인공적인 승인과 약 납품 매체로 분자로 찍힌 중합체

교수에 의하여 조셉 J. BelBruno

조셉 J. BelBruno 의 화학, 다트머스 대학교, 하노버, NH 03755 미국의 부 교수. 대응 저자: jjbchem@dartmouth.edu

분자 승인 및 분자 캡슐에 넣기는 센서, 환경 개선 및 표적으로 한 약 납품 처럼 다양한 응용을 위한 중대한 잠재력을 제안하는 nanoscale 프로세스입니다. 리포솜과 같은 생물학 수용체 그리고 자연적인 물자는 그 같은 용도를 위한 우수한 특성을 제안합니다. 그러나, 이 분자는 생성하기 위하여 비싸고, 복잡하 화학과 물리적인 환경에 과민합니다. 행동을 흉내내십시오 분자 특정 구멍이 분자에게 찍는에 의하여 생성하고, 자연 시스템의 온도 감도 그리고 높은 비용 없이를, 자연적인 수용체 의무 사이트 또는 항체, 대용될 수 있습니다.1 더욱, 이 인공적인 수용체는 거의 어떤 표적 분자든지를 위해 종합될 수 있습니다.

몇몇 양자택일 방법이 존재하는 동안, 중합을 통해 찍기를 위한 일반 개념은 숫자 1.에서, 디스플레이됩니다. 템플렛 또는 표적 분자는 단위체와 섞입니다. 각자 집합을 통해서, 템플렛은 단위체의 작용기를 가진 복합물을 형성합니다. 각자 소집한 구조물은 교차 결합시키는 에이전트와 가진 중합에 의하여 장소로 고정 됩니다. 중합이 완전하던 후에, 템플렛은 중합체에서 추출되고 분자로 찍힌 중합체 또는 MIP는 즉시 사용 가능합니다. 선택의 MIP rebinds 해결책 또는 수증기 단계에서 템플렛 분자.

숫자 1. MIPs의 생산을 위한 합성 절차는 보입니다. 템플렛 및 단위체는 혼합 이고 전 중합 복합물은 형성됩니다. Crosslinker와 기안자는 추가되고 복합물은 중합체로 "고정 됩니다". 마지막으로, 템플렛은 제거되고 MIP는 rebinding 가 준비되어 있습니다.

분석물의 존재를 소리내어 읽는 기술에 결합될 때, MIPs는 화학 약제 확인의 분자로 특정 방법을 제공합니다. 분자로 찍힌 중합체는 단단한 단계 적출 흡착제와 색층 분석 (GC와 HPLC) 란 물자로 환경 오염물질, 조제약, 농약, 화학전 물자 및 산업 폐기물 스트림을 포함하여 표적의 범위의 별거 그리고 결심을 위해 이용되었습니다. 약 탐지와 약 납품은 MIPs가 역할을 할 수 있는 추가 연구 필드입니다.1 단백질과 같은 것과 같이 더 큰 생물학 분자 및 더 작은 상업적인 치료학은 둘 다 표적으로 했습니다.

MIPs의 대형은 nanoscale에 현미경 검사법 기술을 사용하여 관찰되는 중합체 형태학에 있는 중요한 변경이 수시로 특징입니다.2 숫자 2는 우리의 unimprinted 포도당 찍힌 (AFM) polyvinylphenol 중합체의 원자 군대 마이크로카피 심상을 제출합니다. 찍힌 중합 물자에서 만든 숨구멍이 나노미터의 약간 10의 명령의 이다는 것을 유의하십시오.

필름의 대형은 그밖 분대, 템플렛 템플렛 그리고 MIP 해결책의 중합체 중합체에서 템플렛 중합체 호스트 복합물의 상대 상분리에 의해, 통제됩니다. 이들은 ~300nm의 측정한 간격과 더불어 MIP의 박막의 심상, 입니다.

숫자 2. (좌) unimprinted polyvinylphenol 필름 및 (맞은) 포도당으로 찍히는 polyvinylphenol 필름의 AFM 심상.

MIPs는 우리의 현재 연구의 초점인 다양한 느끼는 응용을 위한 합성으로 형성한 승인 그리고 결합제로 관심사의 입니다. 센서로, MIPs의 중요한 성분은 분석물을 위해 전시하는 액티브한 사이트의 조밀도, 그들의 기하학적인 접근가능성 제어 센서 반응 속도 및 선택성입니다. 분말 보다는 오히려 박막 물자는 조밀도를 낙관하기 위하여 이용될 수 있고 비평형 조건 하에서 수시로 형성되는 때, 수용체 사이트의 가용성은, 얇은 때, 분석물이 적출과 의무적인 사건 도중 통과하도록 필요한 유포 거리를 극소화하고.

다른 느끼는 기계장치는 각종 보고된 센서 장치에서 채택됩니다. 예를 들면, Sadeghi는3 폴리염화비닐 막에서 끼워넣어진 항생 levamisole 염산염을 위해 찍힌 중합체에 근거를 둔 전위차 센서를 발육시켰습니다. µM 범위에 있는 감도와 더불어 센서는, 4 달의 15s 그리고 수명 보다는 더 적은의 응답 시간, 순수한 또는 정제 정립에 있는 항생제에 높게 선택적이었습니다. 우리는 아미노산의 해결책에 표적으로 하고 나일론 6 필름, 확실한 평행하 격판덮개 전기 용량 구조물에서 접대된 전기 용량 센서에 보고했습니다.4 AC 최빈값에서 작전해, 이 센서는 표적 분석물이 센서에서 나타나 또는 제거되었었다는 것을 정보를 위에 제공하는 소산 인자 첨단에 있는 중요한 교대를 전시했습니다. 더욱, 특정 아미노산을 위해 건축된 센서는 그 외 의 경쟁 아미노산의 흡착에게 무신경했습니다.

최근에, 우리는 chemiresistive 센서에 집중했습니다. 찍힌 중합체 해결책은 interdigitated 전극의 세트가 석판 인쇄로 생성한 실리콘 칩에 회전급강하 또는 복각 입힙니다. 중합체 필름은 흡착 사건이 장치의 전도도에 있는 변경을 통해 검출되고 보고되다 그래야, 아주, 100-300nm 얇은 유지됩니다. 이 기술의 중요한 응용은 특히 대기에 있는 니코틴을 흡착시켜서 간접적인 담배 연기의 존재를 검출하는 느끼는 필름의 발달 입니다.5 이 장치는 보고 에이전트로 전도성 중합체 필름, polyaniline를, 의지합니다. 단 하나 담배에서 비흡연자가 마시는 담배 연기의 존재에 전형적인 반응은 숫자 3.에서 보입니다. 저항에 있는 증가는 즉시 이고 담배가 진화되는 때 최대에서 사망은 생깁니다. 개인적인 센서에 있는 그런 필름의 합동은 예방 조치에게 취해야 하는 끓는 담배의 분대에 가장 과민할 것이 그들을 통지하는 방법을 제공할 것입니다.

숫자 3. 니코틴의 탐지를 통해 간접적인 담배 연기에 polyaniline 기지를 둔 센서의 반응.

보고 성분으로 polyaniline를 사용하여 다른 흡착성 층을, 또한 채택하는 유사한 장치는, 특히 이하 ppm 수준에 기체 포름알데히드의 존재를 검출하기 위하여 발육되었습니다.6 또 다시 제공 노출에 의해 불리하게 착탄될지도 모른 사람들의 안전을 지키는 방법.

위에 기술된 전도성 성분으로 polyaniline를 저항 기지를 둔 센서의 둘 다 의지합니다. 이것은 전도도에 있는 변경이 분석물 요약 진한 액체로 처리하기 중합체에서 양성자 요구하기 때문에, 제한하는 상황입니다. 우리는 전도성 성분이 단 하나 벽으로 막힌 탄소 nanotubes인 일반적인 접근을 개발했습니다.7 전형적으로, 일부 탄소 nanotubes에는 금속 속성이 있고 이 관은 흡착 위한 보고 에이전트 역할을 하. MIP는 전극을 통해 그 때 예금되는 nanotubes에 입힙니다. 이것은 우리가 소변에 있는 cotinine의 존재를 위해 시험하고 있는 보고한 우리가 기술을 위한 수많은 용도를 찾아내는 것으로 예상하는 동안, 1개의 특정 응용 및 일반적인 기술 입니다. Cotinine는 니코틴의 중요한 대사 산물이고 더 과민한 시험은 개별에 있는 간접적인 담배 연기에 노출을 평가하기 위하여 요구됩니다.


참고

  1. J.J. BelBruno는, "분자로 중합체를 찍었습니다: 광범위한 응용", 마이크로 컴퓨터 및 Nanosystems, 1, 163와 가진 인공적인 수용체 (2009년).
  2. S.E. 켐프벨, M. Collins, L. Xie 및 J.J. BelBruno "회전급강하에 의하여 입힌 분자로 찍힌 중합체의 표면 형태학"는 촬영하고, 분석 41, 347 표면과 공용영역 (2009년).
  3. S. Sadeghi, F. Fathi 및 J. Abbasifar 근거를 두는, "분자로 찍힌 중합체", 센서 및 액추에이터 B 122, 158에 levamisole 염산염의 전위차에게 느끼기 (2007년).
  4. J.J. BelBruno, G. 장 및 U.J. Gibson, "분자로 찍힌 나일론 필름", 센서 및 액추에이터 B 155, 915에 있는 아미노산의 전기 용량에게 느끼기 (2011년).
  5. Y. Liu, A. Antwi-Boampong, S.E. Tanski, M. Crane 및 J.J. BelBruno는, "전도성 중합체를 사용하여 니코틴을 통해 간접적인 담배 연기의 탐지", 제출되는 과학 (, 2012년 9월) 촬영합니다.
  6. S. Antwi-Boampong와 J.J. BelBruno는, "전도성 중합체를 사용하여 포름알데히드증기의 탐지", 제출되는 센서와 액추에이터 B, (, 2012년 8월) 촬영합니다.
  7. S.W.R. Dunbar와 J.J. BelBruno는, "분자로 cotinine에" 표적으로 한 중합체 탄소 nanotube 센서를, 압박 (2012년)에서 화학 센서, 찍었습니다.

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

Last Update: 14. June 2013 12:32

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