分子インプリントポリマー(MIP)の超音波合成

分子インプリントポリマー(MIP)は、所定の生物学的または化学的分子構造に対する所定の選択性および特異性を有する人工的に設計された受容体である。超音波は、分子インプリントポリマーの様々な合成経路を改善することができ、重合をより効率的かつ信頼性の高いものにします。

分子インプリントポリマーとは何ですか?

分子インプリントポリマー(MIP)は、分子インプリンティング技術を用いて作製された抗体様認識特性を有する高分子材料です。分子インプリンティング技術は、特定の標的分子に関して分子インプリントポリマーを生成する。分子状に刻印されたポリマーは、特定のポリマーに対する親和性を有するポリマーマトリックスに空洞を有する “テンプレート” 分子。このプロセスは通常、後に抽出されるテンプレート分子の存在下でモノマーの重合を起こし、相補的な空洞を残すことを含む。これらのポリマーは、元の分子に親和性を有し、化学分離、触媒、分子センサーなどの用途で使用されています。分子インプリント分子は分子鍵(いわゆるテンプレート分子)に一致する分子ロックと比較することができる。分子状インプリントポリマー(MIP)は、形状、サイズおよび官能基のテンプレート分子に一致する特異的に調整された結合部位によって特徴付けられます。「ロック」 – key」機能は、分子の特定のタイプが認識され、分子ロック、すなわち分子インプリントポリマーに付着する様々な用途のために分子インプリントポリマーを使用することができます。

Ultrasonication is an effective technique to produce molecularly imprinted polymers.

模式図は、テーラードレセプターの調製のためのシクロデキストリンの分子インプリンティング経路を示しています。
研究と絵:ヒシヤら 2003

分子インプリントポリマー(MIP)は、幅広い用途を有し、アミノ酸やタンパク質、ヌクレオチド誘導体、汚染物質、薬物および食品を含む特定の生物学的または化学的分子を分離し、精製するために使用されます。用途領域は、分離および精製から化学センサー、触媒反応、薬物送達、生物学的抗体および受容体システムまで多岐に及ぶ。(cf. Vasapolloら 2011)
例えば、MIP技術は、カンナビノイド分離株および蒸留物を得るために、CBDまたはTHCなどの大麻由来分子をフルスペクトル抽出物から操作および精製するための固相微小抽出技術として使用される。

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UP400St – 超音波アプリケーションのための400W強力な超音波プロセッサ

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分子インプリント分子の超音波合成

MIPのターゲット(テンプレート)タイプと最終的な適用に応じて、MIPはナノおよびミクロンサイズの球状粒子、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノフィラメント、または薄膜などの異なる形式で合成することができます。特定のMIP形態を作製するために、バルクインプリンティング、沈殿、乳化重合、懸濁液、分散液、ゲル化、および多段階膨潤重合などの異なる重合技術を適用することができる。
低周波、高強度の超音波の適用は、高分子ナノ構造を合成するために非常に効率的で汎用性と簡単な技術を提供しています。
超音波処理は、従来の重合プロセスと比較すると、MIP合成においていくつかの利点をもたらし、より高い反応速度、より均質なポリマー鎖成長、より高い収率、および穏やかな条件(例えば、低反応温度)を促進するためである。さらに、結合部位の集団分布、ひいては、最終的なポリマーの形態を変化させることができる。(スヴェンソン2011)
MIPの重合にソノケミカルエネルギーを適用することにより、重合反応が開始され、プラスの影響を受ける。同時に、超音波処理は、結合能力や剛性を犠牲にすることなく、ポリマー混合物の効果的な脱気を促進する。
超音波均質化、分散および乳化は、均質な懸濁液を形成し、重合プロセスの開始エネルギーを提供するために優れた混合および攪拌を提供します。Viveirosら(2019)は、超音波MIP合成の可能性を調査し、「MIPは従来の方法と同様または優れた結合特性を超音波で提示した」と述べた。
ナノフォーマットのMMPは、結合部位の均質性を向上させる有望な可能性を開く。超音波は、ナノ分散液およびナノエマルジョンの調製におけるその例外的な結果のためによく知られています。

超音波ナノエマルジョン重合

MIPは、乳化重合により合成することができる。エマルジョン重合は、一般に界面活性剤を添加して水中油エマルジョンを形成することによって達成される。安定したナノサイズを形成するためには、高性能な乳化技術が必要である。超音波乳化は、ナノおよびミニエマルジョンを調製するための確立された技術です。
超音波ナノ乳化について詳しく読む!

Ultrasonic emulsification and dispersion has positive impacts on the polymerization of molecularly imprinted polymers.

超音波は、ナノMIP製造のための次の合成経路を改善することができます:沈殿重合、乳化重合、およびコアシェル重合。
研究と絵:リファトら 2019

テンプレートの超音波抽出

分子状インプリントポリマーの合成後、活性分子インプリントポリマーを得るためには、結合部位からテンプレートを除去する必要があります。超音波処理の強烈な混合力は、溶媒およびテンプレート分子の溶解性、拡散性、浸透および輸送を促進する。それにより、テンプレートは、結合部位から迅速に除去される。
超音波抽出はまた、インプリントポリマーからテンプレートを除去するためにソクスレット抽出と組み合わせることができます。

超音波支援MIP合成ルート:

  • 制御されたラジカル重合
  • 沈殿重合
  • 乳化重合
  • コアシェルナノ粒子グラフト
  • マグネット粒子の超音波合成
  • 凝集ポリマーの断片化
  • テンプレートの超音波抽出

ケーススタディ:分子インプリントポリマー用超音波応用

分子インプリントポリマーの超音波合成

超音波合成経路を用いた17β-エストラジオール刻印ポリマーによる磁性ナノ粒子のカプセル化は、水性環境からの17βエストラジオールの迅速な除去を達成する。ナノミップの超音波合成のために、メタクリル酸(MAA)をモノマーとして、エチレングリコールジメチルアクリル(EGDMA)を架橋剤として、アゾビシソブチロニトリル(AIBN)を起剤として用いた。超音波合成手順は65ºCで2hのために行った。磁気NICと磁気MIPの平均粒径はそれぞれ200nmと300nmであった。超音波の使用は、ナノ粒子の重合速度および形態を増強するだけでなく、フリーラジカルの数の増加につながり、したがって、磁気ナノ粒子の周りのMIP増殖を促進した。17βエストラジオールに対する吸着能力は、従来のアプローチに匹敵するものでした。[Xiaら 2012 / ビベイロら] 2019]

分子インプリントセンサ用超音波

Yuらは、フェノバルビタール定量のためにニッケルナノ粒子修飾電極に基づいて分子インプリントされた電気化学センサーを設計した。報告された電気化学センサーは、メタクリル酸(MAA)を機能性モノマーとして熱重合することにより開発された、 2,2-アゾビシソブチロニトリル(AIBN)およびエチレングリコールマレイン酸ロジネート(EGMRA)は架橋剤としてアクリレートし、フェノバルビタール(PBs)をテンプレート分子として、ジメチルスルボ(有機溶媒)としてセンサー製造プロセスでは、0.0464g PBと0.0688g MAAを3 mL DMSOに混合し、10分間超音波処理しました。5時間後、1.0244g EGMRAおよび0.0074g AIBNを混合物に添加し、30分間超音波処理してPBインプリントポリマー溶液を得た。その後、10 μLの 2.0 mg mL-1NIナノ粒子溶液はGCE表面に落とし、次いでセンサーを室温で乾燥させた。調製したPBインプリントポリマー溶液の約5μLを、次いでNiナノ粒子変性GCE上でコーティングし、75◦Cで6時間真空乾燥した。熱重合の後、インプリントされたセンサーを(酢酸)HAc/メタノール(体積比、3:7)で洗浄し、テンプレート分子を除去した。(2015年ユーグンら)

MIPを用いた超音波マイクロ抽出

サンプルからニコチンアミド分析を回収するために、超音波支援分散固相微小分抽出に続いてUV-vis分光光度計(UA-DSPME-UV-vis)が適用される。ニコチンアミド(ビタミンB3)の抽出および事前濃度については、HKUST-1金属有機フレームワーク(MOF)ベースの分子インプリントポリマーが使用されている。(アスファラムら 2017)

The UIP4000hdT is a 4000 watts powerful ultrasonic inline extractor.

UIP4000hdT、インライン処理のための4000ワットの強力な産業ハイ剪断ミキサー

ポリマー用途向け高性能超音波処理器

線形スケーラビリティを備えたラボから生産まで: 具体的に工学的に工学された分子状インプリントポリマーは、まず、小さな実験室およびベンチトップスケールで開発され、試験され、ポリマー合成の実現可能性を調査する。MIPの実現可能性と最適化が達成された場合、MIPの生産はより大きな量に拡大されます。超音波合成ルートは、すべて完全に商業生産にベンチトップから線形にスケーリングすることができます。ヒールシャー超音波は、完全な負荷の下で24/7生産のための完全に工業用インライン超音波システムに小さな実験室とベンチトップの設定でポリマー合成のためのソノケミカル機器を提供しています。超音波は、1時間あたりのトラック積み込みの大規模な生産能力に試験管のサイズから直線的にスケーリングすることができます。ヒールシャー超音波産業用ソノケミカルシステムにラボから広範な製品ポートフォリオは、あなたの想定プロセス容量のための最も適切な超音波装置を持っています。当社の長年の経験豊富なスタッフは、最終生産レベルであなたの超音波システムのインストールに実現可能性試験とプロセスの最適化からお客様を支援します。

ヒールシャー超音波 – 洗練されたソノケミカル機器

ヒールシャー超音波製品ポートフォリオは、小規模から大規模に高性能超音波抽出器のフルレンジをカバーしています。追加の付属品はあなたのプロセスのための最も適した超音波装置の構成の容易なアセンブリを可能にする。最適な超音波設定は、想定容量、容積、材料、バッチまたはインラインプロセスとタイムラインに依存します。ヒールシャーは、理想的なソノケミカルプロセスをセットアップするのに役立ちます。

バッチおよびインライン

ヒールシャー超音波処理は、バッチおよび連続フロースルー処理に使用することができます。小容量および中型の容積はバッチプロセス(例えば、バイアル、試験、管、ビーカー、タンクまたはバレル)で便利に超音波処理することができる。大量処理の場合、インライン超音波処理の方が効果的かもしれません。バッチ処理は時間と労力を要する時間が多い一方で、連続的なインライン混合プロセスはより効率的で、より速く、大幅に少ない労働力を必要とします。ヒールシャー超音波は、重合反応とプロセス量に最適な抽出設定を持っています。

すべての製品容量のための超音波プローブ

産業規模のインライン超音波処理のためのUIP4000hdTフローセルヒールシャー超音波製品の範囲は、1時間あたりのトラック積み込みを処理する能力を持つ完全工業用超音波プロセッサにベンチトップとパイロットシステム上のコンパクトなラボ超音波装置から超音波プロセッサの完全なスペクトルをカバーしています。フル製品範囲は、私たちはあなたのポリマー、プロセス容量と生産目標のための最も適切な超音波装置を提供することができます。
超音波ベンチトップシステムは、実現可能性試験とプロセスの最適化に最適です。確立されたプロセスパラメータに基づく線形スケールアップは、より小さなロットから完全に商業生産までの処理能力を非常に容易に高めます。アップスケーリングは、より強力な超音波抽出ユニットをインストールするか、並列にいくつかの超音波装置をクラスタリングすることによって行うことができます。UIP16000では、ヒールシャーは、世界中で最も強力な超音波ユニットを提供しています。

最適な結果を得るための正確に制御可能な振幅

すべてのヒールシャー超音波処理器は正確に制御可能であり、それによって生産の信頼性の高い作業馬です。振幅は、重合反応や合成経路を含むソノ化学反応の効率と有効性に影響を与える重要なプロセスパラメータの1つです。
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.すべてのヒールシャー超音波’ プロセッサは振幅の精密な設定を可能にする。ソノトロードとブースターホーンは、さらに広い範囲で振幅を変更することを可能にするアクセサリーです。ヒールシャーの産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供し、要求の厳しいアプリケーションに必要な超音波強度を提供することができます。最大200μmの振幅は、24時間365日の操作で簡単に連続的に実行できます。
精密振幅設定とスマートソフトウェアを介して超音波プロセスパラメータの恒久的な監視は、最も効果的な超音波条件であなたの分子インプリントポリマーを合成する可能性を与えます。最高の重合結果のための最適な超音波処理!
ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、頑丈で厳しい環境で24時間365日の操作を可能にします。これは、ヒールシャーの超音波装置は、あなたのソノケミカルプロセスの要件を満たす信頼性の高い作業ツールになります。

リスクのない簡単なテスト

超音波プロセスは完全に線形にスケーリングすることができます。これは、ラボまたはベンチトップ超音波処理器を使用して達成したすべての結果を意味し、まったく同じプロセスパラメータを使用して正確に同じ出力にスケーリングすることができます。これは、リスクフリーの実現可能性試験、プロセスの最適化、商業製造へのその後の実装のための超音波処理に最適です。超音波処理は、あなたのMIPの収量と品質を向上させることができる方法を学ぶためにお問い合わせください。

最高品質 – ドイツで設計・製造

家族経営の家族経営のビジネスとして、ヒールシャーは超音波処理装置の最高品質基準を優先します。すべての超音波処理器は、ベルリン、ドイツの近くのテルトウの本社で設計、製造、徹底的にテストされています。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性と信頼性は、あなたの生産の作業馬になります。全負荷下での24時間365日の動作は、ヒールシャーの高性能ミキサーの自然な特性です。

下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

バッチ容量 流量 推奨デバイス
500mLの1〜 200mL /分で10 UP100H
2000mlの10〜 20 400mLの/分 Uf200ःトンUP400St
00.1 20Lへ 04L /分の0.2 UIP2000hdT
100Lへ10 10L /分で2 UIP4000hdT
N.A。 10 100L /分 UIP16000
N.A。 大きな のクラスタ UIP16000

あなたは、任意の異なるサイズでヒールシャー超音波プロセッサを購入することができ、正確にあなたのプロセスの要件に設定。工業レベルでポリマースラリーの連続的なフロースルー混合に小さなラボチューブで反応物を処理することから、ヒールシャー超音波はあなたのために適切な超音波を提供しています!お問い合わせ下さい – 理想的な超音波設定をお勧めして嬉しいです!

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予めご了承ください。 個人情報保護方針


ヒールシャー超音波は、分散、乳化および細胞抽出のための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。

から高出力超音波ホモジナイザー ラボパイロット そして 産業 規模。