Ultrazvočna sinteza molekularno vtisnjenih polimerov (MIP)

Molekularno odtisnjeni polimeri (MIP) so umetno oblikovani receptorji z vnaprej določeno selektivnostjo in specifičnostjo za dano biološko ali kemijsko molekulsko strukturo. Ultrasonication lahko izboljša različne sintezne poti molekularno vtisnjenih polimerov, zaradi česar je polimerizacija učinkovitejša in zanesljivejša.

Kaj so molekularno odtisnjeni polimeri?

Molekularno vtisnjeni polimer (MIP) so polimerni materiali s protitelesom podobnimi lastnostmi prepoznavanja, ki so bili proizvedeni z uporabo tehnike molekularnega odtisa. Tehnika molekularnega odtisa proizvaja molekularno odtisnjena polimera v zvezi s specifično ciljno molekulo. Molekularno vtisnjeni polimer ima v svoji polimerni matriki votlino z afiniteto za specifično “Predlogo” Molekule. Postopek običajno vključuje začetek polimerizacije monomerjev v prisotnosti molekule predloge, ki se kasneje izvleče, za seboj pa puščajo dopolnilne votline. Ti polimeri so afinientni za prvotno molekulo in so bili uporabljeni v aplikacijah, kot so kemična ločevanja, kataliza ali molekularni senzorji. Molekularno odtisnjene molekule lahko primerjamo z molekularno ključavnico, ki se ujema z molekularnim ključem (tako imenovano molekulo predloge). Za molekularno vtisnjene polimere (MIP) so značilna posebej prilagojena zavezujoča mesta, ki ustrezajo molekulam predloge po obliki, velikosti in funkcionalnih skupinah. "Ključavnica" – key" funkcija omogoča uporabo molekularnih vtisnjenih polimerov za različne aplikacije, kjer je določena vrsta molekule prepoznana in pritrjena na molekularno ključavnico, to je molekularno vtisnjen polimer.

Shematski prikaz prikazuje pot molekularnega odtisa ciklodektrinov za pripravo prilagojenih receptorjev.
Študija in slika: Hishiya et al. 2003

Molekularno odtisnjeni polimeri (MIP) imajo široko področje uporabe in se uporabljajo za ločevanje in čiščenje določenih bioloških ali kemičnih molekul, vključno z aminokislin in beljakovinami, derivati jekleotida, onesnaževal, pa tudi zdravil in hrane. Področja uporabe segajo od ločevanja in prečiščevanja do kemičnih senzorjev, katalitičnih reakcij, dostave drog, bioloških protiteles in receptorskih sistemov. (prim. Vasapollo et al. 2011)
Na primer, MIP tehnologija se uporablja kot trdnofazna mikro-ekstrakcijo tehnike za delovanje in čiščenje molekul, pridobljenih s konopljo, kot so CBD ali THC iz ekstrakta celega spektra, da bi dobili konopljinoidne izolate in destilate.

Ultrazvočna sinteza molekularno odtisnjenih molekul

Glede na ciljno vrsto (predlogo) in končno uporabo MIP lahko MIP sintetizirajo v različnih formatih, kot so nano-in mikron-velikosti sferičnih delcev, nano žice, nano-palice, nano-filamenti ali tanki filmi. Za izdelavo posebne mip oblike se lahko uporabijo različne polimerizacijske tehnike, kot so tiskanje v razsutem stanju, padavine, emulzija polimerizacija, vzmetenje, disperzija, gelacija in večstopevna otekanje polimerizacija.
Uporaba nizko frekvenčne ultrazvočnosti visoke intenzivnosti ponuja zelo učinkovito, vsestransko in preprosto tehniko sinteze polimernih nanostruktur.
Sonication prinaša več prednosti pri sintezi MIP v primerjavi s tradicionalnimi postopki polimerizacije, saj spodbuja višje stopnje reakcije, bolj homogeno rast polimerne verige, višje donose in blažja stanja (npr. nizka temperatura reakcije). Poleg tega lahko spremeni razporeditev populacije na zavezujočem mestu in s tem morfologijo končnega polimera. (Svenson 2011)
Z uporabo sonokemične energije za polimerizacijo MIP se sprožijo in pozitivno vplivajo reakcije polimerizacije. Hkratno sonication spodbuja učinkovito odpiranje polimerne mešanice brez žrtvovanja zavezujoče zmogljivosti ali togosti.
Ultrazvočna homogenizacija, razpršitev in emulgiranje ponuja vrhunsko mešanje in vznemirjanje za oblikovanje homogenih suspenzije in zagotavljanje iniciacijske energije za postopke polimerizacije. Viveiros et al. (2019) je preiskal potencial ultrazvočne sinteze MIP in navesti, da so "MIP pripravili ultrazvočno predstavljene zavezujoče lastnosti, podobne ali superiorne običajnim metodam".
MIP v nano formatu odprte obetavne možnosti za izboljšanje homogenosti zavezujočih mest. Ultrasonication je dobro znan po svojih izjemnih rezultatov pri pripravi nanodisperzije in nanoemulzije.

Ultrazvočna nano-emulzija polimerizacija

MIP se lahko sintetizira z emulzijo polimerizacijo. Emulzija polimerizacija se običajno doseže z oblikovanjem emulzije olja v vodi pod dodatkom površinsko aktivna snov. Za oblikovanje stabilne, nano velikosti, je potrebna visoko zmogljiva tehnika emulgaciacije. Ultrazvočna emulgacija je dobro uveljavljena tehnika za pripravo nano- in mini emulzije.
Preberite več o ultrazvočni nano-emulgiranje!

Ultrazvočni lahko izboljša naslednje sintezne poti za proizvodnjo nanoMIP: oborina polimerizacija, emulzija polimerizacija, in jedro-lupina polimerizacija.
Študija in slika: Refaat et al. 2019

Ultrazvočno ekstrakcijo predloge

Po sintezi molekularno vtisnjenih polimerov je treba predlogo odstraniti iz zavezujočega mesta, da dobimo aktivni molekularno vtisnjen polimer. Intenzivne mešalne sile sonikacije spodbujajo topnost, difusivity, penetracijo in transport molekul topila in predlog. Zato se predloge hitro odstranijo iz zavezujočih mest.
Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče kombinirati tudi s Soxhlet ekstrakcijo, da odstranite predlogo iz vtisnjenega polimera.

Študije primerov: Ultrazvočne aplikacije za molekularno vtisnjene polimere

Ultrazvočna sinteza molekularno vtisnjenih polimerov

Enkapsulacija magnetnih nanodelcev s 17β-estradiol-vtisnjenimi polimeri z ultrazvočno sintezno pot doseže hitro odstranitev 17β-estradiola iz etičnih okolij. Za ultrazvočno sintezo nanoMIP je bila metakrilna kislina (MAA) uporabljena kot monomer, etilen glikol dimetilakrilat (EGDMA) kot crosslinker in azobisisobutironitril (AIBN) kot pobudnik. Postopek ultrazvočne sinteze je bil izveden 2h pri 65ºC. Povprečni premeri velikosti delcev magnetnih NIP in magnetnih MIP so bili 200 oziroma 300 nm. Uporaba ultrazvoka ni le povečala hitrost polimerizacije in morfologijo nanodelcev, temveč je povzročila tudi povečanje števila prostih radikalov, in s tem olajšala rast MIP okoli magnetnih nanodelcev. Sposobnost adsorpcije do 17β-estradiola je bila primerljiva s tradicionalnimi pristopi. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Ultrazvočne za molekularno vtisnjene senzorje

Yu et al. je zasnoval molekularno vtisnjena elektrokemična tipala, ki temelji na nikljevih nanodelcih spremenjenih elektrodah za določanje fenobarbitalov. Poročani elektrokemični senzor je bil razvit s toplotno polimerizacijo z uporabo metakrilne kisline (MAA) kot funkcionalnega monomera, 2,2-azobizobutironitril (AIBN) i etilen glikol maleinska rosinata (EGMRA) akrilat je ukrštilo sredstvo, fenobarbitale (PB) za molekulu predloška, i dimetil sulfoksid (DMSO) kot organski otap. V postopku izdelave senzorjev je bilo 0,0464g PB in 0,0688g MAA mešano v 3 ml DMSO in soniciirano 10 min. Po 5 h so 1.0244g EGMRA in 0,0074g AIBN dodali v mešanico in 30 min sonicirali, da bi dobili polimerne raztopine, vtisnjene s PB. Po tem 10 μL 2,0 mg ml^-1Ni raztopina nanodelcev je padla na površino GCE in potem je bil senzor posušen pri sobni temperaturi. Približno 5 μL pripravljene polimerne raztopine, vtisnjene s PB, je bilo nato obloženih na ni nanodelci spremenjeni GCE in sesalec posušen pri 75-C za 6 h. Po toplotni polimerizaciji je bil odtisnjen senzor pran s (oceto kislino) HAc/metanolom (razmerje volumna, 3:7) 7 min, da bi odstranili molekule predloge. (prim. Uygun et al. 2015)

Ultrazvočno mikro ekstrakcijo z uporabo MIP

Za izterjavo analiz nikotinamida iz vzorcev se uporabi ultrazvočno podprta mikroizvaza trdne faze, ki ji sledi UV-vis spektrohotometer (UA-DSPME-UV-vis). Za ekstrakcijo in predkoncentracijo nikotinamida (vitaminA B3) so uporabili kovinski organski okvir HKUST-1 (MOF), ki temelji na molekularno vtisnjenih polimerih. (Asfaram et al. 2017)

Ultrasonicatorji visoke zmogljivosti za polimerne aplikacije

Od laboratorija do proizvodnje z lineano skalabilnostjo: Posebej inženired molekularno vtisnjene polimere se najprej razvijejo in testirajo na majhnem labosu in lestvici na vrhu klopi, da raziščejo izvedljivost sinteze polimera. Če sta bila izvedljivost in optimizacija MIP opravljena, se proizvodnja MIP meri na večji obseg. Ultrazvočne sinteze poti se lahko vse lineano lestvico od klopi-top do popolnoma komercialne proizvodnje. Hielscher Ultrasonics ponuja sonokemično opremo za sintezo polimerov v majhnem laboratoriju in nastavitev na vrhu klopi do popolnoma industrijskih inline ultrazvočnih sistemov za proizvodnjo 24/7 pod polno obremenitvijo. Ultrazvočni se lahko linearno lestvico od velikosti epruvete do velikih proizvodnih zmogljivosti tovorov tovornjakov na uro. Hielscher Ultrasonics obsežen portfelj izdelkov od laboratorija do industrijskih sonokemičnih sistemov ima najbolj primeren ultrasonicator za vašo predvideno zmogljivost procesa. Naše dolgotrajno izkušeno osebje vam bo pomagalo od testov izvedljivosti in optimizacije procesov do namestitve vašega ultrazvočnega sistema na končni ravni proizvodnje.

Hielscher Ultrazvočna – Sofisticirana sonokemična oprema

Hielscher Ultrasonics portfelj izdelkov zajema celotno paleto visoko zmogljivosti ultrazvočnih ekstraktorjev od majhnega do velikega obsega. Dodatni dodatki omogočajo enostavno montažo najbolj primerne ultrazvočne konfiguracije naprave za vaš proces. Optimalna ultrazvočna nastavitev je odvisna od predvidene zmogljivosti, volumna, materiala, serije ali inline procesa in časovnice. Hielscher vam pomaga nastaviti idealen sonokemični proces.

Serija in v vrstici

Hielscher ultrasonicators se lahko uporablja za obdelavo in neprekinjeno obdelavo pretoka. Majhne in srednje veliko volumne lahko priročno soniciramo v paketnem postopku (npr. viale, preskusne, cevi, kakiji, cisterne ali sode). Za obdelavo velikega volumna je lahko inline sonication učinkovitejša. Medtem ko je sečnja bolj časovno intenzivna in delovno intenzivna, je neprekinjeni inlinični postopek mešanja učinkovitejši, hitrejši in zahteva bistveno manj delovne sile. Hielscher Ultrasonics ima najbolj primeren ekstrakcijski setup za vašo reakcijo polimerizacije in prostornino procesa.

Ultrazvočne sonde za vsako zmogljivost izdelka

Hielscher Ultrasonics paleta izdelkov zajema celoten spekter ultrazvočnih procesorjev od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatorjev preko bench-top in pilotnih sistemov do popolnoma industrijskih ultrazvočnih procesorjev z zmogljivostjo obdelave tovorov tovornjakov na uro. Celoten nabor izdelkov nam omogoča, da vam ponudimo najbolj primerno ultrazvočno opremo za vaše polimere, procesne zmogljivosti in proizvodne cilje.
Ultrazvočni sistemi klopi so idealni za teste izvedljivosti in optimizacijo procesov. Zaradi linearnega obsega, ki temelji na uveljavljenih procesnih parametrih, je zelo enostavno povečati predelovalne zmogljivosti z manjših lotov na popolnoma komercialno proizvodnjo. Up-scaling se lahko opravi z namestitvijo močnejše ultrazvočno ekstraktor enoto ali gruče več ultrasonicators vzporedno. Z UIP16000 hielscher ponuja najmočnejšo ultrazvočno enoto po vsem svetu.

Natančno nadzorovati Amplitudes za optimalne rezultate

Vsi Hielscher ultrasonicatorji so natančno pod nadzorom in s tem zanesljivi delovni konji v proizvodnji. Amplitude je eden od ključnih procesnih parametrov, ki vplivajo na učinkovitost in učinkovitost sonokemičnih reakcij, vključno s polimerizacijskimi reakcijami in sinteznimi potmi.
Vse Hielscher Ultrasonics’ procesorji omogočajo natančno nastavitev amplitude. Sonotrodes in booster rogovi so dodatki, ki omogočajo, da spremenite amplitudo v še širšem območju. Hielscher je industrijski ultrazvočni procesorji lahko poda zelo visoke amplitude in poda potrebno ultrazvočno intenzivnost za zahtevne aplikacije. Amplitude do 200 μm lahko enostavno neprekinjeno izvajamo v 24/7 delovanju.
Natančne nastavitve amplitude in stalno spremljanje ultrazvočnih procesnih parametrov preko pametne programske opreme vam dajejo možnost sinteze vaših molekularno vtisnjenih polimerov z najučinkovitejšimi ultrazvočnimi pogoji. Optimalno sonication za najboljše rezultate polimerizacije!
Robustnost Hielscherove ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje na težkih dolžnostih in v zahtevnih okoljih. Zaradi tega je Hielscherjeva ultrazvočna oprema zanesljivo delovno orodje, ki izpolnjuje vaše sonokemične zahteve procesa.

Enostavno, brez tveganja Testiranje

Ultrazvočni procesi so lahko povsem lineažni. To pomeni vsak rezultat, ki ste ga dosegli z uporabo laboratorija ali bench-top ultrasonicator, se lahko meri na popolnoma enak izhod z uporabo popolnoma enakih procesnih parametrov. Zaradi tega je ultrasonication idealen za preskušanje izvedljivosti brez tveganja, optimizacijo procesov in posodnem izvajanju v komercialno proizvodnjo. Obrnite se na nas in se naučite, kako lahko sonication poveča vaš donos in kakovost MIP.

Najvišja kakovost – Izdelano in izdelano v Nemčiji

Kot družinsko voden in družinsko vodeno podjetje Hielscher daje prednost najvišjim standardom kakovosti za svoje ultrazvočne procesorje. Vsi ultrasonicators so zasnovani, izdelani in temeljito testirajo v naši sedež v Teltow blizu Berlin, Nemčija. Robustnost in zanesljivost Hielscher je ultrazvočne opreme, da je delovni konj v vaši proizvodnji. 24/7 operacija pod polnim tovorom in v zahtevnih okoljih je naravna značilnost Hielscher je visoko zmogljivih mešalniki.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

Lahko kupite Hielscher ultrazvočni procesor v kateri koli različni velikosti in natančno konfiguriran na vaše zahteve procesa. Od tretiranja reaktanov v majhni laboratorijski cevki do neprekinjenega pretoka mešanja polimernih blata na industrijski ravni, Hielscher Ultrasonics ponuja primeren ultrasonicator za vas! Prosimo, kontaktirajte nas – veseli smo, da vam priporočamo idealno ultrazvočno nastavitev!