Moleküler Baskılı Polimerlerin (MIP'ler) Ultrasonik Sentezi

Moleküler Baskılı Polimerler (MIP'ler), belirli bir biyolojik veya kimyasal molekül yapısı için önceden belirlenmiş bir seçicilik ve özgüllüğe sahip yapay olarak tasarlanmış reseptörlerdir. Ultrasonikasyon, moleküler olarak basılmış polimerlerin çeşitli sentez yollarını geliştirebilir ve polimerizasyonu daha verimli ve güvenilir hale getirebilir.

Moleküler Baskılı Polimerler Nelerdir?

Moleküler olarak damgalanmış bir polimer (MIP), moleküler damgalama tekniği kullanılarak üretilen antikor benzeri tanıma özelliklerine sahip polimerik malzemelerdir. Moleküler baskı tekniği, belirli bir hedef moleküle göre moleküler olarak damgalanmış polimer üretir. Moleküler olarak basılmış polimer, polimer matrisinde spesifik için bir afiniteye sahip boşluklara sahiptir. “şablon” molekül. İşlem genellikle, daha sonra ekstrakte edilen ve tamamlayıcı boşluklar bırakan bir şablon molekülün varlığında monomerlerin polimerizasyonunun başlatılmasını içerir. Bu polimerler orijinal molekül için afiniteye sahiptir ve kimyasal ayırma, kataliz veya moleküler sensörler gibi uygulamalarda kullanılmıştır. Moleküler baskılı moleküller, bir moleküler anahtarla (şablon molekül olarak adlandırılır) eşleşen bir moleküler kilide benzetilebilir. Moleküler baskılı polimerler (MIP'ler), şekil, boyut ve fonksiyonel gruplar açısından şablon moleküllerle eşleşen özel olarak uyarlanmış bağlanma bölgeleri ile karakterize edilir. bu “kilit – anahtar” Bu özellik, belirli bir molekül tipinin tanındığı ve moleküler kilide, yani moleküler baskılı polimerin eklendiği çeşitli uygulamalar için moleküler baskılı polimerlerin kullanılmasına izin verir.

Şematik çizim, özel reseptörlerin hazırlanması için siklodekstrinlerin moleküler baskı yolunu göstermektedir.Çalışma ve resim: Hishiya ve ark. 2003

Moleküler baskılı polimerler (MIP'ler) geniş bir uygulama alanına sahiptir ve amino asitler ve proteinler, nükleotid türevleri, kirleticilerin yanı sıra ilaçlar ve gıdalar dahil olmak üzere belirli biyolojik veya kimyasal molekülleri ayırmak ve saflaştırmak için kullanılır. Uygulama alanları, ayırma ve saflaştırmadan kimyasal sensörlere, katalitik reaksiyonlara, ilaç dağıtımına, biyolojik antikorlara ve reseptör sistemlerine kadar uzanmaktadır. (cf. Vasapollo ve ark. 2011)
Örneğin, MIP teknolojisi, kannabinoid izolatları ve damıtmaları elde etmek için CBD veya THC gibi kenevir türevi molekülleri tam spektrum ekstraktından çalıştırmak ve saflaştırmak için katı fazlı mikro ekstraksiyon tekniği olarak kullanılır.

Moleküler Baskılı Moleküllerin Ultrasonik Sentezi

Hedef (şablon) tipine ve MIP'nin son uygulamasına bağlı olarak, MIP'ler nano ve mikron boyutlu küresel parçacıklar, nanoteller, nano çubuklar, nano filamentler veya ince filmler gibi farklı formatlarda sentezlenebilir. Spesifik bir MIP formu üretmek için, toplu baskı, çökeltme, emülsiyon polimerizasyonu, süspansiyon, dispersiyon, jelleşme ve çok aşamalı şişme polimerizasyonu gibi farklı polimerizasyon teknikleri uygulanabilir.
Düşük frekanslı, yüksek yoğunluklu ultrasoniklerin uygulanması, polimerik nanoyapıları sentezlemek için oldukça verimli, çok yönlü ve basit bir teknik sunar.
Sonikasyon, geleneksel polimerizasyon işlemleriyle karşılaştırıldığında MIP sentezinde çeşitli avantajlar sağlar, çünkü daha yüksek reaksiyon hızlarını, daha homojen polimer zincir büyümesini, daha yüksek verimleri ve daha hafif koşulları (örneğin, düşük reaksiyon sıcaklığı) teşvik eder. Ayrıca, bağlanma bölgesi popülasyon dağılımını ve dolayısıyla nihai polimerin morfolojisini değiştirebilir. (Svenson 2011)
MIP'lerin polimerizasyonuna sonokimyasal enerji uygulanarak, polimerizasyon reaksiyonları başlatılır ve olumlu yönde etkilenir. Eşzamanlı olarak, sonikasyon, bağlanma kapasitesinden veya sertlikten ödün vermeden polimer karışımının etkili bir şekilde gazdan arındırılmasını teşvik eder.
Ultrasonik homojenizasyon, dispersiyon ve emülsifikasyon, homojen süspansiyonlar oluşturmak ve polimerizasyon işlemleri için başlatma enerjisi sağlamak için üstün karıştırma ve çalkalama sunar. Viveiros ve ark. (2019) ultrasonik MIP sentezinin potansiyelini araştırdı ve şunu belirtti: “Ultrasonik olarak hazırlanan MIP'ler, konvansiyonel yöntemlere benzer veya daha üstün bağlanma özellikleri sunmuştur”.
Nano formattaki MIP'ler, bağlanma bölgelerinin homojenliğini iyileştirmek için umut verici olanaklar sunar. Ultrasonikasyon, nanodispersiyonların ve nanoemülsiyonların hazırlanmasında olağanüstü sonuçları ile bilinir.

Ultrasonik Nano-Emülsiyon Polimerizasyonu

MIP'ler emülsiyon polimerizasyonu ile sentezlenebilir. Emülsiyon polimerizasyonu yaygın olarak bir yüzey aktif madde ilavesi altında bir su içinde yağ emülsiyonu oluşturularak elde edilir. Kararlı, nano boyutlu bir emülsifikasyon tekniği oluşturmak için yüksek performanslı bir emülsifikasyon tekniği gereklidir. Ultrasonik emülsifikasyon, nano ve mini emülsiyonlar hazırlamak için iyi bilinen bir tekniktir.
Ultrasonik Nano-Emülsifikasyon hakkında daha fazla bilgi edinin!

Ultrasonik, nanoMIP üretimi için aşağıdaki sentez yollarını geliştirebilir: çökeltme polimerizasyonu, emülsiyon polimerizasyonu ve çekirdek-kabuk polimerizasyonu.Çalışma ve resim: Refaat ve ark. 2019

Şablonun Ultrasonik Ekstraksiyonu

Moleküler olarak basılmış polimerlerin sentezinden sonra, aktif bir moleküler baskılı polimer elde etmek için şablonun bağlanma bölgesinden çıkarılması gerekir. Sonikasyonun yoğun karıştırma kuvvetleri, çözücü ve şablon moleküllerinin çözünürlüğünü, yayılmasını, penetrasyonunu ve taşınmasını teşvik eder. Böylece, şablonlar bağlama sitelerinden hızla kaldırılır.
Ultrasonik ekstraksiyon, şablonu baskılı polimerden çıkarmak için Soxhlet ekstraksiyonu ile de birleştirilebilir.

Vaka Çalışmaları: Moleküler Baskılı Polimerler için Ultrasonik Uygulamalar

Moleküler Baskılı Polimerlerin Ultrasonik Sentezi

Manyetik nanopartiküllerin ultrasonik bir sentez yolu kullanılarak 17β-estradiol baskılı polimerlerle kapsüllenmesi, 17β-estradiolün sulu ortamlardan hızlı bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlar. NanoMIP'lerin ultrasonik sentezi için, monomer olarak metakrilik asit (MAA), çapraz bağlayıcı olarak etilen glikol dimetilakrilat (EGDMA) ve başlatıcı olarak azobisizobutironitril (AIBN) kullanıldı. Ultrasonik sentez prosedürü 65ºC'de 2 saat boyunca gerçekleştirildi. Manyetik NIP'lerin ve manyetik MIP'lerin ortalama parçacık boyutu çapları sırasıyla 200 ve 300 nm idi. Ultrason kullanımı sadece nanopartiküllerin polimerizasyon oranını ve morfolojisini arttırmakla kalmadı, aynı zamanda serbest radikallerin sayısında bir artışa yol açtı ve böylece manyetik nanopartiküllerin etrafında MIP büyümesini kolaylaştırdı. 17β-estradiol'e doğru adsorpsiyon kapasitesi geleneksel yaklaşımlarla karşılaştırılabilirdi. [Xia ve ark. 2012? Viveiro ve ark. 2019]

Moleküler baskılı sensörler için ultrasonik

Yu ve ark. fenobarbital tayin için nikel nanopartikül modifiye elektrotlara dayalı moleküler olarak basılmış bir elektrokimyasal sensör tasarladı. Rapor edilen elektrokimyasal sensör, fonksiyonel monomer olarak metakrilik asit (MAA), çapraz bağlama maddesi olarak 2,2-azobisizobütironitril (AIBN) ve etilen glikol maleik rosinat (EGMRA) akrilat, şablon molekül olarak fenobarbitaller (PB'ler) ve organik bir çözücü olarak dimetil sülfoksit (DMSO) kullanılarak termal polimerizasyon yoluyla geliştirilmiştir. Sensör üretim sürecinde, 0.0464g PB ve 0.0688g MAA, 3 mL DMSO'da karıştırıldı ve 10 dakika boyunca sonikleştirildi. 5 saat sonra, karışıma 1.0244g EGMRA ve 0.0074g AIBN ilave edildi ve PB baskılı polimer çözeltileri elde etmek için 30 dakika boyunca sonikasyona tabi tutuldu. Bundan sonra, 10 μL 2.0 mg mL^-1Ni nanopartikül çözeltisi GCE yüzeyine damlatıldı ve daha sonra sensör oda sıcaklığında kurutuldu. Hazırlanan PB baskılı polimer çözeltisinin yaklaşık 5 μL'si daha sonra Ni nanopartikül ile modifiye edilmiş GCE üzerine kaplandı ve 6 saat boyunca 75 ° C'de vakumla kurutuldu. Termal polimerizasyonun ardından, baskılı sensör, şablon moleküllerini çıkarmak için 7 dakika boyunca (asetik asit) HAc/metanol (hacim oranı, 3:7) ile yıkandı. (bkz. uygun ve ark. 2015)

MIP'leri kullanarak Ultrasonik Mikro Ekstraksiyon

Numunelerden nikotinamid analizlerini geri kazanmak için, ultrasonik destekli dağıtıcı katı faz mikroekstraksiyonu ve ardından UV-vis spektrofotometresi (UA-DSPME-UV-vis) uygulanır. Nikotinamidin (B3 vitamini) ekstraksiyonu ve ön konsantrasyonu için, HKUST-1 metal organik çerçeve (MOF) bazlı moleküler baskılı polimerler kullanılmıştır. (Asfaram ve ark. 2017)

Polimer Uygulamaları için Yüksek Performanslı Ultrasonikatörler

Doğrusal Ölçeklenebilirlik ile Laboratuvardan Üretime: Özel olarak tasarlanmış moleküler baskılı polimerler, polimer sentezinin fizibilitesini araştırmak için ilk olarak küçük laboratuvar ve tezgah üstü ölçekte geliştirilir ve test edilir. MIP'lerin fizibilitesi ve optimizasyonu gerçekleştirilmişse, MIP üretimi daha büyük hacimlere ölçeklendirilir. Ultrasonik sentez yolları, tezgah üstünden tamamen ticari üretime kadar doğrusal olarak ölçeklendirilebilir. Hielscher Ultrasonics, tam yük altında 7/24 üretim için tamamen endüstriyel satır içi ultrasonik sistemlere kadar küçük laboratuvar ve tezgah üstü ortamlarda polimer sentezi için sonokimyasal ekipman sunmaktadır. Ultrasonik, test tüpü boyutundan saatte kamyon yüklerinin büyük üretim kapasitelerine kadar doğrusal olarak ölçeklendirilebilir. Hielscher Ultrasonics, laboratuvardan endüstriyel sonokimyasal sistemlere kadar geniş ürün portföyü, öngörülen işlem kapasiteniz için en uygun ultrasonikatöre sahiptir. Uzun süreli deneyimli personelimiz, fizibilite testlerinden ve proses optimizasyonundan ultrasonik sisteminizin nihai üretim seviyesine kurulumuna kadar size yardımcı olacaktır.

Hielscher Ultrasonics – Gelişmiş Sonokimyasal Ekipmanlar

Hielscher Ultrasonik ürün portföyü, küçükten büyüğe kadar yüksek performanslı ultrasonik çıkarıcıların tamamını kapsar. Ek aksesuarlar, prosesiniz için en uygun ultrasonik cihaz konfigürasyonunun kolay montajını sağlar. Optimal ultrasonik kurulum, öngörülen kapasiteye, hacme, malzemeye, toplu veya satır içi işleme ve zaman çizelgesine bağlıdır. Hielscher, ideal sonokimyasal süreci ayarlamanıza yardımcı olur.

Toplu ve Satır İçi

Hielscher ultrasonicators toplu ve sürekli akış işleme için kullanılabilir. Küçük ve orta büyüklükteki hacimler, bir toplu işlemde (örneğin, şişeler, test, tüpler, beherler, tanklar veya variller) uygun şekilde sonikleştirilebilir. Büyük hacimli işleme için, satır içi sonikasyon daha etkili olabilir. Harmanlama daha fazla zaman ve emek yoğun olsa da, sürekli hat içi karıştırma işlemi daha verimli, daha hızlıdır ve önemli ölçüde daha az işçilik gerektirir. Hielscher Ultrasonics, polimerizasyon reaksiyonunuz ve işlem hacminiz için en uygun ekstraksiyon kurulumuna sahiptir.

Her Ürün Kapasitesi için Ultrasonik Problar

Hielscher Ultrasonik ürün yelpazesi, kompakt laboratuvar ultrasonicators'tan tezgah üstü ve pilot sistemlere kadar tam endüstriyel ultrasonik işlemcilere kadar ultrasonik işlemcilerin tam spektrumunu kapsar. Tam ürün yelpazesi, polimerleriniz, proses kapasiteniz ve üretim hedefleriniz için size en uygun ultrasonik ekipmanı sunmamızı sağlar.
Ultrasonik tezgah üstü sistemler, fizibilite testleri ve proses optimizasyonu için idealdir. Yerleşik proses parametrelerine dayalı doğrusal ölçek büyütme, işleme kapasitelerini daha küçük partilerden tamamen ticari üretime yükseltmeyi çok kolaylaştırır. Ölçek büyütme, daha güçlü bir ultrasonik çıkarıcı ünitesi kurarak veya birkaç ultrasonicator'ı paralel olarak kümeleyerek yapılabilir. UIP16000 ile Hielscher, dünya çapında en güçlü ultrasonik üniteyi sunuyor.

Optimum sonuçlar için hassas bir şekilde kontrol edilebilir genlikler

Tüm Hielscher ultrasonicators hassas bir şekilde kontrol edilebilir ve bu nedenle üretimde güvenilir iş atlarıdır. Genlik, polimerizasyon reaksiyonları ve sentez yolları dahil olmak üzere sonokimyasal reaksiyonların verimliliğini ve etkinliğini etkileyen önemli proses parametrelerinden biridir.
Tüm Hielscher Ultrasonik’ İşlemciler, genliğin hassas bir şekilde ayarlanmasına izin verir. Sonotrodlar ve güçlendirici kornalar, genliği daha da geniş bir aralıkta değiştirmeye izin veren aksesuarlardır. Hielscher'ın endüstriyel ultrasonik işlemcileri çok yüksek genlikler sağlayabilir ve zorlu uygulamalar için gerekli ultrasonik yoğunluğu sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada sürekli olarak kolayca çalıştırılabilir.
Hassas genlik ayarları ve ultrasonik işlem parametrelerinin akıllı yazılım aracılığıyla sürekli olarak izlenmesi, moleküler olarak basılmış polimerlerinizi en etkili ultrasonik koşullarla sentezleme imkanı verir. En iyi polimerizasyon sonuçları için en uygun sonikasyon!
Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışmaya izin verir. Bu, Hielscher'ın ultrasonik ekipmanını sonokimyasal işlem gereksinimlerinizi karşılayan güvenilir bir çalışma aracı haline getirir.

Kolay, Risksiz Test

Ultrasonik işlemler tamamen doğrusal ölçekli olabilir. Bu, bir laboratuvar veya tezgah üstü ultrasonicator kullanarak elde ettiğiniz her sonucun, tam olarak aynı işlem parametrelerini kullanarak tam olarak aynı çıktıya ölçeklendirilebileceği anlamına gelir. Bu, ultrasonication'ı risksiz fizibilite testi, süreç optimizasyonu ve daha sonra ticari üretime uygulama için ideal hale getirir. Sonikasyonun MIP veriminizi ve kalitenizi nasıl artırabileceğini öğrenmek için bizimle iletişime geçin.

En Yüksek Kalite – Almanya'da tasarlandı ve üretildi

Bir aile şirketi ve aile işletmesi olarak, Hielscher ultrasonik işlemcileri için en yüksek kalite standartlarına öncelik vermektedir. Tüm ultrasonicators, Berlin, Almanya yakınlarındaki Teltow'daki merkezimizde tasarlanmış, üretilmiş ve kapsamlı bir şekilde test edilmiştir. Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı ve güvenilirliği, üretiminizde bir iş atı haline getirir. Tam yük altında ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışma, Hielscher'ın yüksek performanslı mikserlerinin doğal bir özelliğidir.

Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:

Hielscher ultrasonik işlemciyi herhangi bir farklı boyutta satın alabilir ve tam olarak işlem gereksinimlerinize göre yapılandırabilirsiniz. Reaktanları küçük bir laboratuar tüpünde arıtmaktan, endüstriyel düzeyde polimer bulamaçlarının sürekli akış yoluyla karıştırılmasına kadar, Hielscher Ultrasonik sizin için uygun bir ultrasonicator sunuyor! Lütfen bizimle iletişime geçin – Size ideal ultrasonik kurulumu tavsiye etmekten mutluluk duyuyoruz!