Een procedure voor de bereiding van poreuze hybride scheidingsmedia, bestaande uit een macroporeuze polymeermonoliet intern gecoat met een microporeuze coördinatiepolymeer met een groot oppervlak, wordt gepresenteerd.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een procedure voor de bereiding van poreuze hybride scheidingsmedia, bestaande uit een macroporeuze polymeermonoliet intern gecoat met een microporeuze coördinatiepolymeer met een groot oppervlak, wordt gepresenteerd.
We beschrijven een protocol voor de bereiding van hybride materialen op basis van zeer poreuze coördinatiepolymeercoatings op het interne oppervlak van macroporeuze polymeermonolithen. De ontwikkelde aanpak is gebaseerd op de bereiding van een macroporeus polymeer dat carboxylzuurfunctionele groepen bevat en de daaropvolgende stapsgewijze, oplossingsgebaseerde gecontroleerde groei van een laag van een poreus coördinatiepolymeer op het oppervlak van de poriën van de polymeermonolith. Het bereide metaal-organische polymeerhybride heeft een hoge specifieke microporeuze oppervlakte. De hoeveelheid ijzer(III)-plaatsen wordt verhoogd door metaal-organische coördinatie op het oppervlak van de poriën van het functionele polymeerondersteuning. De toename van metaalplaatsen is gerelateerd aan het aantal herhalingen van het coatingproces.
Het ontwikkelde bereidingsschema is gemakkelijk aan te passen aan een capillaire kolomformaat. Het functionele poreuze polymeer wordt bereid als een zelfstandige, enkele blok poreuze monolith binnen de capillair, waardoor een doorstromende scheidingsinrichting met uitstekende doorstromingspermeabiliteit en bescheiden terugdrukking ontstaat. De metaal-organische polymeerhybride kolom toonde uitstekende prestaties voor de verrijking van fosfopeptiden uit verteerde eiwitten en hun daaropvolgende detectie met behulp van matrix-ondersteunde laserdesorptie/ionisatie tijd-vlieg massaspectrometrie. Het gepresenteerde experimentele protocol is zeer veelzijdig en kan gemakkelijk worden geïmplementeerd voor verschillende organische polymeerondersteuningen en coatings met een groot aantal poreuze coördinatiepolymeren en metaal-organische frameworks voor meerdere zuiverings- en/of scheidingstoepassingen.
Poreuze polymeren coördinatie (PCP) coördinatieverbindingen zijn gebaseerd op metaalcentra toegevoegd door organische liganden met herhalende eenheden coördinatie uitstrekt in 1, 2 of 3 dimensies die amorf of kristallijn 1-3 kan zijn. De laatste jaren is deze klasse van poreuze materialen veel aandacht getrokken vanwege hun hoge porositeit, voor chemische tunability en de stabiliteit. PCPs zijn onderzocht voor een waaier van toepassingen, waaronder gasopslag, gasscheiding en katalyse 3-6, en zeer recent zijn de eerste analytische toepassingen van PCP is beschreven 7.
Vanwege hun verbeterde chemische functionele en hoge porositeit PCP zijn gericht voor hun enorme potentieel voor het verbeteren van zuiveringsprocessen en chromatografische scheidingen en een aantal verslagen over dit onderwerp gepubliceerd 13/07. De prestaties van PCPs is momenteel op een equivalent niveau met bestaande chromatografische materialen waarschijnlijk te wijten aan een snelle diffusie door grote interparticle holten in gepakte bedden van deze stoffen als gevolg van hun meestal onregelmatig gevormde morfologie van de deeltjes of kristallen. Dit onregelmatig verdeelde pakking leidt tot een lagere dan verwachte prestatie, evenals hoge kolomtegendruk en ongewenste piekvorm morfologieën 14,15.
Om het probleem van snelle diffusie lossen door de holtes tussen de deeltjes en tegelijkertijd verbeteren de prestaties van PCPs voor analytische toepassingen, het ontwikkelen van een hybride materiaal op basis van een macroporeus polymeer monoliet 16 dat de PCP op de oppervlakte van de macroporiën bevat zou wenselijk. Polymer monolieten zijn op zichzelf staande, uit één stuk materiaal dat convectiestroom kan dragen via hun poriën, waardoor ze een van de meest efficiënte alternatieven voor verpakkingen hiel en zijn met succes gecommercialiseerd door verscheidene c ompanies 17,18. Poreuze polymere monolieten zijn gewoonlijk gebaseerd op de polymerisatie van een monomeer en een verknopingsmiddel in aanwezigheid van porogenen, die typisch binaire mengsels van organische oplosmiddelen. De verkregen monolithische materialen hebben een microglobular structuur en een hoge porositeit en permeabiliteit stromen.
Een eenvoudige benadering van deze materialen te verenigen om een polymeer te bereiden monoliet die een PCP is gebaseerd op de directe toevoeging van as-gesynthetiseerde huisartsen in het polymerisatiemengsel van de monoliet. Deze aanpak resulteerde in PCPs meestal begraven in een polymeer steiger, en niet actief zijn voor de verdere toepassing van de uiteindelijke materiaal 14,15. Een andere synthetische aanpak is duidelijk noodzakelijk om, bijvoorbeeld, de ontwikkeling van uniforme films PCPs of kristallijn metaal-organic frameworks (MOFs) waar de meerderheid van de poriën aanwezig in het kristal zijn vanaf de macroporiën van het polymeer monoliet.
t "> Hierin beschrijven we een eenvoudig protocol voor het bereiden van een metaal-organisch hybride polymeer materiaal (MOPH) op basis van een macroporeuze polymere drager met geschikte functionele groepen voor hechting van PCP, die gemakkelijk kan worden geïmplementeerd als een op zichzelf staand enkelvoudige -piece polymere monoliet in een kolom formaat met optimale eigenschappen voor doorstroom toepassingen. Het polymeer synthese procedure wordt gevolgd bij gewone kamertemperatuur oplossing-gebaseerde Om een PCP coating groeien op het inwendige oppervlak van de poriën van de monoliet 19-20. Als eerste voorbeeld beschrijven we de bereiding van een ijzer (III) benzenetricarboxylate (FeBTC) coördinatie polymeerfilm bij een macroporeuze poly (styreen-divinylbenzeen-methacrylzuur) monoliet. Deze werkwijze is effectief voor het bereiden van bulk poeders en capillaire kolommen en beschreven protocol gemakkelijk uitvoerbare andere PCP. Als voorbeeld van het potentieel van MOPHs als functionele materialen voor stroming-through betreft, wordt nu toegepast ontwikkelden FeBTC MOPH die een dichte bekleding van Fe (III) centra fosfopeptiden verrijken van gedigesteerde eiwitmengsels benutten van de bindingsaffiniteit van fosfopeptiden tot Fe (III) binnen. De ontwikkelde protocol 21 bestaat uit drie hoofdonderdelen: Voorbereiding van de macroporeuze organisch polymeer monoliet ondersteuning; groei van de PCP coating op het oppervlak van de poriën van de monoliet; aanvraag voor de verrijking van fosfopeptiden.Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
LET OP: Voordat u begint, controleert al het relevante materiaal data sheets (VIB's). Verscheidene van de chemicaliën die in de synthetische en uitvoeringsprocedures zijn giftig. Volg alle passende veiligheidsmaatregelen praktijken en het gebruik van geschikte beschermingsmiddelen (laboratoriumjas, full-length broek, dichte schoenen, een veiligheidsbril, handschoenen). Gebruik alle cryogene persoonlijke beschermingsmiddelen bij het hanteren van vloeibare stikstof voor de stikstofadsorptie metingen (isolerende handschoenen, gelaatsbescherming).
1. Poreuze Polymeer Monolith Voorbereiding in bulk en capillaire kolom Format
2. Groei van het IJzeren-benzenetrycarboxylate (FeBTC) PCP
3. eiwitvertering en Enrichment van fosfopeptiden
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een schematische illustratie van de PCP groei op het poriënoppervlak van het organische polymeer monoliet wordt getoond in figuur 1. In deze figuur illustreren we de initiële Fe (III) atomen op het poriënoppervlak van het oorspronkelijke polymere monoliet gecoördineerd carboxyl- functionele groepen behouden . De protocol hierin beschreven additionele organische ligand en Fe (III) -ionen worden toegevoegd aan het oppervlak vormen een poreus coördinatienetwerk binnen de polymere monoliet. Figuur 1...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het oorspronkelijke polymeer monoliet bevat carbonzure functionele groepen kunnen binden aan metalen. Het coördineren de initiële metaalplekken op het oorspronkelijke materiaal, kunnen wij een PCP coating (figuur 1A) groeien, waarin een aantal bijkomende metaalsites vormen een microporeus netwerk. Dit maakt de gepresenteerde MOPH materialen aantrekkelijke voor extractie en zuiveringsprocedures wanneer metallische species zijn betrokken, zoals de geïmmobiliseerde metaalion affiniteitschromatografie (IMAC...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk is uitgevoerd bij de Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory en ondersteund door het Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, Scientific User Facilities Division van het Amerikaanse ministerie van Energie, onder contractnr. DE-AC02–05CH11231. De financiële steun van F.M. door een ME-Fulbright-beurs en A.S. door de Higher Education Commission of Pakistan wordt met dank erkend.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Polyimide-coated capillaries | Polymicro Technologies | TSP100375 | 100 μm i.d. |
| 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 98% | Sigma-Aldrich | 440159 | |
| Styreen, 99% | Sigma-Aldrich | W323306 | Technische kwaliteit |
| Divinylbenzeen, 80% | Sigma-Aldrich | 414565 | |
| Methacrylzuur, 98% | Mallinckrodt | MK150659 | |
| Tolueen, ≥99,5% | EMD chemicals | MTX0735-6 | |
| Iso-octane, ≥99,5% | Sigma-Aldrich | 650439 | |
| 2,2'-azobisisobutyronitril, 98% | Sigma-Aldrich | 441090 | |
| Aluminiumoxide (basisch alumina) | Sigma-Aldrich | 199443 | |
| IJzer (III) chloride hexahydraat, 97% | Sigma-Aldrich | 236489 | |
| 1,3,5-benzeendicarbonzuur, 95% | Sigma-Aldrich | 482749 | |
| Acetonitril, ≥99,5% | Sigma-Aldrich | 360457 | |
| Ammoniumbicarbonaat, ≥99,5% | Sigma-Aldrich | 9830 | |
| Trifluorazijnzuur, ≥99% | Sigma-Aldrich | 302031 | |
| Ethanol, ≥99,8% | Sigma-Aldrich | 2854 | |
| Iodoacetamid, ≥99% | Sigma-Aldrich | I1149 | |
| Dithiothreitol, ≥99% | Sigma-Aldrich | 43819 | |
| Monobasisch natriumfosfaat dihydraat, ≥99% | Sigma-Aldrich | 71505 | |
| Dibasisch natriumfosfaat dihydraat, ≥99% | Sigma-Aldrich | 71643 | |
| Fosforzuur, ≥85% | Sigma-Aldrich | 438081 | |
| 2,5-dihydroxybenzoëzuur, ≥99% | Sigma-Aldrich | 85707 | |
| Trypsine | Sigma-Aldrich | T8003 | Runderpancreas |
| β-caseïne | Sigma-Aldrich | C6905 | Rundermelk |
| ZipTip pipette tips | Merck Millipore | ZTC18S096 | C18 hars |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.