Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

Nieuwe Nanofilter Scheidt moleculen van hetzelfde formaat als met verschillende chemische eigenschappen

Published on January 13, 2011 at 1:09 AM

Het scheiden van moleculen is een belangrijk onderdeel van veel productie-en testprocessen, met inbegrip van farmaceutische productie en een aantal biomedische tests.

Een manier van het uitvoeren van een dergelijke scheiding is met behulp van nanofilters - materialen met gaten van een nauwkeurig gecontroleerde kleine diameter, om moleculen laten tot dat formaat te passeren terwijl het blokkeren van alle die groter zijn. Maar een nieuw systeem bedacht door onderzoekers van MIT kan toevoegen een belangrijke nieuwe mogelijkheden: een manier om selectief filteren moleculen van hetzelfde formaat dat verschillende chemische eigenschappen hebben.

Karen Gleason heeft een filter die selectief kan verwijderen moleculen van hetzelfde formaat dat verschillende chemische eigenschappen hebben.

Karen Gleason, een MIT hoogleraar chemische technologie en associate dean van de techniek voor onderzoek, en postdoc Ayse Asatekin beschreef het proces in een paper gepubliceerd deze maand in het tijdschrift Nano Letters.

Dit is "een fundamenteel andere manier" van het scheiden van moleculen, Gleason zegt. "Mensen denken meestal van de grootte als de bepalende factor," maar door het maken van de poriën in het filter klein genoeg, zodat er een grote chemische interactie tussen de porie muren en de moleculen die door hen wordt het mogelijk om te discrimineren op basis van andere kenmerken, legt ze uit. In dit geval werd de selectie op basis van de moleculen 'affiniteit voor water. Omdat de wanden van de poriën waren hydrofobe (waterafstotende), waren andere hydrofobe moleculen makkelijker aangetrokken tot de poriën, die worden aangedreven door hen dan waren andere, minder hydrofobe moleculen.

In levende organismen, celwanden routinematig uitvoeren van dit soort chemische scheiding, zodat bepaalde specifieke soorten moleculen - bijvoorbeeld, voedingsstoffen, enzymen of signaalmoleculen - vrij door poriën in een celmembraan, terwijl het blokkeren van alle anderen. Maar dit is de eerste keer, Asatekin zegt, dat een dergelijke chemische scheiding is aangetoond in een synthetisch membraan.

Veel biologische moleculen die vergelijkbaar zijn in omvang nog zeer verschillende functies of eigenschappen hebben, dus de mogelijkheid om ze te scheiden efficiënt kan belangrijk zijn. In deze eerste proof-of-concept demonstratie, de geselecteerde moleculen werden twee kleurstoffen, gekozen omwille van hun vergelijkbare grootte en het gemak van detectie. Met behulp van een polycarbonaat membraan (een soort plastic) behandeld met een opgedampte laag van een ander polymeer, de onderzoekers waren in staat om de twee afzonderlijke kleurstoffen zeer effectief, met meer dan 200 keer meer van een soort die door dan de andere. De coating proces dat ze gebruiken niet alleen voegt de mogelijkheid voor het onderscheid tussen de moleculen op basis van hun verschillende affiniteiten voor water, maar door het coaten van de binnenkant van de buis-achtige poriën in het materiaal het biedt ook een manier om extreem kleine poriën van gelijke grootte - veel kleiner zijn dan kunnen worden geproduceerd met conventionele methoden.

Joerg Lahann, een universitair hoofddocent van de chemische technologie aan de Universiteit van Michigan, die niet betrokken was bij dit werk, zegt dat het team in staat is om kleine, uniforme poriën kleiner dan 10 nanometer (miljardste van een meter) te produceren over is op zichzelf een belangrijke prestatie die lost een groot probleem in de bestaande nanoseparation technologie.

Om te testen hoe het systeem werkt, het team probeerde het maken van twee verschillende soorten van poriën - een aantal dat waren uniform formaat buizen, anderen dat een smalle flessenhals had op een bepaald punt en dan verbreed buiten. De uniforme cylinders waren veel effectiever, waaruit blijkt dat de belangrijkste factor is de interactie van de moleculen met de wand van de poriën over de gehele lengte, die in dit geval was ongeveer 4000 keer de breedte.

In de farmaceutische industrie, veel processen te betrekken chemische reacties waarin zowel de reactanten en de chemische stof die geproduceerd zijn zeer vergelijkbaar in de moleculaire grootte, zo te kunnen scheiden van de twee efficiënt zou een belangrijke stap vooruit zijn in het toestaan ​​van grote-throughput verwerken in plaats van de kleine-batch productie zoals die thans wordt gedaan, Asatekin zegt.

Naast de mogelijke toepassingen in drug productie, kan een dergelijke membranen van belang zijn voor de detectie van biologisch belangrijke moleculen. Bijvoorbeeld, het Amerikaanse leger, die dit onderzoek gefinancierd door de Institute for Soldier Nanotechnology, is geïnteresseerd in hun mogelijk gebruik in detectoren dat een chemische markermolecuul het lichaam produceert wanneer een ontstekingsreactie wordt geactiveerd konden identificeren, wat een manier om snel onthullend worden dat het lichaam waren blootgesteld aan een toxine, zelfs zonder te weten wat het toxine was.

Last Update: 14. October 2011 06:37

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit