Ультразвуковой синтез молекулярно отпечатанных полимеров (МИП)

Молекулярно отпечатанные полимеры (МИП) являются искусственно разработанными рецепторами с предопределенной селективностью и специфичностью для данной биологической или химической молекулы. Ультразвук может улучшить различные пути синтеза молекулярно отпечатанных полимеров, что делает полимеризацию более эффективной и надежной.

Что такое молекулярно отпечатанные полимеры?

Молекулярно отпечатанный полимер (MIP) – это полимерные материалы с характеристиками распознавания антител, которые были получены с использованием молекулярной техники отпечатков. Метод молекулярного отпечатка производит молекулярно отпечатанный полимер в отношении конкретной молекулы-мишени. Молекулярно отпечатанный полимер имеет полости в полимерной матрице с сродством к “Шаблон” Молекулы. Процесс обычно включает в себя инициирование полимеризации мономеров в присутствии молекулы шаблона, которая извлекается впоследствии, оставляя за собой дополнительные полости. Эти полимеры имеют сродство к исходной молекуле и были использованы в таких приложениях, как химическое разделение, катализ или молекулярные датчики. Молекулярные отпечатанные молекулы можно сравнить с молекулярным замком, который соответствует молекулярному ключу (так называемой молекуле шаблона). Молекулярно отпечатанные полимеры (МИП) характеризуются специально разработанными связывающими участками, которые соответствуют молекулам шаблона по форме, размеру и функциональным группам. "Замок – ключевой" функция позволяет использовать молекулярные отпечатанные полимеры для различных применений, где определенный тип молекулы распознается и прикрепляется к молекулярному замку, т.е. молекулярному отпечатаемому полимеру.

Схематическая иллюстрация показывает молекулярный отпечаток пути циклодекстринов для подготовки индивидуальных рецепторов.
Изучение и изображение: Hishiya et al. 2003

Молекулярно отпечатанные полимеры (МИП) имеют широкое поле применения и используются для размечения и очистки определенных биологических или химических молекул, включая аминокислоты и белки, нуклеотидные производные, загрязняющие вещества, а также лекарства и продукты питания. Области применения варьируются от разделения и очистки до химических датчиков, каталитических реакций, доставки лекарств, биологических антител и систем рецепторов. (cf. Vasapollo et al. 2011)
Например, технология MIP используется в качестве метода микроизвлечения твердой фазы для работы и очистки молекул, полученных из каннабиса, таких как КБР или ТГК, из экстракта полного спектра для получения каннабиноидных изолятов и дистиллятов.

Ультразвуковой синтез молекулярно отпечатанных молекул

В зависимости от целевого (шаблонного) типа и окончательного применения MIP, MIP могут синтезироваться в различных форматах, таких как сферические частицы размером с нано- и микрон, нанопроводы, нано-роды, нано-нити или тонкие пленки. Для получения определенной формы MIP могут применяться различные методы полимеризации, такие как навалочных отпечатков, осадков, эмульсионной полимеризации, подвески, дисперсии, гелеобразования и многоступенчатой полимеризации отеков.
Применение низкочастотной высокоинтенсивной ультразвуковой системы предлагает высокоэффективную, универсальную и простую технику синтеза полимерных наноструктур.
Sonication приносит ряд преимуществ в синтезе MIP по сравнению с традиционными процессами полимеризации, потому что он способствует более высоким показателям реакции, более однородному росту полимерной цепи, более высоким урожаям и более мягким условиям (например, низкая температура реакции). Кроме того, он может изменить распределение популяции связывающего участка, а значит, и морфологию конечного полимера. (Свенсон 2011)
Применяя сонохимическую энергию к полимеризации МИП, начаты и положительно влияют на полимеризацию. Одновременно, sonication способствует эффективной дегазации полимерной смеси без ущерба для связывающей способности или жесткости.
Ультразвуковая гомогенизация, рассеивание и эмульгация обеспечивает превосходное смешивание и возбуждение для формирования однородных суспензий и обеспечения энергии инициации процессов полимеризации. Viveiros et al. (2019) исследовали потенциал ультразвукового синтеза MIP и заявили, что «МИПы подготовили ультрасонически представленные связывающие свойства, аналогичные или превосходящие обычные методы».
МИПы в наноформатных открытых перспективных возможностях для улучшения однородности связывающих участков. Ультразвук хорошо известен своими исключительными результатами в подготовке нанодисперсий и наноэмульсий.

Ультразвуковая нано-эмульсионная полимеризация

МИПы могут быть синтезированы путем эмульсии полимеризации. Эмульсионная полимеризация обычно достигается путем формирования эмульсии масла в воде при добавлении сурфактанта. Для формирования стабильной, наноразмерной, требуется высокая производительность техники эмульсификации. Ультразвуковая эмульгация является устоявшейся техникой подготовки нано- и мини-эмульсий.
Узнайте больше об ультразвуковой наноэмификации!

Ультразвук может улучшить следующие пути синтеза для производства наномипа: полимеризация осадков, полимеризация эмульсии и полимеризация основной оболочки.
Исследование и фотография: Refaat et al. 2019

Ультразвуковое извлечение шаблона

После синтеза молекулярно отпечатанных полимеров шаблон должен быть удален с места связывания, чтобы получить активный молекулярно отпечатанный полимер. Интенсивные силы смешивания соника способствуют растворимости, диффузии, проникновению и транспортировке молекул растворителя и шаблона. Таким образом, шаблоны быстро удаляются с сайтов связывания.
Ультразвуковая экстракция может быть также объединена с извлечением Soxhlet для удаления шаблона из отпечатаемого полимера.

Тематические исследования: Ультразвуковые приложения для молекулярно отпечатанных полимеров

Ультразвуковой синтез молекулярно отпечатанных полимеров

Инкапсуляция магнитных наночастиц полимерами, отпечатанными на 17 эстрадиолом, с помощью ультразвукового синтеза достигает быстрого удаления 17-эстрадиола из аквеальной среды. Для ультразвукового синтеза наномиП метакриловая кислота (МАА) использовалась в качестве мономера, этиленгликоль диметилакрилат (ЭГДМА) в качестве кросслинкера и азобисисисобутиронитрила (АИБН) в качестве инициатора. Ультразвуковая процедура синтеза была проведена для 2h при 65oC. Средний диаметр частиц магнитных МИПов и магнитных МИПов был 200 и 300 нм соответственно. Использование ультразвука не только повысило скорость полимеризации и морфологии наночастиц, но и привело к увеличению количества свободных радикалов, а значит, способствовало росту MIP вокруг магнитных наночастиц. Способность к рекламе до 17 евро-эстрадиола была сопоставима с традиционными подходами. (Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019)

Ультразвук для молекулярно отпечатанных датчиков

Yu et al. разработала молекулярно отпечатанный электрохимический датчик на основе наночастиц никеля, модифицированных электродов для фенобарбитального определения. Сообщается, электрохимический датчик был разработан тепловой полимеризации с использованием метакриловой кислоты (МАА) в качестве функционального мономера, 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) и этиленгликоль мужской розинат (EGMRA) акрилата в качестве кроссссылателя агента, фенобарбиталы (PBs) в качестве молекулы шаблона, и диметилсулид В процессе изготовления датчиков, 0.0464g PB и 0.0688g MAA были смешаны в 3 мл DMSO и sonicated в течение 10 мин. После 5 ч, 1.0244g EGMRA и 0.0074g AIBN были добавлены в смесь и sonicated в течение 30 мин для получения ПБ отпечатанных полимерных растворов. После этого 10 МКЛ из 2,0 мг мл^-1Раствор наночастиц ni упал на поверхность GCE, а затем датчик был высушен при комнатной температуре. Приблизительно 5 мкл подготовленного полимерного раствора с отпечатком ПБ затем покрылись на наночастице Ni nanoparticle-modified GCE и вакуумом, высушенным при 75◦С на 6 ч. После тепловой полимеризации, отпечатанный датчик был промыт (ацетической кислотой) HAc/метанол (соотношение объема, 3:7) в течение 7 минут, чтобы удалить молекулы шаблона. (cf. Uygun et al. 2015)

Ультразвуковая микро-экстракция с использованием МИПов

Для восстановления никотинамидных анализов, взятых из образцов, применяется ультрасонически ассистированная диспергативная микроэкстракция твердой фазы с последующим спектрофотометром УФ-визави (UA-DSPME-UV-vis). Для экстракции и преконцентрации никотинамида (витамин В3) используются металлические органические каркасы HKUST-1 (MOF) на основе молекулярно отпечатанных полимеров. (Asfaram et al. 2017)

Высокая производительность ультразвуковых систем для полимерных приложений

От лаборатории к производству с линейной масштабируемостью: Специально разработанные молекулярно отпечатанные полимеры сначала разрабатываются и тестируются на малых лабораторных и скамейках верхнего масштаба, чтобы исследовать целесообразность синтеза полимера. Если осуществимость и оптимизация МИПов были выполнены, производство MIP масштабируется до больших объемов. Ультразвуковые маршруты синтеза могут быть линейно масштабированы от скамейки до полностью коммерческого производства. Hielscher Ultrasonics предлагает сонохимическое оборудование для синтеза полимеров в небольших лабораторных и скамейках-топ настройки до полностью промышленных стационарных ультразвуковых систем для 24 / 7 производства при полной нагрузке. Ультразвуковой может быть линейно масштабируется от размера пробирки до больших производственных мощностей грузовых автомобилей в час. Hielscher Ultrasonics обширный портфель продуктов от лаборатории до промышленных сонохимических систем имеет наиболее подходящий ультразвуковой для вашей предполагаемой мощности процесса. Наш давний опытный персонал поможет вам от технико-экономических испытаний и оптимизации процессов до установки ультразвуковой системы на окончательном уровне производства.

Hielscher Ультразвук – Сложное сонохимическое оборудование

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр высококонических ультразвуковых экстракторов от малого до крупного масштаба. Дополнительные аксессуары позволяют легко сборки наиболее подходящей ультразвуковой конфигурации устройства для вашего процесса. Оптимальная ультразвуковая установка зависит от предполагаемой емкости, объема, материала, партии или процесса и временной шкалы. Hielscher поможет вам настроить идеальный сонохимический процесс.

Пакет и Inline

Ультразвуковые системы Hielscher могут использоваться для пакетной и непрерывной обработки. Малые и средние объемы могут быть удобно sonicated в процессе партии (например, флаконы, тесты, трубки, стаканы, танки или бочки). Для обработки большого объема, inline sonication может быть более эффективным. В то время как пакетирование является более трудоемким и трудоемким, непрерывный процесс смешивания рядов является более эффективным, быстрым и требует значительно меньше труда. Hielscher Ultrasonics имеет наиболее подходящую установку экстракции для вашей реакции полимеризации и объема процесса.

Ультразвуковые зонды для каждой емкости продукта

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров от компактных лабораторных ультразвуковых систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров с возможностью обработки грузовых автомобилей в час. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить Вам наиболее подходящее ультразвуковое оборудование для ваших полимеров, производственных мощностей и производственных целей.
Ультразвуковые системы скамейки идеально подходят для технико-экономических испытаний и оптимизации процессов. Линейное масштабирование, основанное на установленных параметрах процесса, позволяет очень легко увеличить перерабатывающие мощности от небольших лотов до полностью коммерческого производства. Масштабирование может быть сделано либо путем установки более мощного ультразвукового экстрактора единицы или кластеризации нескольких ультразвуковых параллельно. С UIP16000, Hielscher предлагает самый мощный ультразвуковой блок во всем мире.

Точно управляемые амплитуды для оптимальных результатов

Все ultrasonicators Hielscher точно controllable и таким образом надежные лошади работы в продукции. Амплитуда является одним из важнейших параметров процесса, которые влияют на эффективность и эффективность сонохимических реакций, включая реакции полимеризации и маршруты синтеза.
Вся ультразвуковая Хиэльшер’ процессоры позволяют точно установить амплитуду. Sonotrodes и бустер рога аксессуары, которые позволяют изменить амплитуду в еще более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечить очень высокие амплитуды и обеспечить необходимую ультразвуковую интенсивность для требовательных приложений. Амплитуды до 200 мкм могут быть легко непрерывно запущены в 24 / 7 операции.
Точные настройки амплитуды и постоянный мониторинг параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения дают вам возможность синтезировать молекулярно отпечатанные полимеры с наиболее эффективными ультразвуковыми условиями. Оптимальная соника для лучших результатов полимеризации!
Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет 24/ 7 эксплуатации на тяжелой службе и в сложных условиях. Это делает ультразвуковое оборудование Hielscher надежным инструментом работы, который отвечает вашим требованиям к сонохимическому процессу.

Легкое, безрисковное тестирование

Ультразвуковые процессы могут быть полностью линейными масштабироваться. Это означает, что каждый результат, которого вы достигли с помощью лаборатории или ультразвукового стенда, может быть масштабирован до точно такой же выходной, используя точно такие же параметры процесса. Это делает ультразвук идеально подходит для без рисков технико-экономического обоснования тестирования, оптимизации процессов и последующей реализации в коммерческое производство. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как sonication может увеличить урожайность и качество MIP.

Наивысшее качество – Разработано и изготовлено в Германии

Будучи семейным и семейным бизнесом, Hielscher уделяет первоочередное внимание самым высоким стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые средства разработаны, изготовлены и тщательно протестированы в нашем штаб-квартире в Телтоу недалеко от Берлина, Германия. Надежность и надежность ультразвукового оборудования Hielscher делают его рабочей лошадью в вашем производстве. Круглосуточная эксплуатация при полной нагрузке и в сложных условиях является естественной характеристикой высокопроизводительных смесителей Hielscher.

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Вы можете купить ультразвуковой процессор Hielscher любого другого размера и точно настроенный в соответствии с требованиями процесса. От лечения реакционеров в небольшой лабораторной трубке до непрерывного сквозного смешивания полимерных шламов на промышленном уровне, Hielscher Ultrasonics предлагает подходящий ультразвуковой для вас! Пожалуйста, свяжитесь с нами – мы рады порекомендовать Вам идеальную ультразвуковую установку!