Ultraschallsynthese vu molekulare geprägte Polymeren (MIPs)

Molecularly Imprinted Polymers (MIPs) si kënschtlech entworf Rezeptoren mat enger virbestëmmter Selektivitéit a Spezifizitéit fir eng bestëmmte biologesch oder chemesch Molekülstruktur. Ultrasonication kann verschidde Syntheseweeër vu molekulare gedréckte Polymere verbesseren, déi d'Polymeriséierung méi effizient an zouverlässeg maachen.

Wat sinn molekulär gedréckte Polymere?

E molecularly imprinted Polymer (MIP) ass polymeresch Materialien mat antikörperähnlechen Unerkennungseigenschaften, déi mat der molekulare Imprinttechnik produzéiert goufen. D'molekulare Impressiounstechnik produzéiert molekulär gedréckte Polymer a Bezuch op e spezifescht Zilmolekül. De molekulare gedréckte Polymer huet Huelraim a senger Polymermatrix mat enger Affinitéit fir de spezifesche “Schabloun” molekül. De Prozess involvéiert normalerweis d'Initiatioun vun der Polymeriséierung vu Monomeren an der Präsenz vun engem Schablounmolekül, deen duerno extrahéiert gëtt, komplementär Huelraim hannerloosst. Dës Polymere hunn Affinitéit fir déi ursprénglech Molekül a goufen an Uwendungen wéi chemesch Trennungen, Katalyse oder molekulare Sensoren benotzt. Molekulare gedréckte Moleküle kënne mat engem molekulare Schloss verglach ginn, dee mat engem molekulare Schlëssel passt (de sougenannte Schablounmolekül). Molecularly imprinted Polymers (MIPs) si charakteriséiert duerch speziell ugepasste Bindungsplazen, déi mat de Schablounmoleküle a Form, Gréisst a funktionell Gruppen passen. De "Schloss – Schlëssel" Fonktioun erlaabt molekulare gedréckt Polymer fir verschidden Uwendungen ze benotzen, wou eng spezifesch Zort Molekül unerkannt an un der molekulare Spär verbonnen ass, dh de molekulare gedréckt Polymer.

Déi schematesch Illustratioun weist de molekulare Impressiounswee vu Cyclodextrine fir d'Virbereedung vu personaliséierte Rezeptoren.
Etude a Bild: Hishiya et al. 2003

Molecularly imprinted Polymers (MIPs) hunn e breet Feld vun Uwendungen a gi benotzt fir spezifizéiert biologesch oder chemesch Moleküle ze trennen an ze purifizéieren, dorënner Aminosäuren a Proteinen, Nukleotidderivaten, Pollutanten, souwéi Drogen a Liewensmëttel. D'Applikatiounsberäicher reichen vun Trennung a Reinigung bis chemesch Sensoren, katalytesch Reaktiounen, Medikament Liwwerung, biologesch Antikörper a Rezeptorsystemer. (cf. Vasapollo et al. 2011)
Zum Beispill gëtt MIP Technologie als zolidd Phase Mikro-Extraktiounstechnik benotzt fir Cannabis-ofgeleet Moleküle wéi CBD oder THC aus dem ganze Spektrum Extrait ze bedreiwen an ze purifizéieren fir Cannabinoid Isolate an Destillate ze kréien.

Ultraschall Synthese vu molekulare geprägte Molekülen

Ofhängeg vun der Zil- (Schabloun) Typ an der definitiver Uwendung vum MIP, kënnen MIPs a verschiddene Formater synthetiséiert ginn, wéi Nano- a Mikrongréisst Kugelpartikelen, Nanowires, Nano-Stäben, Nano-Filamenter oder dënn Filmer. Fir eng spezifesch MIP Form ze produzéieren, kënne verschidde Polymeriséierungstechnike wéi Bulk Imprinting, Nidderschlag, Emulsiounspolymeriséierung, Suspensioun, Dispersioun, Geléierung a Multi-Step-Schwellpolymeriséierung applizéiert ginn.
D'Applikatioun vu Low-Frequenz, High-Intensity Ultrasonics bitt eng héich effizient, villsäiteg an einfach Technik fir polymeresch Nanostrukturen ze synthetiséieren.
Sonication bréngt verschidde Virdeeler an der MIP-Synthese am Verglach mat traditionelle Polymeriséierungsprozesser, well et méi héich Reaktiounsraten fördert, méi homogene Polymerkettewachstum, méi héich Ausbezuelen a mëller Bedéngungen (zB niddereg Reaktiounstemperatur). Ausserdeem kann et d'Bindungsplaz Bevëlkerungsverdeelung änneren, an domat d'Morphologie vum finalen Polymer. (Svenson 2011)
Andeems Dir sonochemesch Energie op d'Polymeriséierung vu MIPs applizéiert, ginn d'Polymeriséierungsreaktiounen initiéiert a positiv beaflosst. Gläichzäiteg fördert d'Sonication effektiv Entgasung vun der Polymermëschung ouni d'Bindungskapazitéit oder d'Steifheet ofzeschafen.
Ultraschall Homogeniséierung, Dispergéierung an Emulsifikatioun bitt superior Mëschung an Agitatioun fir homogen Suspensiounen ze bilden an Initiatiounsenergie fir Polymeriséierungsprozesser ze bidden. Viveiros et al. (2019) d'Potenzial vun der Ultraschall-MIP-Synthese ënnersicht a feststellen datt "MIPs virbereet ultraschall präsentéiert bindend Eegeschafte ähnlech oder iwwer déi konventionell Methoden".
MIPs am Nano-Format oppen verspriechend Méiglechkeeten fir d'Homogenitéit vun de Bindungsplazen ze verbesseren. Ultrasonication ass bekannt fir seng aussergewéinlech Resultater bei der Virbereedung vun Nanodispersiounen an Nanoemulsiounen.

Ultraschall Nano-Emulsioun Polymeriséierung

MIPs kënnen duerch Emulsiounspolymeriséierung synthetiséiert ginn. Emulsiounspolymeriséierung gëtt allgemeng erreecht andeems en Ueleg-an-Waasser Emulsioun ënner Zousatz vun engem Surfaktant geformt gëtt. Fir eng stabil, Nano-Gréisst ze bilden, ass eng héich performant Emulsifikatiounstechnik erfuerderlech. Ultrasonic Emulsifikatioun ass eng gutt etabléiert Technik fir Nano- a Mini-Emulsiounen ze preparéieren.
Liest méi iwwer Ultraschall Nano-Emulsifikatioun!

Ultrasonic kann déi folgend Syntheserouten fir d'NanoMIP Produktioun verbesseren: Nidderschlagspolymeriséierung, Emulsiounspolymeriséierung a Kär-Shell-Polymeriséierung.
Etude a Bild vun: Refaat et al. 2019

Ultraschall Extraktioun vun der Schabloun

No der Synthese vu molekulare gedréckte Polymere muss d'Schabloun aus der Bindungsplaz geläscht ginn fir en aktiven molekulare gedréckte Polymer ze kréien. Déi intensiv Mëschungskräfte vun der Sonikatioun förderen d'Léisbarkeet, d'Diffusivitéit, d'Penetratioun an den Transport vu Léisungsmëttel- a Schablounmoleküle. Doduerch ginn d'Schabloune séier vun de Bindungsplazen ewechgeholl.
Ultrasonic Extraktioun kann och mat Soxhlet Extraktioun kombinéiert ginn fir d'Schabloun aus dem gedréckte Polymer ze läschen.

Fallstudien: Ultraschallapplikatioune fir molekulare geprägte Polymeren

Ultraschall Synthese vu molekulare geprägte Polymeren

D'Verkapselung vu magnetesche Nanopartikelen duerch 17β-Estradiol-imprinted Polymere mat Hëllef vun enger Ultraschallsyntheseroute erreecht séier Entfernung vu 17β-Östradiol aus wässerlechen Ëmfeld. Fir d'Ultraschallsynthese vun den NanoMIPs gouf Methacrylsäure (MAA) als Monomer benotzt, Ethylenglycoldimethylacrylat (EGDMA) als Crosslinker, an Azobisisobutyronitril (AIBN) als Initiator. D'Ultraschallsyntheseprozedur gouf fir 2h bei 65ºC duerchgefouert. Déi duerchschnëttlech Partikelgréisst Duerchmiesser vu magnetesche NIPs a magnetesche MIPs waren 200 an 300 nm respektiv. D'Benotzung vum Ultraschall huet net nëmmen d'Polymeriséierungsquote an d'Morphologie vun den Nanopartikel verstäerkt, awer och zu enger Erhéijung vun der Unzuel vun de fräie Radikale gefouert, an doduerch MIP-Wuesstum ronderëm d'magnetesch Nanopartikel erliichtert. D'Adsorptiounskapazitéit op 17β-Estradiol war vergläichbar mat traditionelle Approche. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Ultrasonics fir molekulare Imprinted Sensoren

Yu et al. entworf engem molekulare gedréckt elektrochemical Sensor baséiert op Néckel Nanopartikel-geännert Elektroden fir phenobarbital Bestëmmung. Rapportéierte elektrochemesche Sensor gouf entwéckelt duerch thermesch Polymeriséierung mat der Verwäertung vu Methacrylsäure (MAA) als funktionell Monomer, 2,2-Azobisisobutyronitril (AIBN) an Ethylenglycol Maleic Rosinate (EGMRA) Acrylat als Crosslinking Agent, Phenobarbitals (PBs) als de Schablounmolekül, an Dimethylsulfoxid (DMSO) als organescht Léisungsmëttel. Am Sensorfabrikatiounsprozess goufen 0.0464g PB an 0.0688g MAA an 3 ml DMSO gemëscht an 10 min sonicated. No 5 h, 1.0244g EGMRA an 0.0074g AIBN goufen an d'Mëschung bäigefüügt a fir 30 min sonicéiert fir PB-gedréckte Polymerléisungen ze kréien. Duerno, 10 μL vun 2,0 mg mL^-1Ni Nanopartikelléisung ass op der GCE Uewerfläch gefall an dunn ass de Sensor bei Raumtemperatur getrocknegt. Ongeféier 5 μL vun der preparéierter PB-gedréckter Polymerléisung gouf dann op den Ni Nanopartikel-modifizéiert GCE beschichtet a Vakuum gedréchent bei 75◦C fir 6 h. No der thermescher Polymeriséierung gouf de gedréckte Sensor mat (Essigsäure) HAc / Methanol (Volumenverhältnis, 3:7) fir 7 min gewäsch fir d'Schablounmoleküle ze entfernen. (cf. Uygun et al. 2015)

Ultraschall Mikro-Extraktioun mat MIPs

Fir Nikotinamidanalysen aus Proben ze recuperéieren, gëtt eng ultraschall assistéiert dispersiv Festphase Mikroextraktioun gefollegt vum UV-vis Spektrofotometer (UA-DSPME-UV-vis) applizéiert. Fir d'Extraktioun an d'Prekonzentratioun vun Nikotinamid (Vitamin B3), HKUST-1 metallen organesche Kader (MOF) baséiert molekulare gedréckt Polymer goufen benotzt. (Asfaram et al. 2017)

High-Performance Ultrasonicators fir Polymer Uwendungen

Vun Labo bis Produktioun mat linear Skalierbarkeet: Spezifesch konstruéiert molekulare gedréckte Polymere ginn als éischt entwéckelt a getest op klenge Labo a Bank-Top Skala, fir d'Machbarkeet vun der Polymersynthese z'ënnersichen. Wann d'Machbarkeet an d'Optimiséierung vu MIPs erreecht goufen, gëtt d'MIP-Produktioun op méi grouss Volumen skaléiert. D'Ultraschallsynthese routes kënnen all linear skaléiert ginn vu Bench-Top bis voll kommerziell Produktioun. Hielscher Ultrasonics bitt sonochemesch Ausrüstung fir d'Polymersynthese a klenge Labo a Bench-Top Astellunge bis zu voll industriellen Inline Ultraschallsystemer fir d'24/7 Produktioun ënner voller Laascht. Ultraschall ka linear skaléiert ginn vun der Reagenzglasgréisst op grouss Produktiounskapazitéite vu Camionloads pro Stonn. Hielscher Ultrasonics extensiv Produktportfolio vu Labo bis industriell sonochemesch Systemer huet de gëeegentste Ultrasonicator fir Är virgesi Prozesskapazitéit. Eis laangjäreg erfuerene Mataarbechter hëllefen Iech vu Machbarkeetstester a Prozessoptimiséierung bis zur Installatioun vun Ärem Ultraschallsystem op endgülteg Produktiounsniveau.

Hielscher Ultrasonics – Raffinéiert Sonochemical Ausrüstung

Hielscher Ultrasonics Produktportfolio deckt d'ganz Palette vun High-Performance Ultrasonic Extractors vu kleng bis grouss Skala. Zousätzlech Accessoiren erlaben d'einfach Assemblée vun der gëeegentste Ultraschallapparat Konfiguratioun fir Äre Prozess. Déi optimal Ultraschall-Setup hänkt vun der virgesinner Kapazitéit, Volumen, Material, Batch oder Inline Prozess an der Timeline of. Hielscher hëlleft Iech den ideale sonochemesche Prozess opzestellen.

batch an inline

Hielscher Ultraschaller kënne fir Batch a kontinuéierlech Flow-Through Veraarbechtung benotzt ginn. Kleng a mëttelgrouss Volumen kënne bequem an engem Batchprozess sonicéiert ginn (zB Fläschen, Test, Réier, Becher, Panzer oder Fässer). Fir grouss Volumenveraarbechtung, Inline-Sonicatioun kéint méi effektiv sinn. Wärend Batching méi Zäit- an Aarbechtsintensiv ass, ass e kontinuéierleche Inline Mëschungsprozess méi effizient, méi séier a erfuerdert wesentlech manner Aarbecht. Hielscher Ultrasonics huet déi gëeegent Extraktiounsopstellung fir Är Polymeriséierungsreaktioun a Prozessvolumen.

Ultraschallproben fir all Produktkapazitéit

Hielscher Ultrasonics Produktpalette befaasst de ganze Spektrum vun Ultraschallprozessoren vu kompakten Labo-Ultraschaller iwwer Bench-Top- a Pilotsystemer bis voll industriell Ultraschallprozessoren mat der Kapazitéit fir Camionloads pro Stonn ze veraarbecht. Déi ganz Produktpalette erlaabt eis Iech déi gëeegent Ultraschallausrüstung fir Är Polymeren, Prozesskapazitéit a Produktiounsziler ze bidden.
Ultrasonic Benchtop Systemer sinn ideal fir Machbarkeetstester a Prozessoptimiséierung. Linearer Skala-up baséiert op etabléierte Prozessparameter mécht et ganz einfach d'Veraarbechtungskapazitéite vu méi klengen Loten op voll kommerziell Produktioun ze erhéijen. Up-Scaling kann gemaach ginn andeems Dir entweder eng méi mächteg Ultraschall-Extraktor-Eenheet installéiert oder e puer Ultrasonicatoren parallel clustert. Mat der UIP16000 bitt Hielscher déi mächtegst Ultraschall Eenheet weltwäit.

Genau kontrolléierbar Amplituden fir optimal Resultater

All Hielscher Ultraschaller si präzis kontrolléierbar an doduerch zouverlässeg Aarbechtspäerd an der Produktioun. D'Amplitude ass ee vun de entscheedende Prozessparameter, déi d'Effizienz an d'Effizienz vu sonochemesche Reaktiounen beaflossen, dorënner Polymeriséierungsreaktiounen a Syntheserouten.
All Hielscher Ultrasonics’ Prozessoren erlaben déi präzis Astellung vun der Amplitude. Sonotroden a Boosterhorn sinn Accessoiren déi et erlaben d'Amplitude an enger nach méi breet Palette z'änneren. Hielscher's industrielle Ultraschallprozessoren kënnen ganz héich Amplituden liwweren an déi erfuerderlech Ultraschallintensitéit fir erfuerderlech Uwendungen liwweren. Amplituden vu bis zu 200µm kënne ganz einfach kontinuéierlech a 24/7 Operatioun lafen.
Präzis Amplitude-Astellungen an déi permanent Iwwerwaachung vun den Ultraschallprozessparameter iwwer intelligent Software ginn Iech d'Méiglechkeet Är molekulare gedréckte Polymere mat den effektivsten Ultraschallbedéngungen ze synthetiséieren. Optimal Sonikatioun fir bescht Polymeriséierungsresultater!
D'Robustitéit vun der Hielscher Ultraschallausrüstung erlaabt 24/7 Operatioun bei schwéierer Pflicht an an usprochsvollen Ëmfeld. Dëst mécht Hielscher's Ultraschallausrüstung zu engem zouverléissege Aarbechtsinstrument dat Är sonochemesch Prozessfuerderunge erfëllt.

Einfach, Risiko-gratis Testen

Ultraschallprozesser kënne komplett linear skaléiert ginn. Dëst bedeit datt all Resultat, dat Dir mat engem Labo oder Bench-Top Ultrasonicator erreecht hutt, op exakt déiselwecht Ausgang mat de genaueselwechte Prozessparameter skaléiert ka ginn. Dëst mécht d'Ultraschall ideal fir Risiko-fräi Machbarkeetstester, Prozessoptiméierung a spéider Implementatioun an kommerziell Fabrikatioun. Kontaktéiert eis fir ze léieren wéi d'Sonicatioun Är MIP Ausbezuele a Qualitéit erhéijen.

Héchste Qualitéit – Entworf a fabrizéiert an Däitschland

Als Familljebesëtz a Familljebetrib, Hielscher prioritär héchst Qualitéitsnormen fir seng Ultraschallprozessoren. All Ultraschaller ginn entworf, fabrizéiert a grëndlech getest an eisem Sëtz zu Teltow bei Berlin, Däitschland. Robustheet an Zouverlässegkeet vun der Hielscher Ultraschallausrüstung maachen et zu engem Aarbechtspäerd an Ärer Produktioun. 24/7 Operatioun ënner voller Laascht an an usprochsvollen Ëmfeld ass eng natierlech Charakteristik vun Hielscher's High-Performance Mixer.

D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:

Dir kënnt den Hielscher Ultraschallprozessor an all aner Gréisst kafen a genee op Är Prozessfuerderunge konfiguréiert sinn. Vun der Behandlung vun Reaktanten an engem klenge Labo-Röhre bis zur kontinuéierlecher Flow-Through-Mëschung vu Polymer-Schläim op industriellem Niveau, Hielscher Ultrasonics bitt e passende Ultrasonicator fir Iech! Weg Kontakt eis – mir si frou Iech den ideale Ultraschall-Setup ze recommandéieren!