Molekular Aufgeprägte Polymere als Künstliche Anerkennungs-und Medikamentenverabreichungs-Media

Durch Prof Joseph J. BelBruno

Professor Joseph J. BelBruno, Abteilung von Chemie, Dartmouth-College, Hannover, NH 03755 USA. Entsprechender Autor: jjbchem@dartmouth.edu

Molekulare Anerkennung und molekulare Einschalung sind nanoscale Prozesse, die großes Potenzial für die Anwendungen anbieten, die so verschieden sind wie Fühler, Umweltsanierung und gerichtete Medikamentenverabreichung. Biologische Empfänger und natürliche Materialien wie Liposome bieten ausgezeichnete Eigenschaften für solchen Gebrauch an. Jedoch sind diese Moleküle teuer komplex, zu produzieren und sind für die chemischen und körperlichen Umgebungen empfindlich. Die Molekulare Prägung produziert Molekül-spezifische Kammern, dessen Verhalten nachahmen Sie, und wird für, natürliche Empfängerbindungsstellen oder Antikörper, ohne die Temperaturempfindlichkeit und die hohen Kosten der natürlichen Anlagen ersetzt möglicherweise.1 Außerdem werden diese künstlichen Empfänger für fast jedes mögliches Zielmolekül synthetisiert möglicherweise.

Während einige alternative Methoden existieren, wird das allgemeine Konzept für die Prägung, über Polymerisierung, in Abbildung 1. angezeigt. Das Schablonen- oder Zielmolekül wird mit Monomere gemischt. Durch Selbstbau bildet die Schablone einen Komplex mit den Funktionsgruppen der Monomere. Die selbst-zusammengebaute Zelle ist in Platz durch Polymerisierung mit einem Querverbindungsagens verschlossen. Nachdem Polymerisierung komplett ist, wird die Schablone vom Polymer extrahiert und das molekular aufgeprägte Polymer oder die MIPS ist zum Gebrauch betriebsbereit. Die MIPS bindet selektiv das Schablonenmolekül von der Lösung oder von der Dampfphase neu ein.

Abbildung 1. Die synthetische Prozedur für Produktion von MIPSs wird gezeigt. Die Schablone und die Monomere sind Misch und ein Vorpolymerisierung Komplex wird gebildet. Crosslinker und Initiator werden hinzugefügt und der Komplex ist in das Polymer „verschlossen“. Schließlich wird die Schablone gelöscht und die MIPS ist zum Neu einbinden betriebsbereit.

Wenn sie zu einer Technik verbunden werden, die das Vorhandensein des Parameters ausliest, liefern MIPSs eine molekular spezifische Methode des Kennzeichnens eines chemischen Agens. Molekular aufgeprägte Polymere sind als Extraktionsadsorbente des festen Aggregatzustandes und als chromatographische (GASCHROMATOGRAPHIE und HPLC) Spaltenmaterialien für die Trennung und die Bestimmung einer Reichweite der Ziele einschließlich Umweltverschmutzer, pharmazeutische Produkte, Schädlingsbekämpfungsmittel, Materialien der chemischen Waffen und Industrieabfallströme verwendet worden. Drogenbefund und -Medikamentenverabreichung sind zusätzliche Forschungsbereiche, in denen MIPSs möglicherweise eine Rolle spielen.1 Sind größere biologische Moleküle wie wie Proteine und kleinere, Handelstherapeutik anvisiert worden.

Die Entstehung von MIPSs wird häufig durch bedeutende Änderungen in der Polymermorphologie gekennzeichnet, die unter Verwendung der Mikroskopietechniken auf dem nanoscale beobachtet werden.2 Abbildung 2 stellt Atomkraft Microcopy (AFM)bilder unserer unimprinted und Glukose-aufgeprägten polyvinylphenol Polymere dar. Beachten Sie, dass die Poren, die im aufgeprägten polymerischen Material hergestellt werden, von der Ordnung einiger zehn nm sind.

Die Entstehung des Filmes wird durch die Trennung der relativen Phase des Schablonepolymer Hauptrechnerkomplexes von den anderen Bauteilen, Schabloneschablone und Polymerpolymer, der MIPS-Lösung gesteuert. Diese sind Bilder eines Dünnfilms der MIPS, mit einer gemessenen Stärke von ~300nm.

Abbildung 2. FLUGHANDBUCH-Bilder eines unimprinted polyvinylphenol Filmes (link) und des polyvinylphenol Filmes aufgeprägt mit der Glukose (recht).

MIPSs sind von den Zinsen als synthetisch gebildete Anerkennung und Binder für eine Vielzahl des Ermittlens von Anwendungen, die der Fokus unserer aktuellen Forschung sind. Als Fühler sind die Schlüsselelemente von MIPSs die Dichte von aktiven Sites, ihre fühlerwartedrehzahl der geometrischen Zugänglichkeit Regelungsund die Selektivität, die sie für den Parameter aufweisen. Dünnfilmmaterialien eher als Pulver werden verwendet möglicherweise, um die Dichte zu optimieren und Verfügbarkeit von Rezeptoren, während sie häufig unter Ungleichgewichtbedingungen gebildet werden und, wenn dünn, setzen den Diffusionsabstand herab, der damit der Parameter während der Extraktion und der verbindlichen Ereignisse notwendig ist, überquert.

Verschiedene Abtastmechanismen werden in den verschiedenen berichteten Fühlereinheiten eingesetzt. Zum Beispiel entwickelte3 Sadeghi einen potenziometrischen Fühler, der auf einem Polymer basierte, das für das antibiotische levamisole Hydrochlorid aufgeprägt wurde, das in einer Polyvinylchloridmembran eingebettet wurde. Der Fühler, mit einer Empfindlichkeit in der µM Reichweite, eine Antwortzeit von kleiner als 15s und eine Lebensdauer von vier Monaten, war zum Antibiotikum entweder in der reiner oder Tablettenformulierung in hohem Grade selektiv. Wir haben über einen kapazitiven Fühler berichtet, der Lösungen von Aminosäuren anvisiert wird und in einem Nylon-6 Film, eine wahre Parallelplatte kapazitive Zelle bewirtet ist.4 Bedient in einem WS-Modus, wiesen diese Fühler beträchtliche Schichten in den Verlustfaktorspitzen auf und ein stellten Informationen bereit, ob der Zielparameter im Fühler anwesend war oder gelöscht worden war. Außerdem waren die Fühler, die für eine spezifische Aminosäure aufgebaut wurden, zur Aufnahme von anderer, konkurrierende Aminosäuren unempfindlich.

Vor kurzem, haben wir uns auf chemiresistive Fühler konzentriert. Die aufgeprägte Polymerlösung ist Drehbeschleunigung oder auf einen Silizium-Chip Bad-überzogenes, nach dem ein Set interdigitated Elektroden lithographisch produziert wurden. Die Polymerfilme werden sehr dünn, 100-300nm gehalten, damit das Aufnahmeereignis über die Änderung in der Leitfähigkeit der Einheit entdeckt und berichtet wird. Eine wichtige Anwendung dieser Technologie ist die Entwicklung eines ermittlenden Filmes, zum des Vorhandenseins des aus zweiter Hand Zigarettenrauches zu entdecken, indem sie speziell Nikotin in der Luft adsorbiert.5 Diese Einheit beruht auf einem leitfähigen Polymerfilm, polyaniline, als der Berichtsagens. Eine typische Antwort zum Vorhandensein des passiven Rauches von einer einzelnen Zigarette wird in Abbildung 3. gezeigt. Die Zunahme des Widerstands ist unmittelbar und der Tod vom Maximum tritt auf, während die Zigarette erloschen wird. Inkorporation solch eines Filmes in einem persönlichen Fühler liefert die Mittelwerte, die zu melden, die für die Bauteile des schwelenden Tabaks am empfindlichsten sind, die sie nehmen müssen Vorsichtsmaßnahmen.

Abbildung 3. Die Antwort eines polyaniline-basierten Fühlers zum aus zweiter Hand Zigarettenrauche über den Befund des Nikotins.

Eine ähnliche Einheit, eine andere Adsorbentschicht, aber auch unter Verwendung des polyaniline als das Berichtselement einsetzend, ist entwickelt worden, um das Vorhandensein des gasförmigen Formaldehyds auf Sub-PPMniveaus speziell zu entdecken.6 Wieder zur Verfügung stellen Mittelwerte, die Sicherheit von denen sicherzustellen, die möglicherweise nachteilig durch Berührung ausgewirkt würden.

Beide der Widerstand-basierten Fühler, die oben beschrieben werden, beruhen auf polyaniline als das leitfähige Element. Dieses ist eine einschränkende Situation, da die Änderung in der Leitfähigkeit dass die Parameterzusammenfassung ein Proton vom lackierten Polymer benötigt. Wir haben einen allgemeineren Anflug entwickelt, in dem das leitfähige Element einzelne ummauerte Kohlenstoff nanotubes ist.7 Gewöhnlich haben ein Bruch von Kohlenstoff nanotubes metallische Eigenschaften und diese Gefäße dienen als der Berichtsagens für Aufnahme. Die MIPS ist auf die nanotubes überzogen, die dann über den Elektroden abgegeben werden. Dieses ist eine allgemeine Technik und während wir erwarten, zahlreichen Gebrauch für die Technologie zu finden, über eine spezifische Anwendung, die wir prüfen auf das Vorhandensein von cotinine im Urin berichtet haben. Cotinine ist das bedeutende Stoffwechselprodukt des Nikotins und eine empfindlichere Prüfung wird gefordert, um Aussetzung zum aus zweiter Hand Zigarettenrauche in den Einzelpersonen einzuschätzen.


Bezüge

  1. J.J. BelBruno, „Prägte Molekular Polymere auf: Künstliche Empfänger mit weit reichenden Anwendungen“, Mikro und Nanosystems, 1, 163 (2009).
  2. S.E. Campbell, M. Collins, L. Xie und J.J. BelBruno „Oberflächenmorphologie des Drehbeschleunigung beschichteten molekular aufgeprägten Polymers filmt“, Oberflächen-und Schnittstellen-Analyse 41, 347 (2009).
  3. S. Sadeghi, F. Fathi und J. Abbasifar, „Potenziometrisches Ermittlen von levamisole Hydrochlorid basiert auf molekular aufgeprägtem Polymer“, Fühlern und Stellzylindern B 122, 158 (2007).
  4. J.J. BelBruno, G. Zhang und U.J. Gibson, „Kapazitives Ermittlen von Aminosäuren in molekular aufgeprägten Nylonfilmen“, in Fühlern und in Stellzylindern B 155, 915 (2011).
  5. Y. filmt Liu, A. Antwi-Boampong, S.E. Tanski, M. Crane und J.J. BelBruno, „Befund des aus zweiter Hand Zigarettenrauches über Nikotin unter Verwendung des leitfähigen Polymers“, die Wissenschaft (eingegeben, Sept. 2012).
  6. S. filmt Antwi-Boampong und J.J. BelBruno, „Befund des Formaldehyddampfes unter Verwendung des leitfähigen Polymers“, die Fühler und Stellzylinder B, (eingegeben, Im August 2012).
  7. S.W.R. Dunbar und J.J. BelBruno, „prägten Molekular Polymerkohlenstoff nanotube Fühler auf, der zum cotinine“, Chemische Fühler, in der Druckerei (2012) anvisiert wurde.

Date Added: Sep 6, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 12:22

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