Sintesis Ultrasonik Polimer Tercetak Molekuler (MIPs)

Polimer Tercetak Molekuler (MIPs) adalah reseptor yang dirancang secara artifisial dengan selektivitas dan kekhususan yang telah ditentukan untuk struktur molekul biologis atau kimia tertentu. Ultrasonication dapat meningkatkan berbagai jalur sintesis polimer molekuler dicetak membuat polimerisasi lebih efisien dan dapat diandalkan.

Apa itu Polimer Tercetak Secara Molekuler?

Polimer tercetak molekuler (MIP) adalah bahan polimer dengan karakteristik pengenalan seperti antibodi yang telah diproduksi menggunakan teknik pencetakan molekuler. Teknik pencetakan molekuler menghasilkan polimer yang dicetak secara molekuler dalam hal molekul target tertentu. Polimer yang dicetak secara molekuler memiliki rongga dalam matriks polimernya dengan afinitas untuk “Template” Molekul. Proses ini biasanya melibatkan memulai polimerisasi monomer di hadapan molekul template yang diekstraksi sesudahnya, meninggalkan rongga komplementer. Polimer ini memiliki afinitas untuk molekul asli dan telah digunakan dalam aplikasi seperti pemisahan kimia, katalisis, atau sensor molekuler. Molekul tercetak molekul dapat dibandingkan dengan kunci molekuler, yang cocok dengan kunci molekul (yang disebut molekul template). Polimer tercetak molekuler (MIPs) ditandai dengan situs pengikatan yang disesuaikan secara khusus yang cocok dengan molekul template dalam bentuk, ukuran, dan kelompok fungsional. "Kunci" – fitur "kunci" memungkinkan untuk menggunakan polimer tercetak molekul untuk berbagai aplikasi, di mana jenis molekul tertentu diakui dan melekat pada kunci molekuler, yaitu polimer molekul yang dicetak.

Ilustrasi skematik menunjukkan jalur pencetakan molekuler cyclodextrins untuk persiapan reseptor disesuaikan.
Studi dan gambar: Hishiya et al. 2003

Polimer tercetak molekuler (MIPs) memiliki bidang aplikasi yang luas dan digunakan untuk memisahkan dan memurnikan molekul biologis atau kimia tertentu termasuk asam amino dan protein, turunan nukleotida, polutan, serta obat-obatan dan makanan. Area aplikasi berkisar dari pemisahan dan pemurnian hingga sensor kimia, reaksi katalitik, pengiriman obat, antibodi biologis, dan sistem reseptor. (cf. Vasapollo et al. 2011)
Misalnya, teknologi MIP digunakan sebagai teknik ekstraksi mikro fase padat untuk mengoperasikan dan memurnikan molekul yang berasal dari ganja seperti CBD atau THC dari ekstrak spektrum penuh untuk mendapatkan isolat cannabinoid dan distilat.

Sintesis Ultrasonik Molekul Molekul Tercetak Molekul

Tergantung pada jenis target (template) dan aplikasi akhir MIP, MIPs dapat disintesis dalam format yang berbeda seperti partikel bola berukuran nano dan mikron, nanowires, nano-rod, nano-filamen, atau film tipis. Untuk menghasilkan bentuk MIP tertentu, teknik polimerisasi yang berbeda seperti pencetakan massal, curah hujan, polimerisasi emulsi, suspensi, dispersi, gelasi, dan polimerisasi pembengkakan multi-langkah dapat diterapkan.
Penerapan frekuensi rendah, ultrasonik intensitas tinggi menawarkan teknik yang sangat efisien, serbaguna dan sederhana untuk sintesis nanostruktur polimer.
Sonikasi membawa beberapa keuntungan dalam sintesis MIP jika dibandingkan dengan proses polimerisasi tradisional, karena mempromosikan tingkat reaksi yang lebih tinggi, pertumbuhan rantai polimer yang lebih homogen, hasil yang lebih tinggi, dan kondisi yang lebih ringan (misalnya, suhu reaksi rendah). Selanjutnya, dapat mengubah distribusi populasi situs yang mengikat, dan dengan demikian, morfologi polimer akhir. (Svenson 2011)
Dengan menerapkan energi sonochemical untuk polimerisasi MIPs, reaksi polimerisasi dimulai dan berdampak positif. Secara bersamaan, sonikasi mempromosikan degassing efektif campuran polimer tanpa mengorbankan kapasitas mengikat atau kekakuan.
Homogenisasi ultrasonik, dispersing dan emulsifikasi menawarkan pencampuran unggul dan agitasi untuk membentuk suspensi homogen dan untuk memberikan energi inisiasi untuk proses polimerisasi. Viveiros et al. (2019) menyelidiki potensi sintesis MIP ultrasonik dan menyatakan bahwa "MIPs disiapkan ultrasonically disajikan sifat mengikat mirip atau lebih unggul dari metode konvensional".
MIPs dalam nano-format terbuka menjanjikan kemungkinan untuk meningkatkan homogenitas situs mengikat. Ultrasonication terkenal dengan hasil yang luar biasa dalam persiapan nanodispersions dan nanoemulsions.

Ultrasonik Nano-Emulsi Polimerisasi

MIPs dapat disintesis dengan polimerisasi emulsi. Polimerisasi emulsi umumnya dicapai dengan membentuk emulsi minyak dalam air di bawah penambahan surfaktan. Untuk membentuk teknik emulsifikasi kinerja tinggi yang stabil dan berukuran nano diperlukan. Emulsifikasi ultrasonik adalah teknik yang mapan untuk menyiapkan emulsi nano dan mini.
Baca lebih lanjut tentang Ultrasonic Nano-Emulsifikasi!

Ultrasonik dapat meningkatkan rute sintesis berikut untuk produksi nanoMIP: polimerisasi presipitasi, polimerisasi emulsi, dan polimerisasi inti-shell.
Studi dan gambar oleh: Refaat et al. 2019

Ekstraksi Ultrasonik Template

Setelah sintesis polimer molekuler dicetak, template harus dihapus dari situs pengikatan untuk mendapatkan polimer molekuler aktif dicetak. Kekuatan pencampuran intens sonikasi mempromosikan kelarutan, difusiivitas, penetrasi dan transportasi pelarut dan molekul template. Dengan demikian, template dengan cepat dihapus dari situs pengikatan.
Ekstraksi ultrasonik juga dapat dikombinasikan dengan ekstraksi Soxhlet untuk menghapus template dari polimer yang tercetak.

Studi Kasus: Aplikasi Ultrasonik untuk Polimer Tercetak Molekuler

Sintesis Ultrasonik Polimer Tercetak Molekuler

Enkapsulasi nanopartikel magnetik oleh polimer 17β-estradiol-imprinted menggunakan rute sintesis ultrasonik mencapai penghapusan cepat 17β-estradiol dari lingkungan berdasi. Untuk sintesis ultrasonik nanoIP, asam methacrylic (MAA) digunakan sebagai monomer, etilen glikol dimethylacrylate (EGDMA) sebagai crosslinker, dan azobisisobutyronitrile (AIBN) sebagai inisiator. Prosedur sintesis ultrasonik dilakukan selama 2 jam pada 65ºC. Diameter ukuran partikel rata-rata NIP magnetik dan MIP magnetik masing-masing 200 dan 300 nm. Penggunaan ultrasound tidak hanya meningkatkan tingkat polimerisasi dan morfologi nanopartikel, tetapi juga menyebabkan peningkatan jumlah radikal bebas, dan dengan demikian, memfasilitasi pertumbuhan MIP di sekitar nanopartikel magnetik. Kapasitas adsorpsi hingga 17β-estradiol sebanding dengan pendekatan tradisional. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Ultrasonics untuk Sensor Molekuler Tercetak

Yu et al. merancang sensor elektrokimia yang dicetak secara molekuler berdasarkan elektroda nikel yang dimodifikasi nanopartikel untuk penentuan fenobarbital. Sensor elektrokimia yang dilaporkan dikembangkan oleh polimerisasi termal dengan penggunaan asam methacrylic (MAA) sebagai monomer fungsional, 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) dan etilena glikol maleic rosinate (EGMRA) akrilat sebagai agen crosslinking, fenobarbital (PBs) sebagai molekul template, dan dimethyl sulfoxide (DMSO) sebagai pelarut organik. Dalam proses fabrikasi sensor, 0.0464g PB dan 0.0688g MAA dicampur dalam 3 mL DMSO dan disonikasi selama 10 menit. Setelah 5 jam, 1.0244g EGMRA dan 0.0074g AIBN ditambahkan ke dalam campuran dan disonikasi selama 30 menit untuk mendapatkan solusi polimer pb-imprinted. Setelah itu, 10 μL 2,0 mg mL^-1Larutan nanopartikel ni jatuh pada permukaan GCE dan kemudian sensor dikeringkan pada suhu kamar. Sekitar 5 μL larutan polimer pb-imprinted yang disiapkan kemudian dilapisi pada GCE yang dimodifikasi nanopartikel Ni dan vakum dikeringkan pada 75-C selama 6 jam. Setelah polimerisasi termal, sensor yang dicetak dicuci dengan (asam asetat) HAc / metanol (rasio volume, 3: 7) selama 7 menit untuk menghapus molekul template. (cf. Uygun et al. 2015)

Ultrasonic Micro-Extraction menggunakan MIPs

Untuk memulihkan analisis nikotinamida dari sampel, mikroekstraksi fase padat dispersif ultrasonically dibantu diikuti oleh spektrofotometer UV-vis (UA-DSPME-UV-vis) diterapkan. Untuk ekstraksi dan prakonsenrasi nikotinamida (vitamin B3), kerangka organik logam HKUST-1 (MOF) berbasis polimer tercetak molekuler telah digunakan. (Asfaram et al. 2017)

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Aplikasi Polimer

Dari Lab ke Produksi dengan Skalabilitas Linear: Polimer yang direkayasa secara molekuler pertama kali dikembangkan dan diuji pada laboratorium kecil dan skala bench-top, untuk menyelidiki kelayakan sintesis polimer. Jika kelayakan dan pengoptimalan MIPs telah tercapai, produksi MIP diskalakan ke volume yang lebih besar. Rute sintesis ultrasonik dapat semua linear diskalakan dari bench-top untuk produksi komersial sepenuhnya. Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan sonochemical untuk sintesis polimer di laboratorium kecil dan pengaturan bench-top hingga sistem ultrasonik inline industri sepenuhnya untuk produksi 24 /7 di bawah beban penuh. Ultrasonik dapat diskalakan secara linear dari ukuran tabung uji hingga kapasitas produksi besar muatan truk per jam. Hielscher Ultrasonics portofolio produk yang luas dari laboratorium ke sistem sonochemical industri memiliki ultrasonicator yang paling cocok untuk kapasitas proses yang Anda bayangkan. Staf kami yang sudah lama berpengalaman akan membantu Anda dari uji kelayakan dan pengoptimalan proses hingga instalasi sistem ultrasonik Anda pada tingkat produksi akhir.

Hielscher Ultrasonics – Peralatan Sonochemical canggih

Portofolio produk Hielscher Ultrasonics mencakup berbagai ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi dari skala kecil hingga besar. Aksesori tambahan memungkinkan perakitan mudah konfigurasi perangkat ultrasonik yang paling cocok untuk proses Anda. Pengaturan ultrasonik yang optimal tergantung pada kapasitas yang dipertimbangkan, volume, bahan, batch atau proses inline dan timeline. Hielscher membantu Anda untuk setup proses sonochemical ideal.

Batch dan Inline

Ultrasonicators Hielscher dapat digunakan untuk batch dan terus menerus aliran-melalui pengolahan. Volume kecil dan menengah dapat dengan mudah disonikasi dalam proses batch (misalnya, botol, tes, tabung, gelas, tangki atau barel). Untuk pemrosesan volume besar, sonikasi inline mungkin lebih efektif. Sementara batching lebih padat waktu dan padat karya, proses pencampuran inline yang berkelanjutan lebih efisien, lebih cepat dan membutuhkan tenaga kerja yang jauh lebih sedikit. Hielscher Ultrasonics memiliki pengaturan ekstraksi yang paling cocok untuk reaksi polimerisasi anda dan volume proses.

Ultrasonic Probes untuk Setiap Kapasitas Produk

Jajaran produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicators laboratorium kompak di atas bench-top dan sistem percontohan untuk prosesor ultrasonik sepenuhnya industri dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Berbagai produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan peralatan ultrasonik yang paling cocok untuk polimer Anda, kapasitas proses dan target produksi.
Sistem benchtop ultrasonik sangat ideal untuk uji kelayakan dan optimasi proses. Peningkatan linear berdasarkan parameter proses yang ditetapkan membuatnya sangat mudah untuk meningkatkan kapasitas pemrosesan dari lot yang lebih kecil hingga produksi komersial sepenuhnya. Up-scaling dapat dilakukan dengan menginstal unit ekstraktor ultrasonik yang lebih kuat atau pengelompokan beberapa ultrasonicators secara paralel. Dengan UIP16000, Hielscher menawarkan unit ultrasonik paling kuat di seluruh dunia.

Amplitudo yang Dapat Dikendalikan secara Tepat untuk Hasil Optimal

Semua ultrasonicators Hielscher justru dapat dikendalikan dan dengan demikian kuda kerja yang dapat diandalkan dalam produksi. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas reaksi sonochemical termasuk reaksi polimerisasi dan rute sintesis.
Semua Hielscher Ultrasonics’ prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrodes dan booster horns adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam kisaran yang lebih luas. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus berjalan dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk mensintesis polimer tercetak molekuler Anda dengan kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk hasil polimerisasi terbaik!
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini membuat peralatan ultrasonik Hielscher alat kerja yang dapat diandalkan yang memenuhi persyaratan proses sonochemical Anda.

Pengujian mudah dan bebas risiko

Proses ultrasonik dapat benar-benar linear skala. Ini berarti setiap hasil yang telah Anda capai menggunakan laboratorium atau bench-top ultrasonicator, dapat diskalakan ke output yang sama persis menggunakan parameter proses yang sama persis. Hal ini membuat ultrasonication ideal untuk pengujian kelayakan bebas risiko, optimasi proses dan implementasi berikutnya ke manufaktur komersial. Hubungi kami untuk mempelajari bagaimana sonikasi dapat meningkatkan hasil dan kualitas MIP Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis yang dimiliki keluarga dan dikelola keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasonik. Semua ultrasonicators dirancang, diproduksi dan diuji secara menyeluruh di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Ketahanan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher menjadikannya kuda kerja dalam produksi Anda. 24/7 operasi di bawah beban penuh dan dalam menuntut lingkungan adalah karakteristik alami dari Hielscher ini kinerja tinggi mixer.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Anda dapat membeli prosesor ultrasonik Hielscher dalam berbagai ukuran dan persis dikonfigurasi untuk kebutuhan proses Anda. Dari mengobati reactants dalam tabung laboratorium kecil untuk aliran terus menerus-melalui pencampuran bubur polimer pada tingkat industri, Hielscher Ultrasonics menawarkan ultrasonicator cocok untuk Anda! Silahkan hubungi kami – Kami senang untuk merekomendasikan Anda setup ultrasonik yang ideal!