Nuevo Nanofilter Separa las Moléculas del Mismo Tamaño con Diversas Propiedades Químicas

Published on January 13, 2011 at 1:09 AM

La Separación de las moléculas es una parte importante de muchos los procesos de la fabricación y de la prueba, incluyendo la producción farmacéutica y algunas pruebas biomédicas.

Una manera de realizar tal separación está usando los nanofilters - materiales con los agujeros de un diámetro minúsculo exacto controlado, para permitir que las moléculas hasta esa talla pasen a través mientras que ciega cualquiera que es más grande. Pero un nuevo sistema ideado por los investigadores en el MIT podía agregar una nueva capacidad importante: una manera de filtrar selectivamente fuera las moléculas del mismo tamaño que tienen diversas propiedades químicas.

Karen Gleason sujeta un filtro que pueda quitar selectivamente las moléculas del mismo tamaño que tienen diversas propiedades químicas.

Karen Gleason, profesor del MIT de la ingeniería química y decano adjunto de la ingeniería para la investigación, y el becario postdoctoral Ayse Asatekin describió el proceso en un papel publicado este mes en las Cartas Nanas del gorrón.

Esto es “fundamental una manera diferente” de separar las moléculas, Gleason dice. La “Gente piensa generalmente en talla como siendo el factor de definición,” pero haciendo los poros en el filtro bastante pequeños de modo que haya una acción recíproca química importante entre las paredes del poro y las moléculas que pasan a través de ellas, llega a ser posible discriminar según otras características, ella explica. En este caso, la selección fue basada en afinidad de las moléculas' para el agua. Porque las paredes de los poros eran hidrofóbicas (agua que repele), otras moléculas hidrofóbicas fueron drenadas más fácilmente a los poros y propulsadas a través de ellos que otra, las moléculas menos hidrofóbicas.

En organismos vivos, las membranas celulares realizan rutinario esta clase de separación química, permitiendo ciertas clases específicas de moléculas - por ejemplo, los alimentos, enzimas o moléculas de la transmisión de señales - pasan libremente a través de poros en una membrana celular, mientras que ciegan todos los demás. Pero esto está la primera vez, Asatekin dice, que tal separación química se ha demostrado en una membrana sintetizada.

Muchas moléculas biológicas que son similares de tamaño con todo tienen funciones o propiedades muy diversas, así que la capacidad de separarlas eficientemente podrían ser importantes. En esta demostración inicial del prueba-de-concepto, las moléculas seleccionadas eran dos tintes, elegidos debido a su talla y facilidad similares de la detección. Usando una membrana del policarbonato (un tipo de plástico) tratada con una capa vapor-depositada de otro polímero, los investigadores podían separar los dos tintes muy efectivo, con más de 200 veces más de un tipo que pasaba por que el otro. El proceso de la capa que utilizaron no sólo agrega la capacidad para discriminar entre las moléculas basadas en sus afinidades que difieren para el agua, pero recubriendo los interiores tubo-como de poros en el material también proporciona a una manera de crear poros extremadamente pequeños de la talla uniforme - mucho más pequeña que puede ser producido por métodos convencionales.

Joerg Lahann, profesor adjunto de la ingeniería química en la Universidad de Michigan que no estuvo implicada en este trabajo, dice que la capacidad de producir nanómetros más pequeños de los poros minúsculos, uniformes de 10 (billionths de un contador) a través es sí mismo de las personas una ejecución importante que resuelve un problema grave en tecnología existente del nanoseparation.

Para probar cómo el sistema trabaja, las personas intentaron hacer dos diversas clases de los poros - algunos que eran tubos uniformemente clasificados, otros que tenían un atascamiento estrecho en una punta y después ensanchado fuera. Los cilindros uniformes eran mucho más efectivos, demostrando que el factor clave es la acción recíproca de las moléculas con la pared del poro sobre su toda la longitud, que en este caso era cerca de 4.000 veces el ancho.

En la fabricación farmacéutica, muchos procesos implican las reacciones químicas en las cuales los reactivo y la substancia química que es producida son muy similares en talla molecular, así que el poder separar los dos eficientemente podría ser un avance importante en permitir la grande-producción que tramitaba en vez de la producción del pequeño-tratamiento por lotes como se hace actualmente, Asatekin dice.

Además de aplicaciones posibles en la fabricación de la droga, tales membranas podían ser importantes para la detección de moléculas biológico importantes. Por ejemplo, el militar de los E.E.U.U., que financió esta investigación a través del Instituto para la Nanotecnología del Soldado, está interesado en su uso posible en los detectores que podrían determinar una etiqueta de plástico química el cuerpo produce cuando se acciona una reacción inflamatoria, que podría ser una manera rápidamente de revelar que el cuerpo había sido expuesto a una toxina incluso sin conocer cuáles era la toxina.

Como paso de progresión siguiente, Asatekin y Gleason proyectan intentar la técnica para separar las biomoléculas que son de importancia real a los procesos biológicos, para demostrar que trabaja para los materiales que estarían de interés para las aplicaciones reales.

Profesor Matías Ulbricht, silla de la química técnica en la Universidad de Duisburgo-Essen en Alemania, llama esto una “demostración experimental potente” de una nueva técnica que él diga la gran promesa de los asimientos para las aplicaciones prácticas.

“Este estudio abre una nueva avenida para verdad las' membranas nanoporous adaptadas ` con diversas selectividades que los de membranas tradicionales,” él dice. “Un trabajo Más experimental hacia la preparación de membranas con la estructura variada y otros experimentos de la separación deben ser hechos. Sin Embargo, soy optimista que las perspectivas prometedoras se pueden demostrar prácticamente en tales estudios complementarios.”

Fuente: http://web.mit.edu/

Last Update: 11. January 2012 12:31

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