Sinteza me ultratinguj e polimereve të stampuara molekularisht (MIPs)

Polimeret e stampuara molekularisht (MIPs) janë receptorë të projektuar artificialisht me selektivitet dhe specificitet të paracaktuar për një strukturë të caktuar molekulare biologjike ose kimike. Trajtimi me ultratinguj mund të përmirësojë rrugë të ndryshme të sintezës së polimereve të stampuara molekularisht, duke e bërë polimerizimin më efikas dhe më të besueshëm.

Çfarë janë polimeret e stampuara molekularisht?

Një polimer i stampuar molekularisht (MIP) është një material polimerik me karakteristika njohjeje të ngjashme me ato të antitrupave, i prodhuar duke përdorur teknikën e stampimit molekular. Teknika e stampimit molekular prodhon një polimer të stampuar molekularisht për një molekulë të caktuar të synuar. Polimeri i stampuar molekularisht ka zgavra në matricën e tij polimerike me afinitet për molekulën specifike që shërben si “shabllon”. Procesi zakonisht përfshin nisjen e polimerizimit të monomereve në prani të një molekule shabllon, e cila më pas ekstraktohet, duke lënë pas zgavra plotësuese. Këto polimere kanë afinitet për molekulën origjinale dhe janë përdorur në zbatime si ndarjet kimike, kataliza ose sensorët molekularë. Molekulat e stampuara molekularisht mund të krahasohen me një bravë molekulare që përputhet me një çelës molekular (të ashtuquajturën molekulë shabllon). Polimeret e stampuara molekularisht (MIPs) karakterizohen nga vende lidhjeje të përshtatura posaçërisht, që përputhen me molekulat shabllon për nga forma, madhësia dhe grupet funksionale. Veçoria “bravë – çelës” mundëson përdorimin e polimereve të stampuara molekularisht për zbatime të ndryshme, ku një lloj specifik molekule njihet dhe lidhet me bravën molekulare, pra me polimerin e stampuar molekularisht.

Ilustrimi skematik tregon rrugën e stampimit molekular të ciklodekstrinave për përgatitjen e receptorëve të përshtatur posaçërisht.
Studimi dhe figura: Hishiya et al. 2003

Polimeret e stampuara molekularisht (MIPs) kanë një fushë të gjerë zbatimesh dhe përdoren për të ndarë dhe pastruar molekula të caktuara biologjike ose kimike, duke përfshirë aminoacidet dhe proteinat, derivatet e nukleotideve, ndotësit, si dhe barnat dhe ushqimet. Fushat e zbatimit shtrihen nga ndarja dhe pastrimi te sensorët kimikë, reaksionet katalitike, shpërndarja e barnave, antitrupat biologjikë dhe sistemet e receptorëve. (krh. Vasapollo et al. 2011)
Për shembull, teknologjia MIP përdoret si teknikë mikroekstraktimi në fazë të ngurtë për të trajtuar dhe pastruar molekulat e prejardhura nga kanabisi, si CBD ose THC, nga ekstrakti me spektër të plotë, me qëllim përftimin e izolateve dhe distilateve të kanabinoideve.

Sinteza me ultratinguj e molekulave të stampuara molekularisht

Në varësi të llojit të objektivit (shabllonit) dhe përdorimit përfundimtar të MIP-it, MIP-et mund të sintetizohen në forma të ndryshme, si grimca sferike me përmasa nanometrike dhe mikrometrike, nan tela, nanoshufra, nanofilamente ose filma të hollë. Për të prodhuar një formë specifike të MIP-it, mund të zbatohen teknika të ndryshme polimerizimi, si stampimi në masë, precipitimi, polimerizimi në emulsion, në suspension, në dispersion, xhelëzimi dhe polimerizimi me fryrje në disa hapa.
Përdorimi i ultratingujve me frekuencë të ulët dhe intensitet të lartë ofron një teknikë shumë efikase, të gjithanshme dhe të thjeshtë për sintetizimin e nanostrukturave polimerike.
Sonikimi sjell disa përparësi në sintezën e MIP-eve krahasuar me proceset tradicionale të polimerizimit, sepse nxit shpejtësi më të larta të reaksionit, rritje më homogjene të zinxhirëve polimerikë, rendimente më të larta dhe kushte më të buta (p.sh., temperaturë të ulët të reaksionit). Për më tepër, ai mund të ndryshojë shpërndarjen e popullatës së vendeve të lidhjes dhe, rrjedhimisht, morfologjinë e polimerit përfundimtar. (Svenson 2011)
Duke zbatuar energji sonokimike në polimerizimin e MIP-eve, reaksionet e polimerizimit nisen dhe ndikohen pozitivisht. Njëkohësisht, sonikimi nxit largimin efektiv të gazeve nga përzierja polimerike pa cenuar kapacitetin lidhës ose ngurtësinë.
Homogjenizimi, dispergimi dhe emulsifikimi me ultratinguj ofrojnë përzierje dhe agjitim superior për të formuar suspensione homogjene dhe për të siguruar energjinë e nisjes së proceseve të polimerizimit. Viveiros et al. (2019) hulumtuan potencialin e sintezës së MIP-eve me ultratinguj dhe pohojnë se “MIP-et e përgatitura me ultratinguj shfaqën veti lidhëse të ngjashme ose superiore ndaj atyre të përftuara me metodat konvencionale”.
MIP-et në përmasa nanometrike hapin mundësi premtuese për përmirësimin e homogjenitetit të vendeve të lidhjes. Trajtimi me ultratinguj njihet mirë për rezultatet e tij të jashtëzakonshme në përgatitjen e nanodispersioneve dhe nanoemulsioneve.

Polimerizimi në nanoemulsion me ultratinguj

MIP-et mund të sintetizohen me polimerizim në emulsion. Polimerizimi në emulsion zakonisht realizohet duke formuar një emulsion vaj në ujë me shtimin e një lënde sipërfaqësisht aktive. Për të formuar një emulsion të qëndrueshëm me përmasa nanometrike, nevojitet një teknikë emulsifikimi me performancë të lartë. Emulsifikimi me ultratinguj është një teknikë e konsoliduar për përgatitjen e nanoemulsioneve dhe miniemulsioneve.
Lexoni më shumë rreth nanoemulsifikimit me ultratinguj!

Ultratingujt mund të përmirësojnë rrugët e mëposhtme të sintezës për prodhimin e nanoMIP-eve: polimerizimin me precipitim, polimerizimin në emulsion dhe polimerizimin bërthamë–mbështjellje.
Studimi dhe figura nga: Refaat et al. 2019

Ekstraktimi i shabllonit me ultratinguj

Pas sintezës së polimereve me stampim molekular, shablloni duhet të hiqet nga vendi i lidhjes për të përftuar një polimer aktiv me stampim molekular. Forcat intensive të përzierjes gjatë sonikimit nxitin tretshmërinë, difuzivitetin, depërtimin dhe transportin e molekulave të tretësit dhe të shabllonit. Kështu, shabllonet hiqen me shpejtësi nga vendet e lidhjes.
Ekstraktimi me ultratinguj mund të kombinohet gjithashtu me ekstraktimin Soxhlet për të hequr shabllonin nga polimeri i stampuar.

Studime rastesh: Zbatime të ultratingujve për polimeret me stampim molekular

Sinteza e polimereve me stampim molekular me ultratinguj

Kapsulimi i nanogrimcave magnetike me polimere me gjurmim molekular të 17β-estradiolit, duke përdorur një rrugë sinteze me ultratinguj, arrin largimin e shpejtë të 17β-estradiolit nga mjediset ujore. Për sintezën me ultratinguj të nanoMIP-ve, acidi metakrilik (MAA) u përdor si monomer, dimetakrilati i etilen glikolit (EGDMA) si agjent ndërlidhës dhe azobisisobutironitrili (AIBN) si iniciues. Procedura e sintezës me ultratinguj u krye për 2h në 65ºC. Diametrat mesatarë të grimcave të NIP-ve magnetike dhe MIP-ve magnetike ishin përkatësisht 200 dhe 300 nm. Përdorimi i ultratingujve jo vetëm që përmirësoi shpejtësinë e polimerizimit dhe morfologjinë e nanogrimcave, por çoi edhe në rritjen e numrit të radikaleve të lira dhe, kështu, lehtësoi rritjen e MIP-ve rreth nanogrimcave magnetike. Kapaciteti i adsorbimit të 17β-estradiolit ishte i krahasueshëm me atë të metodave tradicionale. [Xia et al. 2012 / Viveiro et al. 2019]

Ultratingujt për sensorët me gjurmim molekular

Yu et al. projektuan një sensor elektrokimik me gjurmim molekular, të bazuar në elektroda të modifikuara me nanogrimca nikeli, për përcaktimin e fenobarbitalit. Sensori elektrokimik i raportuar u zhvillua me polimerizim termik, duke përdorur acidin metakrilik (MAA) si monomer funksional, 2,2-azobisisobutironitrilin (AIBN) dhe akrilatin e maleat-rozinatit të etilen glikolit (EGMRA) si agjent ndërlidhës, fenobarbitalet (PBs) si molekulë shabllon dhe dimetil sulfoksidin (DMSO) si tretës organik. Në procesin e prodhimit të sensorit, 0,0464g PB dhe 0,0688g MAA u përzien në 3 mL DMSO dhe u trajtuan me ultratinguj për 10 min. Pas 5 h, në përzierje u shtuan 1,0244g EGMRA dhe 0,0074g AIBN dhe përzierja u trajtua me ultratinguj për 30 min për të përftuar tretësira polimeri me gjurmim të PB-së. Më pas, 10 μL tretësirë me përqendrim 2,0 mg mL^-1 të nanogrimcave të Ni u hodhën mbi sipërfaqen e GCE-së dhe më pas sensori u tha në temperaturën e dhomës. Rreth 5 μL të tretësirës së përgatitur të polimerit me gjurmim të PB-së u aplikuan më pas si shtresë mbi GCE-në e modifikuar me nanogrimca Ni dhe u thanë në vakum në 75◦C për 6 h. Pas polimerizimit termik, sensori me gjurmim molekular u la me HAc (acid acetik)/metanol (raport vëllimor, 3:7) për 7 min për të larguar molekulat shabllon. (shih Uygun et al. 2015)

Mikroekstraktimi me ultratinguj duke përdorur MIP

Për të rikuperuar analitin nikotinamid nga mostrat, zbatohet mikroekstraktimi dispersiv në fazë të ngurtë i asistuar me ultratinguj, i ndjekur nga spektrofotometria UV-vis (UA-DSPME-UV-vis). Për ekstraktimin dhe parakoncentrimin e nikotinamidit (vitamina B3), janë përdorur polimere me gjurmim molekular të bazuara në strukturën metalo-organike (MOF) HKUST-1. (Asfaram et al. 2017)

Pajisje me ultratinguj me performancë të lartë për aplikime me polimere

Nga laboratori te prodhimi me shkallëzim linear: Polimeret me gjurmim molekular të projektuara posaçërisht fillimisht zhvillohen dhe testohen në shkallë të vogël laboratorike dhe në pajisje tavoline, për të hetuar realizueshmërinë e sintezës së polimereve. Pasi të jenë arritur realizueshmëria dhe optimizimi i MIP-ve, prodhimi i MIP-ve shkallëzohet në vëllime më të mëdha. Të gjitha rrugët e sintezës me ultratinguj mund të shkallëzohen në mënyrë lineare nga pajisjet e tavolinës deri te prodhimi plotësisht komercial. Hielscher Ultrasonics ofron pajisje sonokimike për sintezën e polimereve në konfigurime të vogla laboratorike dhe tavoline deri te sisteme plotësisht industriale me ultratinguj në linjë për prodhim 24/7 nën ngarkesë të plotë. Përpunimi me ultratinguj mund të shkallëzohet në mënyrë lineare nga përmasat e një epruvete deri në kapacitete të mëdha prodhimi prej ngarkesash kamionësh në orë. Portofoli i gjerë i produkteve të Hielscher Ultrasonics, nga sistemet sonokimike laboratorike deri tek ato industriale, përfshin pajisjen me ultratinguj më të përshtatshme për kapacitetin e parashikuar të procesit tuaj. Stafi ynë me përvojë shumëvjeçare do t’ju ndihmojë nga testet e realizueshmërisë dhe optimizimi i procesit deri tek instalimi i sistemit tuaj me ultratinguj në shkallën përfundimtare të prodhimit.

Hielscher Ultrasonics – Pajisje sonokimike të sofistikuara

Portofoli i produkteve të Hielscher Ultrasonics mbulon të gjithë gamën e ekstraktorëve me ultratinguj me performancë të lartë, nga shkalla e vogël deri te shkalla e madhe. Aksesorët shtesë mundësojnë montimin e lehtë të konfigurimit të pajisjes me ultratinguj që është më i përshtatshmi për procesin tuaj. Konfigurimi optimal me ultratinguj varet nga kapaciteti i parashikuar, vëllimi, materiali, procesi me lote ose në linjë dhe afati kohor. Hielscher ju ndihmon të konfiguroni procesin sonokimik ideal.

Përpunimi me lote dhe në linjë

Pajisjet me ultratinguj të Hielscher mund të përdoren për përpunim me lote dhe me rrjedhje të vazhdueshme. Vëllimet e vogla dhe të mesme mund të trajtohen lehtësisht me ultratinguj në një proces me lote (p.sh., në flakonë, epruveta, gota kimike, depozita ose fuçi). Për përpunimin e vëllimeve të mëdha, trajtimi me ultratinguj në linjë mund të jetë më efektiv. Ndërsa përpunimi me lote kërkon më shumë kohë dhe punë, një proces i vazhdueshëm përzierjeje në linjë është më efikas, më i shpejtë dhe kërkon dukshëm më pak punë. Hielscher Ultrasonics ka konfigurimin e ekstraktimit që është më i përshtatshmi për reaksionin tuaj të polimerizimit dhe vëllimin e procesit.

Sonda me ultratinguj për çdo kapacitet prodhimi

Gama e produkteve të Hielscher Ultrasonics mbulon të gjithë spektrin e procesorëve me ultratinguj, nga pajisjet kompakte laboratorike me ultratinguj, përmes sistemeve për tavolinë pune dhe sistemeve pilot, deri te procesorët plotësisht industrialë me ultratinguj, me kapacitet për të përpunuar ngarkesa kamionësh në orë. Gama e plotë e produkteve na mundëson t’ju ofrojmë pajisjet me ultratinguj që janë më të përshtatshmet për polimeret tuaja, kapacitetin e procesit dhe objektivat e prodhimit.
Sistemet me ultratinguj për tavolinë pune janë ideale për testet e realizueshmërisë dhe optimizimin e procesit. Rritja lineare e shkallës, e bazuar në parametrat e përcaktuar të procesit, e bën shumë të lehtë rritjen e kapaciteteve të përpunimit nga lote më të vogla deri te prodhimi plotësisht tregtar. Rritja e shkallës mund të kryhet duke instaluar një njësi ekstraktimi me ultratinguj më të fuqishme ose duke grupuar disa pajisje me ultratinguj në paralel. Me UIP16000, Hielscher ofron njësinë me ultratinguj më të fuqishme në botë.

Amplituda që mund të kontrollohen me saktësi për rezultate optimale

Të gjitha pajisjet me ultratinguj të Hielscher mund të kontrollohen me saktësi dhe, për këtë arsye, janë mjete pune të besueshme në prodhim. Amplituda është një nga parametrat vendimtarë të procesit që ndikojnë në efikasitetin dhe efektivitetin e reaksioneve sonokimike, përfshirë reaksionet e polimerizimit dhe rrugët e sintezës.
Të gjithë procesorët e Hielscher Ultrasonics mundësojnë rregullimin e saktë të amplitudës. Sonotrodat dhe përforcuesit akustikë janë aksesorë që mundësojnë ndryshimin e amplitudës në një interval edhe më të gjerë. Procesorët industrialë me ultratinguj të Hielscher mund të sigurojnë amplituda shumë të larta dhe intensitetin e nevojshëm të ultratingujve për aplikime kërkuese. Amplituda deri në 200µm mund të mbahen lehtësisht dhe vazhdimisht gjatë funksionimit 24/7.
Rregullimet e sakta të amplitudës dhe monitorimi i përhershëm i parametrave të procesit me ultratinguj nëpërmjet softuerit inteligjent ju japin mundësinë të sintetizoni polimeret tuaja me stampim molekular në kushtet më efektive të ultratingujve. Trajtim optimal me ultratinguj për rezultatet më të mira të polimerizimit!
Qëndrueshmëria e pajisjeve me ultratinguj të Hielscher mundëson funksionimin 24/7 nën ngarkesë të rëndë dhe në mjedise kërkuese. Kjo i bën pajisjet me ultratinguj të Hielscher mjete pune të besueshme që përmbushin kërkesat e procesit tuaj sonokimik.

Testim i lehtë dhe pa rrezik

Proceset me ultratinguj mund të shkallëzohen në mënyrë plotësisht lineare. Kjo do të thotë se çdo rezultat që keni arritur duke përdorur një pajisje me ultratinguj laboratorike ose për tavolinë pune mund të shkallëzohet për të marrë saktësisht të njëjtin rezultat në dalje, duke përdorur saktësisht të njëjtët parametra të procesit. Kjo e bën trajtimin me ultratinguj ideal për testimin e realizueshmërisë pa rrezik, optimizimin e procesit dhe zbatimin e mëvonshëm në prodhimin tregtar. Na kontaktoni për të mësuar se si trajtimi me ultratinguj mund të rrisë rendimentin dhe cilësinë e MIP-ve tuaja.

Cilësia më e lartë – Projektuar dhe prodhuar në Gjermani

Si një biznes në pronësi dhe nën drejtimin e një familjeje, Hielscher u jep përparësi standardeve më të larta të cilësisë për procesorët e vet ultrasonikë. Të gjithë sonikatorët projektohen, prodhohen dhe testohen me përpikëri në selinë tonë në Teltow pranë Berlinit, Gjermani. Qëndrueshmëria dhe besueshmëria e pajisjeve ultrasonike të Hielscher i bëjnë ato mjete pune të palodhura në prodhimin tuaj. Funksionimi 24/7 me ngarkesë të plotë dhe në mjedise kërkuese është një karakteristikë e natyrshme e përzierësve me performancë të lartë të Hielscher.

Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të sonikatorëve tanë:

Mund të blini një procesor ultrasonik Hielscher në çfarëdo madhësie dhe të konfiguruar saktësisht sipas kërkesave të procesit tuaj. Nga trajtimi i reaktantëve në një epruvetë të vogël laboratorike deri te përzierja e vazhdueshme me rrjedhje përmes pajisjes e suspensioneve polimerike në shkallë industriale, Hielscher Ultrasonics ju ofron një sonikator të përshtatshëm! Ju lutemi na kontaktoni – do t’ju rekomandojmë me kënaqësi konfigurimin ideal ultrasonik!