Neues Nanofilter Trennt sich Moleküle der Selber Größe mit Verschiedenen Chemischen Eigenschaften

Published on January 13, 2011 at 1:09 AM

Moleküle sich Zu Trennen ist ein wichtiger Teil von vielen Herstellungs- und Prüfungsprozesse, einschließlich pharmazeutische Produktion und einige biomedizinische Prüfungen.

Eine Möglichkeit der Durchführung solcher Trennung ist, indem sie verwendet nanofilters - Materialien mit Löchern eines genau esteuerten kleinen Durchmessers, um Moleküle bis zu dieser Größe durch passieren zu lassen beim Blockieren irgendwelche, die größer sind. Aber eine neue Anlage, die von den Forschern an MIT geplant wurde, konnte eine wichtige neue Fähigkeit hinzufügen: eine Methode, Moleküle der selben Größe selektiv herauszufiltern, die verschiedene chemische Eigenschaften haben.

Karen Gleason hält einen Filter an, der Moleküle der selben Größe selektiv löschen kann, die verschiedene chemische Eigenschaften haben.

Karen Gleason, ein MITprofessor der Industriechemie und Vizedekan der Technik für Forschung und promovierten wissenschaftlichen Mitarbeiter Ayse Asatekin beschrieb den Prozess in einem Papier, das diesen Monat in den Zapfen Nano-Schreiben veröffentlicht wurde.

Dieses ist „eine grundlegend unterschiedliche Art“ des Trennens von Molekülen, sagt Gleason. „Leute denken normalerweise an Größe als seiend der definierende Faktor,“ aber, indem man die Poren im Filter klein genug macht, damit es eine beträchtliche chemische Interaktion zwischen den Porenwänden und den Molekülen gibt, die durch sie passieren, zu unterscheiden wird möglich, entsprechend anderen Eigenschaften, sie erklärt. In diesem Fall basierte die Auswahl auf den Molekülen' Affinität für Wasser. Weil die Wände der Poren (das abstoßende Wasser) hydrophob waren, wurden andere hydrophobe Moleküle leicht zu den Poren gezeichnet und angetrieben durch sie, als anderes waren, weniger hydrophobe Moleküle.

In lebenden Organismen führen lassen Zellwände routinemäßig diese Art der chemischen Trennung durch und bestimmte spezifische Arten von Molekülen - zum Beispiel, Nährstoffe, Enzyme oder signalisieren Moleküle - passieren frei durch Poren in einer Zellmembran, beim Blockieren alle andere. Aber dieses ist das erste mal, sagt Asatekin, dass solche chemische Trennung in einer synthetischen Membran demonstriert worden ist.

Viele biologischen Moleküle, die an Größe dennoch ähnlich sind, sehr verschiedene Funktionen oder Eigenschaften, also die Fähigkeit haben, sich sie zu trennen konnten wichtig effizient sein. In dieser Anfangsmachbarkeitsnachweisvorführung waren die Moleküle, die ausgewählt wurden, zwei Farben, gewählt wegen ihrer ähnlichen Größe und Leichtigkeit des Befunds. Unter Verwendung einer Polycarbonatsmembran (ein Baumuster Plastik) behandelt mit einer Dampf-abgegebenen Schicht eines anderen Polymers, waren die Forscher in der Lage, sich die zwei Farben, mit mehr als 200mal mehr sehr effektiv zu trennen von einem Baumuster, das durch als das andere passiert. Das Beschichtungsverfahren, das sie fügt verwendeten nicht nur, die Fähigkeit für das Unterscheiden zwischen den Molekülen hinzu, die auf ihren Unterscheidungsaffinitäten für Wasser basieren, aber, vom Beschichten der Innere der Gefäß ähnlichen Poren im Material, stellt es auch eine Methode des Herstellens von extrem kleinen Poren der einheitlichen Größe - viel kleiner zur Verfügung, als durch herkömmliche Methoden produziert werden kann.

Joerg Lahann, ein außerordentlicher Professor der Industriechemie an University of Michigan, die nicht in diese Arbeit miteinbezogen wurde, sagt, dass die Fähigkeit des Teams, kleinere als 10 nm der kleinen, einheitlichen Poren (Billionste eines Meters) zu produzieren selbst herüber eine beträchtliche Durchführung ist, die ein Hauptschwierigkeit in existierender nanoseparation Technologie löst.

Zu prüfen zu lassen, wie die Anlage arbeitet, versuchte das, Team zwei verschiedene Arten von den Poren - einige, die gleichmäßig sortierte Gefäße waren, andere, die einen schmalen Engpass bei einem Punkt und dann heraus verbreitert hatten. Die einheitlichen Zylinder waren viel effektiver und zeigten, dass der Schlüsselfaktor die Interaktion der Moleküle mit der Wand der Pore über seiner Gesamtlänge ist, die in diesem Fall ungefähr 4.000mal die Breite war.

In der pharmazeutischen Herstellung beziehen viele Prozesse chemische Reaktionen mit ein, in denen die Reaktionsmittel und die Chemikalie, die produziert wird, in der molekularen Größe sehr ähnlich sind, also könnte Sein, sich die zwei zu trennen ein beträchtlicher Fortschritt effizient sein, wenn es den Großdurchsatz erlaubte, der anstelle Klein-stapel Produktion aufbereitet, wie aktuell getan wird, Asatekin sagt.

Zusätzlich zu den möglichen Anwendungen in der Drogenherstellung, konnten solche Membranen für den Befund von biologisch beträchtlichen Molekülen wichtig sein. Zum Beispiel ist das US-Militär, das diese Forschung durch das Institut für Soldat-Nanotechnologie finanzierte, an ihrem möglichen Gebrauch in den Detektoren, die eine chemische Markierung kennzeichnen konnten, das Gehäuse produziert interessiert, wenn eine entzündliche Antwort gestartet wird, die sein könnte eine Methode von schnell aufdecken, dass das Gehäuse einem Giftstoff ausgesetzt worden war, sogar ohne zu kennen, was der Giftstoff war.

Als nächster Schritt planen Asatekin und Gleason, die Technik zu versuchen, um sich Biomoleküle zu trennen, die von der wirklichen Relevanz zu den biologischen Prozessen sind, um zu zeigen dass es für Materialien funktioniert, die von den Zinsen für tatsächliche Anwendungen sein würden.

Professor Mathias Ulbricht, Stuhl der technischen Chemie an der Universität von Duisburg-Essen in Deutschland, nennt dieses eine „starke experimentelle Vorführung“ einer neuen Technik, der er großes Versprechen der Griffe für praktische Anwendungen sagt.

„Diese Studie öffnet eine neue Allee für wirklich ` hergestellte' nanoporous Membranen mit verschiedenen Selektivität, als die von traditionellen Membranen,“ sagt er. „Experimentellere Arbeit in Richtung zur Vorbereitung von Membranen mit mannigfaltiger Zelle und andere Trennungsexperimente sollen getan werden. Jedoch bin Ich optimistisch, dass die viel versprechenden Aussichten in solchen Folgestudien praktisch demonstriert werden können.“

Quelle: http://web.mit.edu/

Last Update: 11. January 2012 13:40

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