Hielscher ultralydteknologi

Ultralydsyntese av molekylært trykte polymerer (MIPs)

Molekylært trykte polymerer (MIPer) er kunstig utformede reseptorer med en forhåndsbestemt selektivitet og spesifisitet for en gitt biologisk eller kjemisk molekylstruktur. Ultralydbehandling kan forbedre ulike synteseveier av molekylært trykte polymerer som gjør polymeriseringen mer effektiv og pålitelig.

Hva er molekylært trykte polymerer?

En molekylært trykt polymer (MIP) er polymere materialer med antistofflignende gjenkjenningsegenskaper som er produsert ved hjelp av molekylær imprinting teknikk. Den molekylære imprinting teknikken produserer molekylært trykt polymer i forhold til et bestemt målmolekyl. Den molekylært trykte polymeren har hulrom i polymermatrisen med en affinitet for den spesifikke “Mal” Molekyl. Prosessen innebærer vanligvis å initiere polymerisering av monomerer i nærvær av et malmolekyl som ekstraheres etterpå, og etterlater komplementære hulrom. Disse polymerene har affinitet for det opprinnelige molekylet og har blitt brukt i applikasjoner som kjemiske separasjoner, katalyse eller molekylære sensorer. Molekylære trykte molekyler kan sammenlignes med en molekylær lås, som samsvarer med en molekylær nøkkel (det såkalte malmolekylet). Molekylært trykte polymerer (MIPer) kjennetegnes av spesielt skreddersydde bindingssteder som samsvarer med malmolekylene i form, størrelse og funksjonelle grupper. Den "lås – nøkkel" funksjonen gjør det mulig å bruke molekylære trykte polymerer for ulike applikasjoner, hvor en bestemt type molekyl er anerkjent og festet til molekylær lås, det vil si molekylær trykt polymer.

Ultrasonication is an effective technique to produce molecularly imprinted polymers.

Den skjematiske illustrasjonen viser den molekylære imprinting banen av cyclodextrins for fremstilling av skreddersydde reseptorer.
Studie og bilde: Hishiya et al. 2003

Molekylært trykte polymerer (MIPer) har et bredt bruksområde og brukes til å skille og rense spesifiserte biologiske eller kjemiske molekyler, inkludert aminosyrer og proteiner, nukleotidderivater, forurensende stoffer, samt narkotika og mat. Bruksområdene spenner fra separasjon og rensing til kjemiske sensorer, katalytiske reaksjoner, legemiddellevering, biologiske antistoffer og reseptorsystemer. (jf. Vasapollo et al. 2011)
For eksempel brukes MIP-teknologi som solid-fase mikroutvinningsteknikk for å operere og rense cannabis-avledede molekyler som CBD eller THC fra hele spekterekstraktet for å oppnå cannabinoidisolater og destillater.

UP400St for molecularly imprinted polymer synthesis

UP400St – 400W kraftig ultralydprosessor for sonokjemiske applikasjoner

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Ultralydsyntese av molekylært trykte molekyler

Avhengig av måltypen (malen) og den endelige anvendelsen av MIP, kan MIPer ved å syntetiseres i forskjellige formater som nano- og mikronstørrelse sfæriske partikler, nanowires, nano-stenger, nano-filamenter eller tynne filmer. For å produsere en bestemt MIP-form kan ulike polymeriseringsteknikker som bulktrykking, nedbør, emulsjonpolymerisering, suspensjon, dispersjon, gelasjon og flertrinns hevelsepolymerisering påføres.
Anvendelsen av lavfrekvente ultralyd med høy intensitet gir en svært effektiv, allsidig og enkel teknikk for å syntetisere polymere nanostrukturer.
Sonikering gir flere fordeler i MIP-syntese sammenlignet med tradisjonelle polymeriseringsprosesser, fordi den fremmer høyere reaksjonshastigheter, mer homogen polymerkjedevekst, høyere utbytter og mildere forhold (f.eks. lav reaksjonstemperatur). Videre kan det endre den bindende områdepopulasjonsfordelingen, og dermed morfologien til den endelige polymeren. (Svenson 2011)
Ved å bruke sonokjemisk energi på polymerisering av MIPer, er polymeriseringsreaksjoner initiert og positivt påvirket. Samtidig fremmer sonikering effektiv avgassing av polymerblandingen uten å ofre bindende kapasitet eller stivhet.
Ultralyd homogenisering, dispergering og emulgering gir overlegen blanding og agitasjon for å danne homogene suspensjoner og for å gi initieringsenergi for polymeriseringsprosesser. Viveiros et al. (2019) undersøkte potensialet for ultralyd MIP syntese og sier at "MIPs utarbeidet ultrasonisk presentert bindende egenskaper som ligner eller bedre enn de konvensjonelle metodene".
MiPs i nano-format åpne lovende muligheter for å forbedre homogeniteten til bindingsstedene. Ultralydbehandling er kjent for sine eksepsjonelle resultater i fremstilling av nanodispersjoner og nanoemulsjoner.

Ultralyd Nano-Emulsjon Polymerisering

MiPs kan syntetiseres ved emulsjon polymerisering. Emulsjon polymerisering oppnås vanligvis ved å danne en olje-i-vann emulsjon under tilsetning av et overflateaktivt middel. For å danne en stabil, nano-størrelse, er det nødvendig med en emulgeringsteknikk med høy ytelse. Ultralydemulgering er en veletablert teknikk for å forberede nano- og mini-emulsjoner.
Les mer om Ultralyd Nano-Emulgering!

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

Ultralyd kan forbedre følgende syntese ruter for nanoMIP produksjon: nedbør polymerisering, emulsjon polymerisering, og kjerne-shell polymerisering.
Studie og bilde av: Refaat et al. 2019

Ultralydekstraksjon av malen

Etter syntesen av molekylært trykte polymerer må malen fjernes fra bindingsstedet for å oppnå en aktiv molekylært trykt polymer. De intense blandingskreftene for sonikering fremmer løselighet, diffusivitet, penetrasjon og transport av løsningsmiddel og malmolekyler. Dermed fjernes malene raskt fra bindingsområdene.
Ultralydekstraksjon kan også kombineres med Soxhlet-ekstraksjon for å fjerne malen fra den trykte polymeren.

Ultrasonisk assistert MIP syntese ruter:

  • Kontrollert radikal polymerisering
  • Nedbør polymerisering
  • Emulsjonspolymerisering
  • Kjerne-Shell Nanopartikkel Pode
  • Ultralyd syntese av magnetiske partikler
  • Fragmentering av aggregerte polymerer
  • Ultralydekstraksjon av malen

Case-studier: Ultralydapplikasjoner for molekylært trykte polymerer

Ultralydsyntese av molekylært trykte polymerer

The encapsulation of magnetic nanoparticles by 17β-estradiol-imprinted polymers using an ultrasonic synthesis route achieves fast removal of 17β-estradiol from aqueous environments. For the ultrasonic synthesis of the nanoMIPs, methacrylic acid (MAA) was used as monomer, ethylene glycol dimethylacrylate (EGDMA) as crosslinker, and azobisisobutyronitrile (AIBN) as initiator. The ultrasonic synthesis procedure was carried out for 2h at 65ºC. The average particle size diameters of magnetic NIPs and magnetic MIPs were 200 and 300 nm, respectively. The use of ultrasound not only enhanced the polymerization rate and morphology of the nanoparticles, but also led to an increase in the number of free radicals, and thus, facilitated MIP growth around the magnetic nanoparticles. The adsorption capacity towards to 17β-estradiol was comparable to traditional approaches. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Ultralyd for molekylært trykte sensorer

Yu et al. designet en molekylært trykt elektrokjemisk sensor basert på nikkel nanopartikkelmodifiserte elektroder for fenobarbital bestemmelse. Rapportert elektrokjemisk sensor ble utviklet ved termisk polymerisering ved bruk av metakkrylsyre (MAA) som funksjonell monomer, 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) og etylenglykol maletisk rosinering (EGMRA) akrylat som tverrkoblingsmiddel, fenobarbitaler (PBs) som malmolekyl, og dimetylsulfoksid (DMSO) som et organisk løsningsmiddel. I sensorfabrikasjonsprosessen ble 0,0464g PB og 0,0688g MAA blandet i 3 ml DMSO og sonikert i 10 min. Etter 5 timer ble 1.0244g EGMRA og 0.0074g AIBN lagt inn i blandingen og sonikert i 30 min for å oppnå PB-trykte polymerløsninger. Deretter 10 μL på 2,0 mg ml-1Ni nanopartikkelløsning falt på GCE-overflaten og deretter ble sensoren tørket ved romtemperatur. Omtrent 5 μL av den tilberedte PB-trykte polymerløsningen ble deretter belagt på Ni nanopartikkelmodifisert GCE og vakuum tørket ved 75◦C i 6 timer. Etter den termiske polymeriseringen ble den trykte sensoren vasket med (eddiksyre) HAc/metanol (volumforhold, 3:7) i 7 min for å fjerne malmolekylene. (jf. Uygun et al. 2015)

Ultralyd mikro-ekstraksjon ved hjelp av MIPs

For å gjenopprette nikotinamidanalyser fra prøver, påføres en ultrasonisk assistert dispergering av solid fase mikroektraksjon etterfulgt av UV-vis spektrofotometer (UA-DSPME-UV-vis). For utvinning og preconcentration av nikotinamid (vitamin B3), HKUST-1 metall organisk rammeverk (MOF) basert molekylært tryktpolymerer har blitt brukt. (Asfaram et al. 2017)

The UIP4000hdT is a 4000 watts powerful ultrasonic inline extractor.

UIP4000hdT, en 4000watts kraftig industriell høyskjær mikser for inline behandling

Ultralydmaskiner med høy ytelse for polymerapplikasjoner

Fra lab til produksjon med lineær skalerbarhet: Spesielt konstruertmolekylært trykte polymerer er først utviklet og testet på liten lab og benk-top skala, for å undersøke gjennomførbarheten av polymersyntesen. Hvis muligheter og optimalisering av MIPer er oppnådd, skaleres MIP-produksjonen til større volumer. Ultralydsynteseruter kan alle skaleres fra benk-topp til fullt kommersiell produksjon. Hielscher Ultrasonics tilbyr sonokjemisk utstyr for polymersyntese i små laboratorie- og benkeinnstillinger opp til fullt industrielle inline ultralydsystemer for 24/7-produksjonen under full belastning. Ultralyd kan lineært skaleres fra testrørstørrelse til stor produksjonskapasitet av lastebillaster per time. Hielscher Ultrasonics omfattende produktportefølje fra lab til industrielle sonokjemiske systemer har den mest passende ultrasonicator for din planlagte prosesskapasitet. Vårt mangeårige erfarne personale vil hjelpe deg fra mulighetstester og prosessoptimalisering til installasjon av ultralydsystemet ditt på endelig produksjonsnivå.

Hielscher Ultrasonics – Sofistikert sonokjemisk utstyr

Hielscher Ultrasonics produktportefølje dekker hele spekteret av høy ytelse ultralyd ekstraktorer fra liten til stor skala. Ekstra tilbehør gir enkel montering av den mest passende ultralydsenhetskonfigurasjonen for prosessen din. Det optimale ultralydoppsettet avhenger av den planlagte kapasiteten, volumet, materialet, batch- eller inline-prosessen og tidslinjen. Hielscher hjelper deg med å sette opp den ideelle sonokjemiske prosessen.

Batch og innebygd

Hielscher ultrasonicators kan brukes til batch og kontinuerlig gjennomstrømningsbehandling. Små og mellomstore volumer kan enkelt sonikeres i en batchprosess (f.eks. hetteglass, test, rør, beger, tanker eller fat). For behandling av store volumer kan innebygd sonikering være mer effektiv. Mens batching er mer tids- og arbeidsintensiv, er en kontinuerlig inline blandingsprosess mer effektiv, raskere og krever betydelig mindre arbeidskraft. Hielscher Ultrasonics har det mest egnede ekstraksjonsoppsettet for polymeriseringsreaksjonen og prosessvolumet.

Ultralydsonder for hver produktkapasitet

UIP4000hdT strømningscelle for inline sonikering på industriell skalaHielscher Ultrasonics produktspekter dekker hele spekteret av ultralydprosessorer fra kompakte lab ultrasonicators over benk-topp og pilotsystemer til fullt industrielle ultralydprosessorer med kapasitet til å behandle lastebillaster per time. Hele produktspekteret tillater oss å tilby deg det mest passende ultralydutstyret for polymerer, prosesskapasitet og produksjonsmål.
Ultralyd benkeplate systemer er ideelle for mulighetstester og prosessoptimalisering. Lineær oppskalering basert på etablerte prosessparametere gjør det svært enkelt å øke behandlingskapasiteten fra mindre tomter til fullt kommersiell produksjon. Oppskalering kan gjøres ved enten å installere en kraftigere ultralydekstraktorenhet eller klynge flere ultralydsmaskiner parallelt. Med UIP16000 tilbyr Hielscher den kraftigste ultralydenheten over hele verden.

Nøyaktig kontrollerbare amplituder for optimale resultater

Alle Hielscher ultrasonicators er nøyaktig kontrollerbare og dermed pålitelige arbeidshester i produksjon. Amplituden er en av de avgjørende prosessparametrene som påvirker effektiviteten og effektiviteten av sonokjemiske reaksjoner, inkludert polymeriseringsreaksjoner og synteseruter.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Alle Hielscher Ultrasonics’ prosessorer tillater nøyaktig innstilling av amplituden. Sonotroder og boosterhorn er tilbehør som gjør det mulig å endre amplituden i et enda bredere spekter. Hielschers industrielle ultralydprosessorer kan levere svært høye amplituder og levere den nødvendige ultralydintensiteten for krevende applikasjoner. Amplituder på opptil 200μm kan enkelt kjøres kontinuerlig i 24/7 drift.
Presise amplitudeinnstillinger og permanent overvåking av ultralydprosessparametrene via smart programvare gir deg muligheten til å syntetisere dine molekylært trykte polymerer med de mest effektive ultralydsforholdene. Optimal sonikering for best polymeriseringsresultater!
Robustheten til Hielschers ultralydutstyr muliggjør 24/7-drift i tung og krevende miljøer. Dette gjør Hielschers ultralydutstyr til et pålitelig arbeidsverktøy som oppfyller dine sonokjemiske prosesskrav.

Enkel, risikofri testing

Ultralydprosesser kan være helt lineære skalert. Dette betyr at hvert resultat du har oppnådd ved hjelp av et laboratorium eller benk-top ultrasonicator, kan skaleres til nøyaktig samme utgang ved hjelp av nøyaktig samme prosessparametere. Dette gjør ultralydbehandling ideell for risikofri mulighetstesting, prosessoptimalisering og påfølgende implementering i kommersiell produksjon. Kontakt oss for å lære hvordan sonikering kan øke MIP-utbyttet og kvaliteten.

Høyeste kvalitet – Designet og produsert i Tyskland

Som en familieeid og familiedrevet bedrift prioriterer Hielscher standarder for høyeste kvalitet for sine ultralydprosessorer. Alle ultrasonicators er designet, produsert og grundig testet i vårt hovedkvarter i Teltow nær Berlin, Tyskland. Robusthet og pålitelighet av Hielschers ultralydutstyr gjør det til en arbeidshest i produksjonen. 24/7 drift under full belastning og i krevende miljøer er en naturlig karakteristikk av Hielschers høyytelses miksere.

Tabellen under gir deg en indikasjon på den omtrentlige prosesseringskapasiteten til våre ultralydapparater:

Batchvolum Strømningshastighet Anbefalte enheter
1 til 500 ml 10 til 200 ml / min UP100H
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4l / min UIP2000hdT
10 til 100 liter 2 til 10 l / min UIP4000hdT
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge av UIP16000

Du kan kjøpe Hielscher ultralydprosessor i en annen størrelse og nøyaktig konfigurert til dine prosesskrav. Fra behandling av reaktanter i et lite laboratorierør til kontinuerlig gjennomstrømningsblanding av polymerslammer på industrielt nivå, tilbyr Hielscher Ultrasonics en passende ultralydsmaskin for deg! Vennligst kontakt oss – vi er glade for å anbefale deg den ideelle ultralyd oppsett!

Kontakt oss! / Spør oss!

Be om mer informasjon

Vennligst bruk skjemaet nedenfor for å be om ytterligere informasjon om ultralydprosessorer, applikasjoner og pris. Vi vil gjerne diskutere prosessen med deg og å tilby deg et ultralydsystem som oppfyller dine krav!









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Hielscher Ultrasonics produserer ultralyd homogenisatorer med høy ytelse for dispersjon, emulgering og celle utvinning.

Høyeffekts ultralyd homogenisatorer fra Lab til Pilot og Industriell skala.