Sinteza tejzanor e polimerëve të ngulitur në mënyrë molekulare (MIPs)

Polimeret e ngulitur në mënyrë molekulare (MIP) janë receptorë të projektuar artificialisht me një selektivitet dhe specifikë të paracaktuar për një strukturë të caktuar molekule biologjike ose kimike. Ultratingulli mund të përmirësojë rrugë të ndryshme sinteze të polimereve të stampuar molekularisht duke e bërë polimerizimin më efikas dhe të besueshëm.

Cilat janë polimeret me stampim molekular?

Një polimer i printuar në mënyrë molekulare (MIP) është materiale polimerike me karakteristika njohjeje të ngjashme me antitrupat që është prodhuar duke përdorur teknikën e printimit molekular. Teknika e ngulitjes molekulare prodhon polimer të stampuar molekularisht në lidhje me një molekulë specifike të synuar. Polimeri i stampuar në mënyrë molekulare ka zgavra në matricën e tij polimer me një afinitet për specifikat “shabllon” molecule. The process usually involves initiating the polymerization of monomers in the presence of a template molecule that is extracted afterwards, leaving behind complementary cavities. These polymers have affinity for the original molecule and have been used in applications such as chemical separations, catalysis, or molecular sensors. Molecular imprinted molecules can be compared to a molecular lock, that matches a molecular key (the so-called template molecule). Molecularly imprinted polymers (MIPs) are characterised by specifically tailored binding sites that match the template molecules in shape, size and functional groups. The “lock – key” feature allows to use molecular imprinted polymers for various applications, where a specific type of molecule is recognised and attached to the molecular lock, i.e. the molecular imprinted polymer.

Ilustrimi skematik tregon rrugën e ngulitjes molekulare të ciklodextrinave për përgatitjen e receptorëve të përshtatur.Studimi dhe fotografia: Hishiya et al. 2003

Polimeret me stampim molekular (MIPs) kanë një fushë të gjerë aplikimesh dhe përdoren për të ndarë dhe pastruar molekula të caktuara biologjike ose kimike, duke përfshirë aminoacidet dhe proteinat, derivatet e nukleotideve, ndotësit, si dhe ilaçet dhe ushqimet. Fushat e aplikimit variojnë nga ndarja dhe pastrimi te sensorët kimikë, reaksionet katalitike, shpërndarjen e barnave, antitrupat biologjikë dhe sistemet e receptorëve. (krh. Vasapollo et al. 2011)
Për shembull, teknologjia MIP përdoret si teknikë e mikroekstraktimit të fazës së ngurtë për të operuar dhe pastruar molekulat e prejardhura nga kanabisi si CBD ose THC nga ekstrakti i spektrit të plotë për të marrë izolime dhe distilime kanabinoide.

Sinteza tejzanor e molekulave të ngulitura në mënyrë molekulare

Në varësi të llojit të objektivit (shabllonit) dhe aplikimit përfundimtar të MIP, MIP-të mund të sintetizohen në formate të ndryshme si grimca sferike me madhësi nano dhe mikron, nanotela, nano-shkopinj, nano-filamente ose filma të hollë. Për të prodhuar një formë specifike MIP, mund të aplikohen teknika të ndryshme polimerizimi si ngulitja në masë, precipitimi, polimerizimi i emulsionit, pezullimi, dispersioni, xhelatimi dhe polimerizimi i fryrjes me shumë hapa.
Aplikimi i ultrazërit me frekuencë të ulët dhe me intensitet të lartë ofron një teknikë shumë efikase, të gjithanshme dhe të thjeshtë për sintetizimin e nanostrukturave polimerike.
Sonicizimi sjell disa avantazhe në sintezën MIP kur krahasohet me proceset tradicionale të polimerizimit, sepse promovon shpejtësi më të larta reagimi, rritje më homogjene të zinxhirit polimer, rendimente më të larta dhe kushte më të buta (p.sh., temperatura e ulët e reagimit). Për më tepër, ai mund të ndryshojë shpërndarjen e popullsisë së zonës lidhëse, dhe kështu, morfologjinë e polimerit përfundimtar. (Svenson 2011)
Duke aplikuar energji sonokimike në polimerizimin e MIP-ve, reaksionet e polimerizimit fillojnë dhe ndikohen pozitivisht. Njëkohësisht, sonikimi promovon degazimin efektiv të përzierjes së polimerit pa sakrifikuar kapacitetin lidhës ose ngurtësinë.
Ultrasonic homogenization, dispersing and emulsification offers superior mixing and agitation to form homogeneous suspensions and to provide initiation energy for polymerization processes. Viveiros et al. (2019) investigated the potential of ultrasonic MIP synthesis and state that “MIPs prepared ultrasonically presented binding properties similar or superior to the conventional methods”.
MIP-të në nano-format hapin mundësi premtuese për përmirësimin e homogjenitetit të vendeve lidhëse. Ultratingulli është i njohur për rezultatet e tij të jashtëzakonshme në përgatitjen e nanodispersioneve dhe nanoemulsioneve.

Polimerizimi tejzanor Nano-Emulsion

MIP-të mund të sintetizohen me polimerizimin e emulsionit. Polimerizimi i emulsionit zakonisht arrihet duke formuar një emulsion vaj-në-ujë nën shtimin e një surfaktant. Për të formuar një teknikë të qëndrueshme, me madhësi nano, kërkohet një teknikë emulsifikimi me performancë të lartë. Emulsifikimi tejzanor është një teknikë e mirë-krijuar për të përgatitur nano- dhe mini-emulsione.
Lexoni më shumë rreth Nano-Emulsifikimit me ultratinguj!

Ultratingulli mund të përmirësojë rrugët e mëposhtme të sintezës për prodhimin e nanoMIP: polimerizimi me precipitim, polimerizimi i emulsionit dhe polimerizimi i bërthamës.Studimi dhe fotografia nga: Refaat et al. 2019

Nxjerrja me ultratinguj e shabllonit

Pas sintezës së polimereve të stampuar molekularisht, shablloni duhet të hiqet nga vendi i lidhjes në mënyrë që të përftohet një polimer aktiv i stampuar molekularisht. Forcat intensive të përzierjes së sonikacionit nxisin tretshmërinë, difuzivitetin, depërtimin dhe transportin e molekulave të tretësit dhe modelit. Kështu, shabllonet hiqen me shpejtësi nga vendet e lidhjes.
Nxjerrja me ultratinguj mund të kombinohet gjithashtu me nxjerrjen Soxhlet për të hequr shabllonin nga polimeri i shtypur.

Studime të rasteve: Aplikime tejzanor për polimere të ngulitura në mënyrë molekulare

Sinteza tejzanor e polimerëve të ngulitur në mënyrë molekulare

Mbyllja e nanogrimcave magnetike nga polimerët e ngulitur me 17β-estradiol duke përdorur një rrugë sinteze tejzanor arrin heqjen e shpejtë të 17β-estradiolit nga mjediset ujore. Për sintezën tejzanor të nanoMIP-ve, acidi metakrilik (MAA) u përdor si monomer, etilen glikol dimetilakrylat (EGDMA) si ndërlidhës dhe azobisisobutironitrili (AIBN) si iniciues. Procedura e sintezës tejzanor u krye për 2 orë në 65ºC. Diametrat mesatare të madhësisë së grimcave të NIP-ve magnetike dhe MIP-ve magnetike ishin përkatësisht 200 dhe 300 nm. Përdorimi i ultrazërit jo vetëm që rriti shkallën e polimerizimit dhe morfologjinë e nanogrimcave, por gjithashtu çoi në një rritje të numrit të radikaleve të lira, dhe kështu, lehtësoi rritjen e MIP rreth nanogrimcave magnetike. Kapaciteti adsorbues ndaj 17β-estradiolit ishte i krahasueshëm me qasjet tradicionale. [Xia et al. 2012? Viveiro et al. 2019]

Ultrasonikë për sensorë të ngulitur në mënyrë molekulare

Yu et al. projektoi një sensor elektrokimik të stampuar në mënyrë molekulare bazuar në elektroda të modifikuara me nanogrimca nikel për përcaktimin e fenobarbitalit. Sensori elektrokimik i raportuar u zhvillua nga polimerizimi termik me përdorimin e acidit metakrilik (MAA) si monomer funksional, 2,2-azobisisobutironitrilit (AIBN) dhe akrilatit maleik rozinat etilen glikol (EGMRA) si agjent ndërlidhës, fenobarbitaleve (PBs) si molekulë shabllon, dhe dimetil sulfoksid (DMSO) si një tretës organik. Në procesin e fabrikimit të sensorëve, 0,0464 g PB dhe 0,0688 g MAA u përzien në 3 ml DMSO dhe u sonikuan për 10 minuta. Pas 5 orësh, 1,0244 g EGMRA dhe 0,0074 g AIBN u shtuan në përzierje dhe u sonikuan për 30 minuta për të marrë zgjidhje polimerësh të ngulitura me PB. Pas kësaj, 10 μL 2.0 mg mL^-1Zgjidhja e nanogrimcave Ni ra në sipërfaqen GCE dhe më pas sensori u tha në temperaturën e dhomës. Përafërsisht 5 μL e tretësirës së përgatitur të polimerit të ngulitur me PB u mbulua më pas në GCE të modifikuar me nanogrimca Ni dhe u tha me vakum në 75◦C për 6 orë. Pas polimerizimit termik, sensori i stampuar u la me (acid acetik) HAc/metanol (raporti vëllimor, 3:7) për 7 minuta për të hequr molekulat e shabllonit. (krh. Uygun et al. 2015)

Mikro-Nxjerrja me ultratinguj duke përdorur MIP

Për të rikuperuar analizat e nikotinamideve nga mostrat, aplikohet një mikroekstraktim dispersiv i fazës së ngurtë me asistencë ultrasonike, i ndjekur nga spektrofotometër UV-vis (UA-DSPME-UV-vis). Për nxjerrjen dhe parakoncentrimin e nikotinamidit (vitamina B3), janë përdorur polimere të stampuara molekulare me bazë HKUST-1 organike metalike (MOF). (Asfaram et al. 2017)

Ultrasonikë me performancë të lartë për aplikime polimerësh

Nga laboratori në prodhim me shkallëzim linear: Polimerët e ngulitur në mënyrë molekulare të projektuar në mënyrë specifike janë zhvilluar dhe testuar fillimisht në një shkallë të vogël laboratorike dhe në tavolinë, për të hetuar fizibilitetin e sintezës së polimerit. Nëse fizibiliteti dhe optimizimi i MIP-ve janë arritur, prodhimi i MIP-it është i shkallëzuar në vëllime më të mëdha. Rrugët e sintezës tejzanor mund të shkallëzohen të gjitha në mënyrë lineare nga sipërfaqja e stolit deri te prodhimi plotësisht komercial. Hielscher Ultrasonics ofron pajisje sonokimike për sintezën e polimereve në laboratorë të vegjël dhe në ambiente të sipërme deri në sisteme ultrasonike plotësisht industriale për prodhimin 24/7 nën ngarkesë të plotë. Ultratingulli mund të shkallëzohet në mënyrë lineare nga madhësia e epruvetës deri te kapacitetet e mëdha të prodhimit të ngarkesave të kamionëve në orë. Portofoli i gjerë i produkteve Hielscher Ultrasonics nga laboratori në sistemet sonokimike industriale ka ultrasonikatorin më të përshtatshëm për kapacitetin tuaj të parashikuar të procesit. Stafi ynë me përvojë të gjatë do t'ju ndihmojë nga testet e fizibilitetit dhe optimizimi i procesit deri në instalimin e sistemit tuaj ultrasonik në nivelin përfundimtar të prodhimit.

Hielscher Ultrasonics – Pajisje sonokimike të sofistikuara

Portofoli i produkteve Hielscher Ultrasonics mbulon gamën e plotë të ekstraktuesve tejzanor me performancë të lartë nga një shkallë e vogël në shkallë të madhe. Aksesorët shtesë lejojnë montimin e lehtë të konfigurimit më të përshtatshëm të pajisjes tejzanor për procesin tuaj. Konfigurimi optimal tejzanor varet nga kapaciteti i parashikuar, vëllimi, materiali, procesi i grupit ose i linjës dhe afati kohor. Hielscher ju ndihmon të vendosni procesin ideal sonokimik.

batch dhe inline

Ultrasonikët Hielscher mund të përdoren për përpunim në grup dhe të vazhdueshëm. Vëllimet e vogla dhe të mesme mund të sonikohen në mënyrë të përshtatshme në një proces grumbull (p.sh., shishka, provë, tuba, gota, rezervuarë ose fuçi). Për përpunimin me vëllim të madh, sonication inline mund të jetë më efektive. Ndërsa grumbullimi kërkon më shumë kohë dhe punë intensive, një proces i vazhdueshëm i përzierjes në linjë është më efikas, më i shpejtë dhe kërkon shumë më pak punë. Hielscher Ultrasonics ka konfigurimin më të përshtatshëm të nxjerrjes për reagimin tuaj të polimerizimit dhe vëllimin e procesit.

Sonda tejzanor për çdo kapacitet produkti

Gama e produkteve Hielscher Ultrasonics mbulon spektrin e plotë të përpunuesve tejzanor nga ultrasonikët kompakt laboratorik mbi tavolinën e sipërme dhe sistemet pilot deri tek procesorët ultrasonikë plotësisht industrialë me kapacitet për të përpunuar ngarkesa kamionësh në orë. Gama e plotë e produkteve na lejon t'ju ofrojmë pajisjet më të përshtatshme tejzanor për polimerët tuaj, kapacitetin e procesit dhe objektivat e prodhimit.
Sistemet tejzanor të tavolinës janë ideale për testet e fizibilitetit dhe optimizimin e procesit. Rritja lineare e bazuar në parametrat e përcaktuar të procesit e bën shumë të lehtë rritjen e kapaciteteve të përpunimit nga lote më të vogla në prodhim plotësisht komercial. Rritja e shkallës mund të bëhet ose duke instaluar një njësi më të fuqishme nxjerrëse tejzanor ose duke grumbulluar disa ultrasonikë paralelisht. Me UIP16000, Hielscher ofron njësinë më të fuqishme ultrasonike në mbarë botën.

Amplituda saktësisht të kontrollueshme për rezultate optimale

Të gjithë ultrasonikët Hielscher janë kuaj pune saktësisht të kontrollueshëm dhe në këtë mënyrë të besueshme në prodhim. Amplituda është një nga parametrat thelbësorë të procesit që ndikon në efikasitetin dhe efektivitetin e reaksioneve sonokimike, duke përfshirë reaksionet e polimerizimit dhe rrugët e sintezës.
Të gjitha ultrasonikët Hielscher’ processors allow for the precise setting of the amplitude. Sonotrodes and booster horns are accessories that allow to modify the amplitude in an even wider range. Hielscher’s industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes and deliver the required ultrasonic intensity for demanding applications. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation.
Cilësimet e sakta të amplitudës dhe monitorimi i përhershëm i parametrave të procesit tejzanor nëpërmjet softuerit inteligjent ju japin mundësinë të sintetizoni polimerët tuaj të stampuar molekularisht me kushtet më efektive tejzanor. Zërimi optimal për rezultatet më të mira të polimerizimit!
The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments. This makes Hielscher’s ultrasonic equipment a reliable work tool that fulfils your sonochemical process requirements.

Testim i lehtë, pa rrezik

Proceset tejzanor mund të jenë të shkallëzuara plotësisht lineare. Kjo do të thotë që çdo rezultat që keni arritur duke përdorur një ultratingull laboratori ose në tavolinë, mund të shkallëzohet në të njëjtin rezultat duke përdorur saktësisht të njëjtat parametra të procesit. Kjo e bën ultratingullin ideal për testimin e fizibilitetit pa rrezik, optimizimin e procesit dhe zbatimin pasues në prodhimin komercial. Na kontaktoni për të mësuar se si sonication mund të rrisë rendimentin dhe cilësinë tuaj MIP.

Cilësia më e lartë – Projektuar dhe prodhuar ne Gjermani

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance mixers.

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:

Ju mund të blini procesor tejzanor Hielscher në çdo madhësi të ndryshme dhe të konfiguruar saktësisht sipas kërkesave tuaja të procesit. Nga trajtimi i reaktantëve në një tub të vogël laboratori deri te përzierja e vazhdueshme me rrjedhje të llumrave polimer në nivel industrial, Hielscher Ultrasonics ofron një ultrasonikator të përshtatshëm për ju! Ju lutem na kontaktoni – ne jemi të lumtur t'ju rekomandojmë konfigurimin ideal të ultrazërit!