מוצג הליך להכנת אמצעי הפרדה היברידיים נקבוביים המורכב ממונוליט פולימרי מקרו-נקבובי המצופה פנימית על ידי פולימר קואורדינציה מיקרו-נקבובי בעל שטח פנים גבוה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מוצג הליך להכנת אמצעי הפרדה היברידיים נקבוביים המורכב ממונוליט פולימרי מקרו-נקבובי המצופה פנימית על ידי פולימר קואורדינציה מיקרו-נקבובי בעל שטח פנים גבוה.
אנו מתארים פרוטוקול להכנת חומרים היברידיים המבוסס על ציפויים פולימריים נקבוביים מאוד על פני השטח הפנימיים של מונוליתים פולימריים מקרו-נקבוביים. הגישה שפותחה מבוססת על הכנת פולימר מקרו-נקבובי המכיל קבוצות פונקציונליות של חומצה קרבוקסילית וצמיחה מבוקרת מבוססת תמיסה שלב אחר שלב של שכבה של פולימר קואורדינציה נקבובי על פני הנקבוביות של מונוליט הפולימר. להכלאה הפולימרית המתכתית-אורגנית המוכנה יש שטח פנים מיקרופורי ספציפי גבוה. כמות אתרי הברזל (III) מוגברת באמצעות תיאום מתכתי-אורגני על פני הנקבוביות של תומך הפולימר הפונקציונלי. הגידול באתרי מתכת קשור למספר האיטרציות של תהליך הציפוי.
תוכנית ההכנה שפותחה מותאמת בקלות לפורמט עמודה נימית. הפולימר הנקבובי הפונקציונלי מוכן כמונוליט נקבובי חד-בלוק עצמאי בתוך הנימים, ומניב מכשיר הפרדת זרימה עם חדירות זרימה מצוינת ולחץ אחורי צנוע. העמודה ההיברידית של פולימר מתכתי-אורגני הראתה ביצועים מצוינים להעשרת פוספופפטידים מחלבונים מעוכלים וזיהויים לאחר מכן באמצעות ספקטרומטריית מסה של זמן טיסה בלייזר בעזרת מטריצה. פרוטוקול הניסוי המוצג הוא רב תכליתי, וניתן ליישם אותו בקלות על תומכים וציפויים פולימריים אורגניים שונים עם שפע של פולימרים קואורדינציה נקבוביים ומסגרות מתכתיות-אורגניות ליישומי טיהור ו/או הפרדה מרובים.
פולימרים נקבוביים תיאום (PCPs) הם תרכובות המבוססים על תיאום מרכזי מתכת מקושרים על ידי ligands האורגני עם חוזר גופי תיאום הארכה ב 1, 2 או 3 ממדים שיכולים להיות אמורפי או גבישי 1-3. בשנים האחרונות, המעמד הזה של חומרים נקבוביים משך תשומת לב נרחבת בשל הנקבוביות שלהם גבוהות, tunability הכימי הרחב, והיציבות שלהם. PCPs נחקר עבור מגוון של יישומים, כולל אחסון גז, הפרדת גז, וקטליזה 3-6, ומאוד לאחרונה, היישומים אנליטיים הראשונים של PCPs תוארו 7.
בגלל PCPs פונקציונלי כימית והנקבובי גבוהים משופר שלהם היו ממוקד לפוטנציאל העצום שלהם לשיפור תהליכי טיהור והפרדות chromatographic, ומספר הדיווחים הנוגעים לנושא זה פורסמו 7-13. עם זאת, הביצועים של PCPs אינם נמצאים כעת בequivaleרמת NT עם חומרי chromatographic קיימים הנראה בשל דיפוזיה מהירה דרך החללים interparticle גדולים במיטות צפופות של מוצקים אלה בשל המורפולוגיות בדרך כלל בצורה לא סדירה שלהם של החלקיקים או הגבישים שלהם. אריזה הופצה באופן בלתי סדיר זה מובילה לביצועים נמוכים מהצפוי, כמו גם backpressures גבוה טור ומורפולוגיה צורת שיא רצויות 14,15.
כדי לפתור את הבעיה של דיפוזיה מהירה דרך החללים בין-חלקיקים ובו זמנית לשפר את הביצועים של PCPs עבור יישומים אנליטיים, הפיתוח של חומר היברידי המבוסס על פולימר מונולית macroporous 16 המכיל את PCP על פני השטח של macropores היית רצוי. פסלי פולימר הם עצמאיים, חומרים חד-חתיכה שיכולה לקיים זרימת הסעה דרך הנקבוביות שלהם, מה שהופך אותם אחת החלופות היעילה ביותר לחרוז אריזה וכבר ממוסחרים בהצלחה על ידי מספר ג ompanies 17,18. פסלי פולימר נקבוביים מבוססים בדרך כלל על פילמור של מונומר וcrosslinker בנוכחות porogens, אשר בדרך כלל תערובות בינאריות של ממסים אורגניים. יש חומרים מונוליטי מתקבלים מבנה microglobular וחדירות נקבוביות וזרימה גבוהות.
גישה פשוטה לאחד חומרים אלה כדי להכין מונולית פולימר המכילה PCP מבוססת על התוספת הישירה של PCPs כ- מסונתז בתערובת של פילמור מונולית. גישה זו הביאה לPCPs בעיקר נקברה בתוך פיגום פולימרים, ולא להיות פעיל ליישום נוסף של החומר הסופי 14,15. גישה סינתטית שונה יש צורך בבירור כדי, למשל, לפתח סרטים אחידים של PCPs, או מסגרות מתכת אורגנית גבישים (MOFs) שבו רוב הנקבוביות בתוך הגביש נגישים מmacropores של מונולית הפולימר.
לא "> בזאת אנו מדווחים פרוטוקול פשוט להכנת חומר מתכת אורגנית היברידי פולימר (MOPH) המבוסס על פולימרי תמיכת macroporous עם קבוצות מתאימות פונקציונליות להתקשרות של PCPs, אשר יכולה להיות מיושמות בקלות כאחד עצמאי מונולית פולימר -piece בפורמט טור עם תכונות אופטימליות ליישומי זרימה דרך. הליך סינתזת הפולימר ואחריו מבוסס פתרון טמפרטורת חדר פשוט שיטה לגדול ציפוי PCP על פני השטח הפנימיים של הנקבוביות של מונולית 19-20. כדוגמא הראשונה, אנו מתארים את הכנת סרט פולימר תיאום benzenetricarboxylate ברזל (III) (FeBTC) בתוך פולי macroporous מונולית (חומצת סטירן divinylbenzene-methacrylic). שיטה זו יעילה להכנת אבקות בתפזורת כמו גם עמודות נימים והפרוטוקול המתוארים הוא בקלות ישים לPCPs האחר. כדוגמא לפוטנציאל של MOPHs כחומרים פונקציונליים לזרימת throuיישומי GH, אנחנו מוחלים MOPH FeBTC פיתח המכיל ציפוי צפוף של Fe (III) מרכזים להעשיר phosphopeptides מתערובות חלבון מתעכלים ניצול הזיקה המחייבת של phosphopeptides לפה (III). הפרוטוקול פיתח 21 מורכב משלושה חלקים עיקריים: הכנת תמיכת מונולית פולימר אורגני macroporous; צמיחה של ציפוי PCP על פני השטח של הנקבוביות של מונולית; בקשה להעשרת phosphopeptides.הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: לפני תחילת, סמן את כל הגיליונות הרלוונטיים חומר נתונים (MSDSs). כמה מהכימיקלים המשמשים בתהליכים סינטטיים ויישום הם רעילים. אנא עקוב אחר כל נהלי הבטיחות המתאימים ולהשתמש בציוד מגן מתאים (חלוקה, מכנסיים באורך מלא, נעליים סגורות הבוהן, משקפיים בטיחות, כפפות). אנא להשתמש בכל ציוד מגן האישי קריוגני בעת טיפול בחנקן נוזלי למדידות ספיחת חנקן (כפפות מבודדים, מגן פנים).
1. נקבובי פולימר מונולית הכנה בפורמט טור גורף ונימים
2. צמיחה של הברזל-benzenetrycarboxylate PCP (FeBTC)
3. חלבון עיכול ו- Enrichment של Phosphopeptides
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור סכמטי של צמיחת PCP על פני השטח הנקבובית של מונולית הפולימר האורגנית מוצג באיור 1. בנתון זה, אנו ממחישים ראשוניים פה (III) אטומים שמרו על פני השטח הנקבובית של מונולית הפולימר המקורית המתואמות לקבוצות פונקציונליות קרבוקסיליות . באמצעות הפרוטוקול מתואר יגנד אורגני במסמך נוסף ופה יונים (III) מתווספים אל פני השטח, בעיצוב רשת תיאום נקבובי בתוך מונולית הפולימר. איור 1 מראה גם סכמטי שימוש בעמודת MOPH נימים מוכנה כתמיכת זרימה דרך ל העשרת phosphopeptid...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מונולית הפולימר המקורית מכילה קבוצות פונקציונליות קרבוקסיליות מסוגלת להיקשר למתכות. תיאום אתרי מתכת הראשוניים בחומר המקורי, אנו יכולים לגדול ציפוי PCP (איור 1 א), בשילוב מספר אתרי מתכת נוספים בעיצוב רשת microporous. זה הופך את חומרי MOPH הציגו אטרקטיביים לנוהלי מיצוי או לטיהור שבו מינים מתכתיים מעורבים, כגון טכניקת זיקת כרומטוגרפיה מתכת-יון המשותק (IMAC). הנוהל הכללי באמצעות טור נימים להעשרת phosphopeptides מוצג באיור 1.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו בוצעה בבית היציקה המולקולרי, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי ונתמכה על ידי משרד המדע, המשרד למדעי האנרגיה הבסיסיים, חטיבת מתקני המשתמש המדעיים של משרד האנרגיה האמריקאי, תחת חוזה מס. DE-AC02–05CH11231. התמיכה הכספית של פ.מ. על ידי מלגת ME-Fulbright ו-A.S. על ידי הוועדה להשכלה גבוהה של פקיסטן זוכות להכרת תודה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| נימים מצופים פולימיד | Polymicro Technologies | TSP100375 | 100 μ תעודת זהות |
| 3-(trimethoxysilyl) פרופיל מתאקרילט, 98% | סיגמא-אולדריץ' | 440159 | |
| סטירן, 99% | סיגמא-אולדריץ' | W323306 | בדרגה טכנית |
| , 80% | 414565 | סיגמא-אולדריץ | |
| , 98% | מלינקרודט | MK150659 | |
| טולואן, ≥ 99.5% | כימיקלים EMD | MTX0735-6 | |
| איזואוקטן, ≥ 99.5% | סיגמא-אולדריץ' | 650439 | |
| 2,2'-אזוביסובוטירוניטריל, 98% | סיגמא-אולדריץ' | 441090 | |
| תחמוצת אלומיניום (אלומינה בסיסית) | סיגמא-אולדריץ | 199443 | |
| ברזל (III) כלוריד הקסהידרט, 97% | סיגמא-אולדריץ' | 236489 | |
| 1,3,5-בנזנטריקרבוקסילית, 95% | סיגמא-אולדריץ' | 482749 | |
| אצטוניטריל, ≥ 99.5% | סיגמא-אולדריץ' | 360457 | |
| אמוניום ביקרבונט, ≥ 99.5% | Sigma-Aldrich | 9830 | |
| חומצה טריפלואורואצטית, ≥ 99% | סיגמא-אולדריץ' | 302031 | |
| אתנול, ≥ 99.8% | סיגמא-אולדריץ' | 2854 | |
| יודואצטמיד, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | I1149 | |
| Dithiothreitol, ≥ 99% | סיגמא-אולדריץ' | 43819 | |
| נתרן פוספט דיהידרט מונו-בסיסי, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 71505 | |
| נתרן פוספט דיהידרט דו-בסיסי, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 71643 | |
| חומצה זרחתית, ≥ 85% | סיגמא-אולדריץ' | 438081 | |
| חומצה 2,5-דיהידרוקסיבנזואית, ≥ 99% | סיגמא-אולדריץ' | 85707 | |
| טריפסין | סיגמא-אולדריץ' | T8003 | לבלב בקר |
| ובטא;-קזאין | סיגמא-אולדריץ' | C6905 | חלב בקר |
| קצות פיפטה | ZipTip Merck Millipore | ZTC18S096 | C18 שרף |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.