분자 각인 폴리머 (MIP)의 초음파 합성

분자 각각 폴리머(MIP)는 주어진 생물학적 또는 화학 분자 구조에 대한 소정의 선택성 및 특이성을 가진 인위적으로 설계된 수용체이다. 초음파는 분자 각인 폴리머의 다양한 합성 경로를 개선하여 중합을 보다 효율적이고 신뢰할 수 있게 합니다.

분자 각인 된 폴리머는 무엇입니까?

분자 각각 폴리머(MIP)는 분자 각각 기술을 사용하여 제조된 항체와 같은 인식 특성을 가진 중합체 물질이다. 분자 각각 기술은 특정 표적 분자에 관하여 분자 각인 된 폴리머를 생성합니다. 분자 각각 폴리머는 특정에 대한 친화력을 가진 폴리머 매트릭스에 충치가 있습니다. “템플릿” 분자. 프로세스는 일반적으로 상호 보완적인 충치를 남겨두고, 나중에 추출되는 템플릿 분자의 존재에 단량체의 중합화를 시정하는 것을 관련시킵니다. 이러한 중합체는 원래 분자에 대한 친화력을 가지며 화학 적 분리, 촉매 또는 분자 센서와 같은 응용 분야에서 사용되었습니다. 분자 각각 분자는 분자 키 (소위 템플릿 분자)와 일치하는 분자 자물쇠와 비교 될 수 있습니다. 분자 각각 폴리머(MIP)는 모양, 크기 및 기능 성 기군의 템플릿 분자와 일치하는 특별히 맞춤형 결합 부위에 의해 특징지어질 수 있습니다. "잠금" – 키" 기능은 분자 각각 폴리머와 분자 각각 폴리머, 즉 분자 각인 된 폴리머에 특정 유형의 분자가 인식되고 부착되는 다양한 응용 분야에 분자 각인 폴리머를 사용할 수 있습니다.

회로도 그림은 맞춤형 수용체의 준비를 위한 사이클로덱스트린의 분자 각각경로를 보여줍니다.
연구 및 사진: 히쉬야 외. 2003

분자 각각 폴리머(MiPs)는 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며 아미노산 및 단백질, 뉴클레오티드 유도체, 오염 물질, 약물 및 식품을 포함한 지정된 생물학적 또는 화학 분자를 분리하고 정화하는 데 사용됩니다. 적용 영역은 분리 및 정제에서 화학 센서, 촉매 반응, 약물 전달, 생물학적 항체 및 수용체 시스템에 이르기까지 다양합니다. (2011년 바사미 등)
예를 들어, MIP 기술은 카나비노이드 분리 및 증류를 얻기 위해 전체 스펙트럼 추출물에서 CBD 또는 THC와 같은 대마초 유래 분자를 작동하고 정화하는 고체 상 마이크로 추출 기술로 사용됩니다.

분자 각인 분자의 초음파 합성

목표(템플릿) 유형 및 MIP의 최종 적용에 따라 MIP는 나노 및 미크론 크기의 구형 입자, 나노 와이어, 나노 로드, 나노 필라멘트 또는 박막과 같은 다른 형식으로 합성 할 수 있습니다. 특정 MIP 형태를 생성하기 위해 벌크 프린팅, 강수화, 에멀젼 중합화, 서스펜션, 분산, 겔화 및 다단계 부종 중합화와 같은 상이한 중합 기술을 적용할 수 있다.
저주파 고강도 초음파를 적용하면 고분자 나노 구조를 합성하는 매우 효율적이고 다재다능하며 간단한 기술을 제공합니다.
초음파 처리는 전통적인 중합 공정과 비교할 때 MIP 합성에서 몇 가지 이점을 제공합니다, 그것은 더 높은 반응 속도를 촉진하기 때문에, 더 균일 한 폴리머 사슬 성장, 높은 수율, 온화한 조건 (예를 들어, 낮은 반응 온도). 더욱이, 결합 부위 집단 분포를 변경할 수 있으며, 따라서 최종 중합체의 형태. (스벤슨 2011)
MIP의 중합에 sonochemical 에너지를 적용함으로써 중합 반응이 시작되고 긍정적으로 영향을 받습니다. 동시에 초음파 처리는 결합 용량 또는 강성을 희생하지 않고 폴리머 혼합물의 효과적인 탈착을 촉진합니다.
초음파 균질화, 분산 및 유화제는 균일 한 현탁액을 형성하고 중합 공정을위한 개시 에너지를 제공하기 위해 우수한 혼합 및 교반을 제공합니다. Viveiros 외.(2019)는 초음파 MIP 합성의 잠재력을 조사하고 "MiP는 기존의 방법과 유사하거나 우수한 초음파 제시 결합 특성을 준비했다"고 밝혔다.
나노 형식의 MIP는 결합 부위의 균일성을 개선하기위한 유망한 가능성을 열어줍니다. 초음파는 나노 디스포젼 및 나노 에멀젼의 제조에서 뛰어난 결과로 잘 알려져 있습니다.

초음파 나노 에멀젼 중합

MIP는 에멀젼 중합화에 의해 합성될 수 있다. 에멀젼 중합은 일반적으로 계면 활성제를 첨가하여 유수 에멀젼을 형성함으로써 달성된다. 안정적이고 나노 크기의 용이한 유화제 기술이 필요합니다. 초음파 유화는 나노 및 미니 에멀젼을 준비하는 잘 확립 된 기술입니다.
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초음파는 나노MIP 생산을 위한 다음 합성 경로를 향상시킬 수 있습니다: 강수 중합, 에멀젼 중합화 및 코어 쉘 중합화.
연구 및 사진: Refaat 외. 2019

템플릿의 초음파 추출

분자 각인 된 폴리머의 합성 후, 활성 분자 각인 중합체를 얻기 위해 템플릿을 결합 부위에서 제거해야합니다. 초음파 처리의 강렬한 혼합 힘은 용매 및 템플릿 분자의 용해도, 확산성, 침투 및 수송을 촉진합니다. 따라서 템플릿은 바인딩 사이트에서 빠르게 제거됩니다.
초음파 추출은 또한 각인 된 폴리머에서 템플릿을 제거하기 위해 Soxhlet 추출과 결합 될 수있다.

사례 연구: 분자 각인 폴리머용 초음파 응용 분야

분자 각인 폴리머의 초음파 합성

초음파 합성 경로를 사용하여 17β-estradiol-각인 된 폴리머에 의한 자기 나노 입자의 캡슐화는 수성 환경에서 17β-estradiol을 빠르게 제거합니다. 나노MPPs의 초음파 합성을 위해, 메타크릴산(MAA)은 단머, 에틸렌 글리콜 디메틸라크레이트(EGDMA)를 크로스링커로, 아조비소부티로니올(AIBN)을 이시터로 사용하였다. 초음파 합성 절차는 65ºC에서 2시간 동안 수행되었다. 자기 NIP와 자기 MIP의 평균 입자 크기 직경은 각각 200 및 300 nm이었다. 초음파의 사용은 나노 입자의 중합률 및 형태학을 향상시켰을뿐만 아니라 자유 라디칼의 수가 증가하여 자기 나노 입자 주위의 MIP 성장을 촉진시켰습니다. 17β-estradiol을 향한 흡착 용량은 전통적인 접근 방식과 비교할 수 있었습니다. [Xia 외. 2012 / Viveiro 외. 2019]

분자 각인 센서용 초음파

Yu et al.은 페노바르비탈 측정을 위해 니켈 나노 입자 변형 전극을 기반으로 분자 각인 전기 화학 센서를 설계했습니다. 보고된 전기화학 센서는 메타크릴산(MAA)을 기능성 단량제로 사용하여 열 중합에 의해 개발되었으며, 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) 및 에틸렌 글리콜 말레릭 로시나테 (EGMRA) 교차 연결 제로서 아크릴, 페노 바르 비탈 (PBs) 템플릿 분자로, 및 디메틸 설프리산화물 (DMSO) 유기 용매로. 센서 제작 공정에서는 0.0464g PB와 0.0688g MAA가 3mL DMSO로 혼합되어 10분 동안 초음파 처리되었다. 5시간 후, 1.0244g EGMRA 및 0.0074g AIBN을 혼합물에 첨가하고 PB-각인 된 폴리머 용액을 얻기 위해 30 분 동안 초음파 처리하였다. 그 후, 10 μL 의 2.0 mg mL^-1Ni 나노 입자 용액은 GCE 표면에 떨어졌고 센서는 실온에서 건조되었습니다. 준비된 PB-각각 폴리머 용액의 약 5μL은 Ni 나노입자 변형 GCE에 코팅된 후 75◦C에서 6시간 동안 건조하였다. 열 중합화 에 이어, 각인된 센서는 템플릿 분자를 제거하기 위해 7분 동안 HAc/메탄올(부피 비율, 3:7)으로 세척하였다. (2015년 위건 외)

MIP를 이용한 초음파 마이크로 추출

시료로부터 니코티나미드 분석을 회수하기 위해 자외선 차단제 고체 상 마이크로추출이 적용되고 UV-vis 분광광계(UA-DSPME-UV-vis)가 적용된다. 니코티닌미드(비타민 B3)의 추출 및 전농도를 위해, HKUST-1 금속 유기 프레임워크(MOF) 기반분자 각각 폴리머가 사용되어 왔다. (아스파라람 외 2017)

폴리머 애플리케이션을 위한 고성능 초음파

선형 확장성을 갖춘 랩에서 프로덕션까지: 특히 분자 각각 폴리머는 먼저 작은 실험실 및 벤치 탑 스케일에서 개발 및 테스트하여 폴리머 합성의 타당성을 조사합니다. MIP의 타당성 및 최적화가 완료되면 MIP 생산이 더 큰 볼륨으로 확장됩니다. 초음파 합성 경로는 벤치 탑에서 완전히 상업적 생산에 이르기까지 선형적으로 확장 될 수 있습니다. Hielscher 초음파는 전체 부하에서 24/7 생산을위한 완전한 산업 인라인 초음파 시스템에 작은 실험실 및 벤치 탑 설정에서 폴리머 합성을위한 초음파 화학 장비를 제공합니다. 초음파는 테스트 튜브 크기에서 시간당 트럭 부하의 큰 생산 용량으로 선형적으로 확장 될 수 있습니다. Hielscher 초음파 실험실에서 산업용 초음파 화학 시스템에 이르는 광범위한 제품 포트폴리오는 예상 공정 용량에 가장 적합한 초음파 처리기를 갖추고 있습니다. 우리의 오랜 경험이 풍부한 직원은 최종 생산 수준에 초음파 시스템의 설치에 타당성 테스트 및 공정 최적화에서 당신을 도울 것입니다.

Hielscher 초음파 – 정교한 화학 장비

Hielscher 초음파 제품 포트폴리오는 소규모에서 대규모까지 고성능 초음파 추출기의 전체 범위를 다룹니다. 추가 액세서리를 사용하면 공정에 가장 적합한 초음파 장치 구성을 쉽게 조립할 수 있습니다. 최적의 초음파 설정은 예상 용량, 볼륨, 재료, 배치 또는 인라인 프로세스 및 타임라인에 따라 달라집니다. Hielscher는 이상적인 화학 적 공정을 설정하는 데 도움이됩니다.

배치 및 인라인

Hielscher 초음파 는 배치 및 연속 유동 처리에 사용할 수 있습니다. 소량 및 중형 볼륨은 배치 프로세스(예: 바이알, 테스트, 튜브, 비커, 탱크 또는 배럴)에서 편리하게 초음파 처리될 수 있습니다. 대량 처리의 경우 인라인 초음파 처리가 더 효과적일 수 있습니다. 일괄 처리는 시간과 노동 집약적이지만 지속적인 인라인 혼합 프로세스는 보다 효율적이고 빠르며 노동력이 훨씬 적습니다. Hielscher 초음파는 중합 반응 및 공정 볼륨에 가장 적합한 추출 설정을 제공합니다.

모든 제품 용량을 위한 초음파 프로브

Hielscher 초음파 제품 제품군은 벤치탑 과 파일럿 시스템을 통해 소형 실험실 초음파 에서 부터 시간당 트럭 부하를 처리할 수 있는 완전 산업용 초음파 프로세서에 이르기까지 모든 스펙트럼의 초음파 프로세서를 다룹니다. 전체 제품 범위를 통해 중합체, 공정 용량 및 생산 목표에 가장 적합한 초음파 장비를 제공할 수 있습니다.
초음파 벤치탑 시스템은 타당성 테스트 및 공정 최적화에 이상적입니다. 확립된 공정 파라미터를 기반으로 선형 스케일업을 통해 처리 용량을 소규모 로트에서 완전 상업적 생산으로 매우 쉽게 늘릴 수 있습니다. 업 스케일링은 보다 강력한 초음파 추출기 장치를 설치하거나 여러 초음파 장치를 병렬로 클러스터링하여 수행할 수 있습니다. UIP16000을 통해 Hielscher는 전 세계에서 가장 강력한 초음파 장치를 제공합니다.

최적의 결과를 위한 정밀하게 제어 가능한 진폭

모든 Hielscher 초음파 장치는 정밀하게 제어 할 수 있으며, 따라서 생산에서 신뢰할 수있는 작업 말. 진폭은 중합 반응 및 합성 경로를 포함한 화학 적 반응의 효율성과 효과에 영향을 미치는 중요한 공정 매개 변수 중 하나입니다.
모든 힐셔 초음파’ 프로세서는 진폭의 정확한 설정을 허용합니다. Sonotrodes 및 부스터 혼은 더 넓은 범위에서 진폭을 수정 할 수있는 액세서리입니다. Hielscher의 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공하고 까다로운 응용 분야에 필요한 초음파 강도를 제공할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭은 24/7 작동에서 쉽게 연속하게 실행할 수 있습니다.
정밀진도 설정과 스마트 소프트웨어를 통한 초음파 공정 파라미터의 영구 모니터링을 통해 분자각폴리머를 가장 효과적인 초음파 조건으로 합성할 수 있습니다. 최고의 중합 결과를위한 최적의 초음파 처리!
Hielscher의 초음파 장비의 견고성은 중장비와 까다로운 환경에서 24/7 작동을 허용합니다. 이로 인해 Hielscher의 초음파 장비는 초음파 공정 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수 있는 작업 도구로 만듭니다.

위험 부담이 없는 간편한 테스트

초음파 공정은 완전히 선형으로 확장 될 수 있습니다. 즉, 실험실 또는 벤치 탑 초음파를 사용하여 달성한 모든 결과를 정확히 동일한 공정 매개 변수를 사용하여 정확히 동일한 출력으로 확장할 수 있습니다. 이를 통해 초음파는 위험 없는 타당성 테스트, 공정 최적화 및 상업적 제조에 대한 후속 구현에 이상적입니다. 초음파 처리가 MIP 수율과 품질을 증가 시키는 방법을 알아보려면 문의하십시오.

최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조

가족 소유 및 가족이 운영하는 비즈니스인 Hielscher는 초음파 프로세서의 최고 품질 표준을 우선시합니다. 모든 초음파 는 독일 베를린 근처 텔토우에 있는 본사에서 설계, 제조 및 철저하게 테스트됩니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고성과 신뢰성은 생산에서 일하는 말입니다. 24/7 전체 부하 및 까다로운 환경에서작동은 Hielscher의 고성능 믹서의 자연스러운 특징입니다.

아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

Hielscher 초음파 프로세서를 다른 크기로 구입하고 공정 요구 사항에 맞게 정확하게 구성할 수 있습니다. 작은 실험실 튜브에서 반응제를 치료하는 것에서부터 산업 적 차원에서 폴리머 슬러리의 지속적인 흐름을 통해 혼합하는 것까지, Hielscher 초음파는 적합한 초음파 를 제공합니다! 저희에게 연락하십시오. – 우리는 당신에게 이상적인 초음파 설정을 추천하는 것을 기쁘게 생각합니다!