végeztük. A mágneses NIP-ek és a mágneses MIP-ek átlagos részecskeméret-átmérője 200 és 300 nm volt. Az ultrahang használata nemcsak fokozta a nanorészecskék polimerizációs sebességét és morfológiáját, hanem a szabad gyökök számának növekedéséhez is vezetett, és így megkönnyítette a MIP növekedését a mágneses nanorészecskék körül. A 17β-ösztradiol felé mutató adszorpciós kapacitás hasonló volt a hagyományos megközelítésekhez. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Ultrahangos a molekulárisan nyomott érzékelőkhöz

Yu és munkatársai nikkel nanorészecskékkel módosított elektródákon alapuló, molekulárisan nyomott elektrokémiai szenzort terveztek a fenobarbitál meghatározására. A jelentett elektrokémiai szenzort termikus polimerizációval fejlesztették ki, funkcionális monomerként metakrilsavat (MAA), térhálósító szerként 2,2-azobiszizobutirnitrilt (AIBN) és etilénglikol-maleinsav-rozinátot (EGMRA) akrilát, templátmolekulaként fenobarbitálokat (PBs) és szerves oldószerként dimetil-szulfoxidot (DMSO) használva. Az érzékelő gyártási folyamatában 0,0464 g PB-t és 0,0688 g MAA-t kevertünk össze 3 ml DMSO-ban, és 10 percig ultrahanggal kezeltük. 5 óra elteltével 1,0244 g EGMRA-t és 0,0074 g AIBN-t adtunk a keverékhez, és 30 percig ultrahanggal kezeltük, hogy PB-imprintelt polimer oldatokat kapjunk. Ezután 10 μl 2,0 mg ml^-1A Ni nanorészecske oldatot a GCE felületére ejtettük, majd a szenzort szobahőmérsékleten szárítottuk. Az elkészített PB-lenyomatú polimer oldat körülbelül 5 μl-ét ezután bevontuk a Ni nanorészecske-módosított GCE-vel, és vákuumszárítottuk 75 ° C-on 6 órán keresztül. A termikus polimerizációt követően a lenyomott szenzort (ecetsav) HAc/metanollal (térfogatarány, 3:7) 7 percig mostuk a templátmolekulák eltávolítása céljából. (vö. Uygun et al. 2015)

Ultrahangos mikroextrakció MIP-ekkel

A nikotinamid-elemzések mintákból történő visszanyerése érdekében ultrahanggal segített diszperzív szilárd fázisú mikroextrakciót, majd UV-vis spektrofotométert (UA-DSPME-UV-VIS) alkalmazunk. A nikotinamid (B3-vitamin) extrakciójához és prekoncentrálásához HKUST-1 fém szerves keret (MOF) alapú molekulárisan imprintelt polimereket használtunk. (Asfaram et al. 2017)

Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek polimer alkalmazásokhoz

A labortól a gyártásig lineáris skálázhatósággal: A speciálisan megtervezett, molekulárisan lenyomott polimereket először kis laboratóriumi és asztali méretekben fejlesztik ki és tesztelik, hogy megvizsgálják a polimerszintézis megvalósíthatóságát. Ha megvalósult a minimális importárak megvalósíthatósága és optimalizálása, a MIP-termelést nagyobb mennyiségekre méretezik. Az ultrahangos szintézis útvonalak lineárisan méretezhetők a padról a teljesen kereskedelmi termelésre. A Hielscher Ultrasonics szonokémiai berendezéseket kínál a polimer szintézishez kis laboratóriumi és asztali beállításokban, egészen a teljesen ipari inline ultrahangos rendszerekig a 24/7 termeléshez teljes terhelés alatt. Az ultrahangos lineárisan skálázható a kémcső méretétől a teherautók nagy termelési kapacitásáig óránként. A Hielscher Ultrasonics kiterjedt termékportfóliója a laboratóriumtól az ipari szonokémiai rendszerekig a legmegfelelőbb ultrahangos készüléket kínálja a tervezett folyamatkapacitáshoz. Hosszú ideje tapasztalt munkatársaink segítenek Önnek a megvalósíthatósági tesztektől és a folyamat optimalizálásától az ultrahangos rendszer végső gyártási szinten történő telepítéséig.

Hielscher Ultrasonics – Kifinomult szonokémiai berendezések

A Hielscher Ultrasonics termékportfóliója lefedi a nagy teljesítményű ultrahangos elszívók teljes skáláját a kis- és nagyméretekben. A kiegészítő tartozékok lehetővé teszik a folyamathoz legmegfelelőbb ultrahangos készülékkonfiguráció egyszerű összeszerelését. Az optimális ultrahangos beállítás a tervezett kapacitástól, térfogattól, anyagtól, kötegelt vagy inline folyamattól és idővonaltól függ. A Hielscher segít beállítani az ideális szonokémiai folyamatot.

Batch és Inline

A Hielscher ultrahangos készülékek kötegelt és folyamatos átfolyásos feldolgozásra használhatók. Kis és közepes méretű mennyiségek kényelmesen szonikálhatók kötegelt folyamatban (pl. Injekciós üvegek, teszt, csövek, főzőpoharak, tartályok vagy hordók). Nagy mennyiségű feldolgozáshoz az inline sonication hatékonyabb lehet. Míg a kötegelés idő- és munkaigényesebb, a folyamatos gyártósori keverési folyamat hatékonyabb, gyorsabb és lényegesen kevesebb munkaerőt igényel. A Hielscher Ultrasonics a legmegfelelőbb extrakciós beállítással rendelkezik a polimerizációs reakcióhoz és a folyamat térfogatához.

Ultrahangos szondák minden termékkapacitáshoz

A Hielscher Ultrasonics termékcsalád lefedi az ultrahangos processzorok teljes spektrumát a kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől a padon és a kísérleti rendszereken keresztül a teljesen ipari ultrahangos processzorokig, amelyek képesek óránként feldolgozni a teherautókat. A teljes termékválaszték lehetővé teszi számunkra, hogy a legmegfelelőbb ultrahangos berendezéseket kínáljuk a polimerekhez, a folyamatkapacitáshoz és a gyártási célokhoz.
Az ultrahangos asztali rendszerek ideálisak a megvalósíthatósági vizsgálatokhoz és a folyamat optimalizálásához. A meghatározott folyamatparamétereken alapuló lineáris méretnövelés nagyon egyszerűvé teszi a feldolgozási kapacitás növelését a kisebb tételekről a teljesen kereskedelmi termelésre. A méretezés egy erősebb ultrahangos elszívó egység telepítésével vagy több ultrahangos készülék párhuzamos csoportosításával történhet. A UIP16000, Hielscher kínál a legerősebb ultrahangos egység világszerte.

Pontosan szabályozható amplitúdók az optimális eredmények érdekében

Minden Hielscher ultrasonicators pontosan szabályozható és ezáltal megbízható munka lovak a termelésben. Az amplitúdó az egyik legfontosabb folyamatparaméter, amely befolyásolja a szonokémiai reakciók hatékonyságát és eredményességét, beleértve a polimerizációs reakciókat és a szintézis útvonalakat.
Minden Hielscher Ultrasonics’ A processzorok lehetővé teszik az amplitúdó pontos beállítását. A sonotrodes és a booster szarvak olyan tartozékok, amelyek lehetővé teszik az amplitúdó még szélesebb tartományban történő módosítását. A Hielscher ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdókat tudnak szállítani, és biztosítják a szükséges ultrahangos intenzitást igényes alkalmazásokhoz. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben.
A pontos amplitúdóbeállítások és az ultrahangos folyamatparaméterek intelligens szoftverrel történő állandó ellenőrzése lehetőséget ad arra, hogy a molekulárisan nyomott polimereket a leghatékonyabb ultrahangos körülmények között szintetizálja. Optimális szonikálás a legjobb polimerizációs eredmények érdekében!
A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben. Ez teszi a Hielscher ultrahangos berendezését megbízható munkaeszközré, amely megfelel a szonokémiai folyamat követelményeinek.

Egyszerű, kockázatmentes tesztelés

Az ultrahangos folyamatok teljesen lineárisak lehetnek. Ez azt jelenti, hogy minden eredmény, amelyet laboratóriumi vagy asztali ultrahangos készülékkel ért el, pontosan ugyanarra a kimenetre méretezhető pontosan ugyanazokkal a folyamatparaméterekkel. Ez teszi az ultrahangos kezelést ideális a kockázatmentes megvalósíthatósági teszteléshez, a folyamat optimalizálásához és az azt követő kereskedelmi gyártásba történő bevezetéshez. Lépjen kapcsolatba velünk, hogy megtudja, hogyan növelheti az ultrahangos kezelés a MIP hozamát és minőségét.

Legmagasabb minőség – Németországban tervezték és gyártották

Családi tulajdonban lévő és családi vállalkozásként a Hielscher az ultrahangos processzorok legmagasabb minőségi előírásait helyezi előtérbe. Minden ultrahangos készüléket terveztek, gyártottak és alaposan teszteltek székhelyünkön, Teltow-ban, Berlin közelében, Németországban. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága és megbízhatósága teszi azt a munka lóvá a termelésben. 24/7 működés teljes terhelés alatt és igényes környezetben a Hielscher nagy teljesítményű keverőinek természetes jellemzője.

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:

A Hielscher ultrahangos processzort bármilyen más méretben vásárolhatja meg, és pontosan konfigurálhatja a folyamat követelményeinek. A reagensek kezelésétől egy kis laboratóriumi csőben a polimer szuszpenziók folyamatos átfolyó keveréséig ipari szinten, Hielscher Ultrasonics kínál megfelelő ultrahangos készüléket az Ön számára! Kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot – Örömmel ajánljuk Önnek az ideális ultrahangos beállítást!