Hielscher tecnologia de ultra-som

Síntese Ultrassônica de Polímeros Molecularmente Impressos (MIPs)

Polímeros impressos molecularmente (MIPs) são receptores artificialmente projetados com uma seletividade e especificidade predeterminadas para uma determinada estrutura biológica ou química de moléculas. A ultrassonização pode melhorar várias vias de síntese de polímeros impressos molecularmente tornando a polimerização mais eficiente e confiável.

O que são polímeros impressos molecularmente?

Um polímero molecularmente impresso (MIP) é um material polimérico com características de reconhecimento semelhantes a anticorpos que foi produzido usando a técnica de impressão molecular. A técnica de impressão molecular produz polímero molecularmente impresso em relação a uma molécula alvo específica. O polímero molecularmente impresso tem cavidades em sua matriz polímera com uma afinidade para o específico “Modelo” Molécula. O processo geralmente envolve iniciar a polimerização de monômeros na presença de uma molécula modelo que é extraída posteriormente, deixando para trás cavidades complementares. Esses polímeros têm afinidade com a molécula original e têm sido usados em aplicações como separações químicas, catálise ou sensores moleculares. Moléculas moleculares impressas podem ser comparadas a uma fechadura molecular, que corresponde a uma chave molecular (a chamada molécula modelo). Os polímeros impressos molecularmente (MIPs) são caracterizados por locais de ligação especificamente personalizados que correspondem às moléculas de modelo em forma, tamanho e grupos funcionais. O "bloqueio" – chave " recurso permite usar polímeros impressos moleculares para várias aplicações, onde um tipo específico de molécula é reconhecido e anexado à fechadura molecular, ou seja, o polímero molecular impresso.

Ultrasonication is an effective technique to produce molecularly imprinted polymers.

A ilustração esquemática mostra o caminho de impressão molecular dos ciclodextrinas para a preparação de receptores sob medida.
Estudo e imagem: Hishiya et al. 2003

Polímeros impressos molecularmente (MIPs) têm um amplo campo de aplicações e são usados para separar e purificar moléculas biológicas ou químicas especificadas, incluindo aminoácidos e proteínas, derivados de nucleotídeos, poluentes, bem como drogas e alimentos. As áreas de aplicação variam de separação e purificação a sensores químicos, reações catalíticas, entrega de drogas, anticorpos biológicos e sistemas receptores. (cf. Vasapollo et al. 2011)
Por exemplo, a tecnologia MIP é usada como técnica de micro extração em fase sólida para operar e purificar moléculas derivadas da cannabis, como CBD ou THC, a partir do extrato de espectro completo, a fim de obter isolados e destilados canabinoides.

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UP400St – Processador ultrassônico poderoso de 400W para aplicações sonológicas

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Síntese Ultrassônica de Moléculas Molecularmente Impressas

Dependendo do tipo de destino (modelo) e da aplicação final do MIP, os MIPs podem sintetizar em diferentes formatos, como partículas esféricas do tamanho de nano e micron, nanofios, nano-hastes, nano-filamentos ou filmes finos. Para produzir uma forma específica de MIP, diferentes técnicas de polimerização, como impressão a granel, precipitação, polimerização emulsão, suspensão, dispersão, gelação e polimerização de inchaço em vários passos podem ser aplicadas.
A aplicação de ultrassônicos de baixa frequência e alta intensidade oferece uma técnica altamente eficiente, versátil e simples para sintetizar nanoestruturas poliméricas.
A sonicação traz várias vantagens na síntese mip quando comparada com os processos tradicionais de polimerização, pois promove taxas de reação mais altas, crescimento mais homogêneo da cadeia de polímeros, maiores rendimentos e condições mais amenas (por exemplo, baixa temperatura de reação). Além disso, pode alterar a distribuição populacional do local de ligação e, assim, a morfologia do polímero final. (Svenson 2011)
Aplicando energia sonoquíica à polimerização dos MIPs, as reações de polimerização são iniciadas e positivamente impactadas. Simultaneamente, a sonicação promove a desgaseamento eficaz da mistura de polímeros sem sacrificar a capacidade de ligação ou rigidez.
A homogeneização ultrassônica, dispersão e emulsificação oferece mistura e agitação superiores para formar suspensões homogêneas e fornecer energia de iniciação para processos de polimerização. Viveiros et al. (2019) investigaram o potencial da síntese ultrassônica do MIP e afirmam que "os MIPs preparados apresentaram propriedades vinculantes semelhantes ou superiores aos métodos convencionais".
MIPs em nanoforma abertam possibilidades promissoras para melhorar a homogeneidade dos locais de vinculação. A ultrassônica é bem conhecida por seus resultados excepcionais na preparação de nanodispersões e nanoemulsões.

Polimerização ultrassônica de nano-emulsão

Os MIPs podem ser sintetizados pela polimerização de emulsão. A polimerização da emulsão é comumente alcançada formando uma emulsão óleo-na-água sob adição de um surfactante. Para formar uma técnica de emulsificação estável, nanodimensionada, é necessária uma técnica de emulsificação de alto desempenho. A emulsificação ultrassônica é uma técnica bem estabelecida para preparar nano e mini-emulsões.
Leia mais sobre nano-emulsificação ultrassônica!

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

A ultrassônica pode melhorar as seguintes rotas de síntese para a produção de nanoMIP: polimerização de precipitação, polimerização de emulsão e polimerização de conchas de núcleo.
Estudo e imagem por: Refaat et al. 2019

Extração ultrassônica do Modelo

Após a síntese de polímeros impressos molecularmente, o modelo deve ser removido do local de ligação, a fim de obter um polímero ativo impresso molecularmente. As intensas forças de mistura da sônica promovem solubilidade, difusividade, penetração e transporte de moléculas de solventes e modelos. Assim, os modelos são rapidamente removidos dos sites de vinculação.
A extração ultrassônica também pode ser combinada com a extração soxhlet para remover o modelo do polímero impresso.

Rotas de síntese MIP ultrasonicamente assistidas:

  • Polimerização Radical Controlada
  • Polimerização da precipitação
  • polimerização em emulsão
  • Enxerto de nanopartículas de concha-núcleo
  • Síntese Ultrassônica de Partículas Magnetcas
  • Fragmentação de Polímeros Agregados
  • Extração ultrassônica do Modelo

Estudos de Caso: Aplicações ultrassônicas para polímeros molecularmente impressos

Síntese Ultrassônica de Polímeros Molecularmente Impressos

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]

Ultrassônicos para Sensores Molecularmente Impressos

Yu et al. projetaram um sensor eletroquímico impresso molecularmente baseado em eletrodos modificados por nanopartículas de níquel para determinação fenobarbital. O sensor eletroquímico relatado foi desenvolvido por polimerização térmica com o uso de ácido metacrílico (MAA) como monômero funcional, 2,2-azobisisobutyronitrilo (AIBN) e rosinato maleíaco etileno glicol (EGMRA) como o agente transligador, fenobarbitais (PBs) como a molécula modelo, e sulfóxido de dimetil (DMSO) como um solvente orgânico. No processo de fabricação do sensor, 0,0464g PB e 0,0688g MAA foram misturados em DMSO de 3 mL e sonicados por 10 min. Após 5h, 1,0244g EGMRA e 0,0074g AIBN foram adicionados na mistura e sonicados por 30 min para obter soluções de polímeros impressos em PB. Depois disso, 10 μL de 2,0 mg mL-1 deA solução de nanopartículas ni caiu na superfície do GCE e, em seguida, o sensor foi seco à temperatura ambiente. Aproximadamente 5 μL da solução de polímero preparada com pb foi então revestida na GCE modificada por nanopartículas Ni e o vácuo seco a 75°C por 6 h. Após a polimerização térmica, o sensor impresso foi lavado com (ácido acético) HAc/metanol (razão de volume, 3:7) por 7 minutos para remover as moléculas do modelo. (cf. Uygun et al. 2015)

Micro-extração ultrassônica usando MIPs

Para recuperar as análises de nicotinamida a partir de amostras, é aplicada uma microextração de fase sólida dispersiva ultrasonicamente assistida seguida de espectrofotômetro UV-vis (UA-DSPME-UV-vis). Para a extração e pré-concentração de nicotinamida (vitamina B3), foram utilizados polímeros molecularmente impressos à base de HKUST-1 (MOF). (Asfaram et al. 2017)

The UIP4000hdT is a 4000 watts powerful ultrasonic inline extractor.

UIP4000hdT, uma poderosa batedeira industrial de alta tesoura de 4000watts para processamento inline

Ultrassonicadores de alto desempenho para aplicações de polímeros

Do Laboratório à Produção com Escalabilidade Linear: Polímeros impressos molecularmente especificamente são primeiro desenvolvidos e testados em pequenos laboratórios e escala superior de banco, para investigar a viabilidade da síntese de polímeros. Se a viabilidade e a otimização dos MIPs forem realizadas, a produção de MIP será dimensionada para volumes maiores. As rotas de síntese ultrassônica podem ser todas linearmente dimensionadas de bancada para produção totalmente comercial. A Hielscher Ultrasonics oferece equipamentos sonoquímicos para a síntese de polímeros em pequenos laboratórios e configurações de bancada até sistemas ultrassônicos totalmente industriais para a produção 24/7 em plena carga. O ultrassônico pode ser linearmente dimensionado do tamanho do tubo de ensaio para grandes capacidades de produção de caminhões por hora. O extenso portfólio de produtos Hielscher Ultrasonics, desde sistemas sonográficos industriais de laboratório até sistemas sonológicos industriais, tem o ultrassônico mais adequado para sua capacidade de processo prevista. Nossa equipe experiente de longa data irá ajudá-lo desde testes de viabilidade e otimização de processos até a instalação de seu sistema ultrassônico em nível final de produção.

Hielscher Ultrasonics – Equipamento sonoquímico sofisticado

O portfólio de produtos Hielscher Ultrasonics cobre toda a gama de extratores ultrassônicos de alto desempenho de pequena a grande escala. Acessórios adicionais permitem a fácil montagem da configuração de dispositivo ultrassônico mais adequada para o seu processo. A configuração ultrassônica ideal depende da capacidade prevista, volume, material, lote ou processo em linha e cronograma. Hielscher ajuda você a configurar o processo sonográfico ideal.

Lote e Inline

Ultrassonicadores hielscher podem ser usados para processamento em lote e fluxo contínuo. Volumes pequenos e médios podem ser convenientemente sonicados em um processo de lote (por exemplo, frascos, ensaio, tubos, béquers, tanques ou barris). Para o processamento de grandes volumes, a sônica inline pode ser mais eficaz. Embora o loteamento seja mais demorado e intensivo em mão-de-obra, um processo contínuo de mistura inline é mais eficiente, mais rápido e requer significativamente menos trabalho. Hielscher Ultrasonics tem a configuração de extração mais adequada para sua reação de polimerização e volume de processo.

Sondas ultrassônicas para cada capacidade do produto

UIP4000hdT célula de fluxo para sonication inline em escala industrialA linha de produtos Hielscher Ultrasonics cobre todo o espectro de processadores ultrassônicos, desde ultrassonicadores compactos de laboratório sobre sistemas de bancada e piloto até processadores ultrassônicos totalmente industriais com a capacidade de processar cargas de caminhões por hora. Toda a gama de produtos nos permite oferecer os equipamentos ultrassônicos mais adequados para seus polímeros, capacidade de processo e metas de produção.
Os sistemas de bancada ultrassônicos são ideais para testes de viabilidade e otimização de processos. A escala linear com base nos parâmetros de processo estabelecidos torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento de lotes menores para a produção totalmente comercial. O up-scaling pode ser feito instalando uma unidade extrator ultrassônica mais poderosa ou agrupando vários ultrassonicadores em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece a unidade ultrassônica mais poderosa do mundo.

Amplitudes controláveis precisas para resultados ótimos

Todos os ultrassonicadores hielscher são precisamente controláveis e, portanto, cavalos de trabalho confiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros de processo cruciais que influenciam a eficiência e eficácia das reações sonológicas, incluindo reações de polimerização e rotas de síntese.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Todos os Ultrassônicos Hielscher’ os processadores permitem a configuração precisa da amplitude. Sonotrodes e chifres de reforço são acessórios que permitem modificar a amplitude em uma gama ainda maior. Os processadores ultrassônicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas e fornecer a intensidade ultrassônica necessária para aplicações exigentes. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7.
Configurações de amplitude precisas e o monitoramento permanente dos parâmetros do processo ultrassônico via software inteligente dão-lhe a possibilidade de sintetizar seus polímeros impressos molecularmente com as condições ultrassônicas mais eficazes. Sonicação ideal para melhores resultados de polimerização!
A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e em ambientes exigentes. Isso faz do equipamento ultrassônico da Hielscher uma ferramenta de trabalho confiável que atende aos seus requisitos de processo sonográfico.

Testes fáceis e sem riscos

Processos ultrassônicos podem ser completamente lineares dimensionados. Isso significa que cada resultado que você alcançou usando um ultrassônico de laboratório ou bancada, pode ser dimensionado para exatamente a mesma saída usando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isso torna a ultrassônica ideal para testes de viabilidade sem riscos, otimização de processos e posterior implementação na fabricação comercial. Entre em contato conosco para saber como a sônica pode aumentar seu rendimento e qualidade do MIP.

Alta Qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha

Como um negócio familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassonicadores são projetados, fabricados e completamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. Robustez e confiabilidade do equipamento ultrassônico de Hielscher fazem dele um cavalo de trabalho em sua produção. Operação 24 horas por dia, 7 dias por semana e em ambientes exigentes é uma característica natural dos misturadores de alta performance da Hielscher.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

Você pode comprar processador hielscher ultrassônico em qualquer tamanho diferente e exatamente configurado para os requisitos do seu processo. Desde o tratamento de reagentes em um pequeno tubo de laboratório até a mistura contínua de polímeros em nível industrial, a Hielscher Ultrasonics oferece um ultrassônico adequado para você! Por favor, entre em contato conosco. – estamos felizes em recomendar a configuração ultrassônica ideal!

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Por favor, use o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre processadores ultrassônicos, aplicativos e preço. Ficaremos felizes em discutir seu processo com você e oferecer-lhe um sistema ultrassônico atendendo aos seus requisitos!









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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para dispersão, emulsificação e extração celular.

Homogeneizadores ultrassônicos de alta potência de Laboratório para piloto e Industrial escala.