20% off Mass Spectrometer range at Conquer Scientific

There is 1 related live offer.

20% Off Mass Spectrometers

Moleculair Gestempelde Polymeren als Kunstmatige Media van de Levering van de Erkenning en van de Drug

Door Prof. Joseph J. BelBruno

Professor Joseph J. BelBruno, Ministerie van Chemie, Dartmouth Universiteit, Hanover, NH 03755 de V.S. Overeenkomstige auteur: jjbchem@dartmouth.edu

De Moleculaire erkenning en de moleculaire inkapseling zijn nanoscale processen die groot potentieel voor toepassingen zo divers zoals sensoren, milieusanering en gerichte druglevering aanbieden. De Biologische receptoren en de natuurlijke materialen zoals liposomes bieden uitstekende kenmerken voor dergelijk gebruik aan. Nochtans, zijn deze molecules duur, complex te produceren en zijn gevoelig voor chemische en fysieke milieu's. Het Moleculaire stempelen produceert molecule-specifieke holten die het gedrag van nabootsen, en kan worden gesubstitueerd voor, de natuurlijke plaatsen van de receptorband of antilichamen, zonder de temperatuurgevoeligheid en de hoge kosten van de natuurlijke systemen.1 Voorts kunnen deze kunstmatige receptoren voor bijna om het even welke doelmolecule worden samengesteld.

Terwijl verscheidene alternatieve methodes bestaan, wordt het algemene concept voor het stempelen, via polymerisatie, getoond in Figuur 1. De malplaatje of doelmolecule wordt gemengd met monomeer. Door zelf-assemblage, vormt het malplaatje een complex met de functionele groepen het monomeer. De zelf-geassembleerde structuur wordt gesloten in plaats door polymerisatie met een crosslinking agent. Nadat de polymerisatie volledig is, wordt het malplaatje gehaald uit het polymeer en het moleculair gestempelde polymeer of MIP is klaar voor gebruik. MIP opnieuw bindt selectief de malplaatjemolecule van oplossing of van de dampfase in.

Figuur 1. De synthetische procedure voor productie van MIPs wordt getoond. Het malplaatje en het monomeer worden gemengd en een complexe pre-polymerisatie wordt gevormd. Crosslinker en de initiatiefnemer worden toegevoegd en het complex is „gesloten“ in het polymeer. Tot Slot wordt het malplaatje verwijderd en MIP is klaar voor het inopnieuw binden.

Wanneer gekoppeld aan een techniek die de aanwezigheid van analyte voorleest, verstrekken MIPs een moleculair specifieke methode om een chemische agent te identificeren. Zijn de Moleculair gestempelde polymeren gebruikt als adsorbentia van de stevige faseextractie en als chromatografische (GC en HPLC) kolommaterialen voor de scheiding en de bepaling van een waaier van doelstellingen met inbegrip van milieuverontreinigende stoffen, geneesmiddelen, pesticiden, chemische oorlogvoeringmaterialen en industrieafvalstromen. De opsporing van de Drug en de druglevering zijn extra onderzoekgebieden waarin MIPs een rol kan spelen.1 Zowel zijn de grotere biologische molecules zoals zoals proteïnen als de kleinere, commerciële therapeutiek gericht.

De vorming van MIPs wordt vaak gekenmerkt door significante veranderingen in de polymeermorfologie, die worden waargenomen gebruikend de microscopietechnieken op nanoscale.2 Figuur 2 stelt atoomkracht voor de microcopy (AFM) beelden van ons en glucose-gestempelde polyvinylphenolpolymeren unimprinted. Merk op dat de poriën die in het gestempelde polymere materiaal worden gecreeerd van de orde van een paar tientallen nanometers zijn.

De vorming van de film wordt gecontroleerd door de relatieve fasescheiding van malplaatje-polymeer de gastheer complex van de andere componenten, malplaatje-malplaatje en polymeer-polymeer, van de oplossing MIP. Dit zijn beelden van een dunne film van MIP, met een gemeten dikte van ~300nm.

Figuur 2. De beelden AFM van unimprinted polyvinylphenolfilm (links) en een polyvinylphenolfilm die met (juiste) glucose wordt gestempeld.

MIPs zijn van belang als synthetisch gevormde erkenning en bindmiddelen voor een verscheidenheid van het ontdekken toepassingen, die de nadruk van ons huidig onderzoek zijn. Als sensoren, zijn de belangrijkste elementen van MIPs de dichtheid van actieve plaatsen, hun geometrische toegankelijkheid de snelheid van de sensorreactie regeren, en selectiviteit die die zij voor analyte hebben tentoongesteld. De Dunne filmmaterialen eerder dan poeder kunnen worden gebruikt om de dichtheid te optimaliseren en beschikbaarheid van receptorplaatsen, aangezien zij vaak in de onevenwichtsomstandigheden worden gevormd, en, wanneer dun, de verspreidingsafstand noodzakelijk voor analyte minimaliseer om tijdens extractie en bindende gebeurtenissen over te steken.

De Verschillende ontdekkende mechanismen zijn aangewend in diverse gemelde sensorapparaten. Bijvoorbeeld, ontwikkelde3 Sadeghi een potentiometric sensor die op een polymeer wordt gebaseerd dat voor het antibiotische levamisolewaterstofchloride wordt gestempeld, dat in een polyvinylchloridemembraan werd ingebed. De sensor, met een gevoeligheid in de waaier µM, een reactietijd van minder dan 15s en een levensduur van vier maanden, was hoogst selectief aan het antibioticum in of zuivere of tabletformulering. Wij hebben gerapporteerd over een capacitieve sensor die aan oplossingen van aminozuren wordt gericht en die in een nylon-6 film, een ware parallel-plaat capacitieve structuur wordt ontvangen.4 In Werking Gesteld op een AC wijze, stelden deze sensoren significante verschuivingen in de pieken van de dissipatiefactor tentoon, die informatie verstrekken over of doelanalyte aanwezig in de sensor was of was verwijderd. Voorts waren de sensoren die voor een specifiek aminozuur worden gebouwd ongevoelig aan de adsorptie van andere, concurrerende aminozuren.

Meer onlangs, hebben wij geconcentreerd ons op chemiresistive sensoren. De gestempelde polymeeroplossing is rotatie of onderdompeling-met een laag bedekt op een siliciumchip op wie een reeks van elektroden lithographically werd geproduceerd interdigitated. De polymeerfilms worden gehouden zeer dun, 100300nm, zodat de adsorptiegebeurtenis wordt ontdekt en via de verandering in het geleidingsvermogen van het apparaat gemeld. Een belangrijke toepassing van deze technologie is de ontwikkeling van een ontdekkende film om de aanwezigheid van tweedehandse sigaretrook te ontdekken door nicotine in de omringende lucht specifiek te adsorberen.5 Dit apparaat baseert zich op een geleidende polymeerfilm, polyaniline, als rapporterende agent. Een typische reactie op de aanwezigheid van tweedehandse rook van één enkele sigaret wordt getoond in Figuur 3. De verhoging van weerstand is direct en het overlijden van het maximum komt voor aangezien de sigaret wordt gedoofd. De Integratie van zulk een film in een persoonlijke sensor zal de middelen verstrekken om die mee te delen gevoeligst voor de componenten van smeulende tabak dat zij voorzorgsmaatregelen moeten nemen.

Figuur 3. De reactie van een op polyaniline-gebaseerde sensor op tweedehandse sigaretrook via de opsporing van nicotine.

Een gelijkaardig apparaat die, die een verschillende adsorbenslaag aanwenden, maar ook polyaniline gebruiken als rapporteringselement, is ontwikkeld om de aanwezigheid van gasachtig formaldehyde op sub-ppm niveaus specifiek te ontdekken.6 Opnieuw verstrekkend een middel om de veiligheid van hen te verzekeren die ongunstig door blootstelling zouden kunnen worden beïnvloed.

Allebei van de op weerstand-gebaseerde hierboven beschreven sensoren baseren zich op polyaniline als geleidend element. Dit is een restrictieve situatie, aangezien de verandering in geleidingsvermogen vereist dat analyte een proton van het gesmeerde polymeer samenvat. Wij hebben een meer algemene benadering ontwikkeld waarin het geleidende element enige ommuurde koolstof nanotubes is.7 Typisch, heeft een fractie van koolstof nanotubes metaaleigenschappen en deze buizen als rapporterende agent voor adsorptie dienen. MIP is met een laag bedekt op nanotubes, die dan over de elektroden worden gedeponeerd. Dit is een algemene techniek, en terwijl wij denken om talrijk gebruik voor de technologie te vinden, één specifieke toepassing die wij testen voor de aanwezigheid van cotinine in urine hebben gemeld. Cotinine is belangrijkste metabolite van nicotine en een gevoeligere test wordt vereist om blootstelling aan tweedehandse sigaretrook in individuen te beoordelen.


Verwijzingen

  1. J.J. BelBruno, „Stempelde Moleculair Polymeren: Kunstmatige receptoren met breed opgezette toepassingen“, Micro en Nanosystems, 1, 163 (2009).
  2. S.E. Campbell, M. Collins, L. Xie en J.J. BelBruno de „morfologie van de Oppervlakte van moleculair met een laag bedekte rotatie stempelde polymeerfilms“, Analyse 41, 347 van de Oppervlakte en van de Interface (2009).
  3. S. Sadeghi, F. Fathi en J. Abbasifar, „het Potentiometric ontdekken van levamisolewaterstofchloride dat op moleculair gestempeld polymeer“, Sensoren en Actuators B 122, 158 (2007) wordt gebaseerd.
  4. J.J. BelBruno, G. Zhang en U.J. Gibson, „het Capacitieve ontdekken van aminozuren in moleculair gestempelde nylon films“, Sensoren en Actuators B 155, 915 (2011).
  5. Y. Liu, A. Antwi-Boampong, S.E. Tanski, M. Crane en J.J. BelBruno, „Opsporing van tweedehandse sigaretrook via nicotine die geleidende polymeerfilms“ gebruiken, voorgelegde Wetenschap (, Sept. 2012).
  6. S. Antwi-Boampong en J.J. BelBruno, „Opsporing van formaldehydedamp die geleidende polymeerfilms“, voorgelegde Sensoren en Actuators B gebruiken, (, Augustus 2012).
  7. S.W.R. Dunbar en J.J. BelBruno, „stempelde Moleculair polymeer-koolstof nanotube sensor die aan cotinine“ wordt gericht, Chemische Sensoren, in pers (2012).

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

Last Update: 14. June 2013 12:14

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit