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Nanofilter Novo Separa Moléculas do Mesmo Tamanho com Propriedades Químicas Diferentes

Published on January 13, 2011 at 1:09 AM

Separar moléculas é uma parte importante de muitos processos da fabricação e do teste, incluindo a produção farmacêutica e alguns testes biomedicáveis.

Uma maneira de realizar tal separação é usando os nanofilters - materiais com furos de um diâmetro minúsculo precisamente controlado, para permitir que as moléculas até esse tamanho passem completamente ao obstruir alguns que forem maiores. Mas um sistema novo planejado por pesquisadores no MIT podia adicionar uma capacidade nova importante: uma maneira de filtrar selectivamente para fora as moléculas do mesmo tamanho que têm propriedades químicas diferentes.

Karen Gleason guardara um filtro que possa selectivamente remover as moléculas do mesmo tamanho que têm propriedades químicas diferentes.

Karen Gleason, um professor do MIT da engenharia química e vice-decano da engenharia para a pesquisa, e o companheiro pos-doctoral Ayse Asatekin descreveu o processo em um papel publicado este mês nas Letras Nano do jornal.

Esta é “uma maneira fundamental diferente” de separar moléculas, Gleason diz. Os “Povos pensam geralmente do tamanho como sendo o factor de definição,” mas fazendo os poros no filtro pequenos bastante de modo que haja uma interacção química significativa entre as paredes do poro e as moléculas que passam através delas, torna-se possível discriminar de acordo com outras características, ela explica. Neste caso, a selecção foi baseada afinidade nas moléculas' para a água. Porque as paredes dos poros eram hidrofóbicas (água que repele), outras moléculas hidrofóbicas foram desenhadas mais facilmente aos poros e propelidas através deles do que eram outro, moléculas menos hidrofóbicas.

Em organismos vivos, as divisões celulares executam rotineiramente este tipo da separação química, deixando determinados tipos específicos das moléculas - por exemplo, nutrientes, enzimas ou moléculas da sinalização - passam livremente através dos poros em uma membrana de pilha, ao obstruir toda a outro. Mas isto é a primeira vez, Asatekin diz, que tal separação química estêve demonstrada em uma membrana sintética.

Muitas moléculas biológicas que são similares em tamanho contudo têm funções ou propriedades muito diferentes, assim que a capacidade separá-los eficientemente poderiam ser importantes. Nesta demonstração inicial do prova--conceito, as moléculas selecionadas eram duas tinturas, escolhidas devido a seus tamanho e facilidade similares da detecção. Usando uma membrana do policarbonato (um tipo de plástico) tratada com uma camada vapor-depositada de um outro polímero, os pesquisadores podiam separar muito eficazmente as duas tinturas, com mais de 200 vezes mais de um tipo que passa através do que o outro. O processo que do revestimento se usaram adiciona não somente a capacidade para discriminar entre as moléculas baseadas em suas afinidaoes de deferimento para a água, mas revestindo os interiores câmara de ar-como dos poros no material igualmente fornece uma maneira de criar os poros extremamente pequenos do tamanho uniforme - muito menor do que pode ser produzido por métodos convencionais.

Joerg Lahann, um professor adjunto da engenharia química na Universidade Do Michigan que não foi envolvida neste trabalho, diz que a capacidade para produzir nanômetros menores dos poros minúsculos, uniformes os de 10 (billionths de um medidor) é transversalmente própria da equipe uma realização significativa que resolva um problema grave na tecnologia existente do nanoseparation.

Para testar como o sistema trabalha, a equipe tentou fazer dois tipos diferentes dos poros - alguns que eram câmaras de ar uniformemente feitas sob medida, outro que um gargalo estreito se tinham alargado a certo ponto e então para fora. Os cilindros uniformes eram muito mais eficazes, demonstrando que o factor chave é a interacção das moléculas com a parede do poro sobre seu comprimento inteiro, que era neste caso aproximadamente 4.000 vezes a largura.

Na fabricação farmacêutica, muitos processos envolvem as reacções químicas em que os reagentes e o produto químico que está sendo produzido são muito similares no tamanho molecular, assim que poder separar os dois eficientemente poderia ser um avanço significativo em permitir a grande-produção que processa em vez da produção do pequeno-grupo como é feito actualmente, Asatekin diz.

Além do que aplicações possíveis na fabricação da droga, tais membranas podiam ser importantes para a detecção de moléculas biològica significativas. Por exemplo, as forças armadas dos E.U., que financiaram esta pesquisa através do Instituto para a Nanotecnologia do Soldado, estão interessadas em seu uso possível nos detectores que poderiam identificar um marcador químico o corpo produzem quando uma resposta inflamatório é provocada, que poderia ser uma maneira rapidamente de revelar que o corpo tinha sido expor a uma toxina mesmo sem conhecer o que a toxina era.

Como um passo seguinte, Asatekin e Gleason planeiam tentar a técnica separar as biomoléculas que são da importância real aos processos biológicos, para demonstrar que trabalha para os materiais que seriam do interesse para aplicações reais.

O Professor Mathias Ulbricht, cadeira da química técnica na Universidade de Duisburg-Essen em Alemanha, chama este “uma demonstração experimental poderosa” de uma técnica nova que diga a grande promessa das posses para aplicações práticas.

“Este estudo abre uma avenida nova para verdadeiramente' as membranas nanoporous costuradas ` com selectividades diferentes do que aqueles das membranas tradicionais,” diz. “Um trabalho Mais experimental para a preparação das membranas com estrutura variada e outras experiências da separação devem ser feitos. Contudo, Eu sou optimista que as perspectivas prometedoras podem ser demonstradas praticamente em tais estudos complementares.”

Source: http://web.mit.edu/

Last Update: 11. January 2012 12:27

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