Um procedimento para a preparação de meios de separação híbridos porosos compostos por um monólito de polímero macroporoso revestido internamente por um polímero de coordenação microporosa de alta área superficial é apresentado.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
Um procedimento para a preparação de meios de separação híbridos porosos compostos por um monólito de polímero macroporoso revestido internamente por um polímero de coordenação microporosa de alta área superficial é apresentado.
Descrevemos um protocolo para a preparação de materiais híbridos baseados em revestimentos poliméricos de coordenação altamente porosos na superfície interna de monólitos poliméricos macroporosos. A abordagem desenvolvida é baseada na preparação de um polímero macroporoso contendo grupos funcionais de ácido carboxílico e no subsequente crescimento controlado baseado em solução passo a passo de uma camada de um polímero de coordenação porosa na superfície dos poros do monólito polimérico. O híbrido de polímero metal-orgânico preparado tem uma alta área de superfície específica de microporos. A quantidade de sítios de ferro (III) é aumentada por meio da coordenação metal-orgânica na superfície dos poros do suporte funcional do polímero. O aumento de sites metálicos está relacionado ao número de iterações do processo de revestimento.
O esquema de preparação desenvolvido é facilmente adaptado a um formato de coluna capilar. O polímero poroso funcional é preparado como um monólito poroso autônomo de bloco único dentro do capilar, produzindo um dispositivo de separação de fluxo contínuo com excelente permeabilidade de fluxo e contrapressão modesta. A coluna híbrida de polímero metal-orgânico apresentou excelente desempenho para o enriquecimento de fosfopeptídeos a partir de proteínas digeridas e sua posterior detecção usando espectrometria de massa de tempo de voo de dessorção/ionização a laser assistida por matriz. O protocolo experimental apresentado é altamente versátil e pode ser facilmente implementado em diferentes suportes e revestimentos de polímeros orgânicos com uma infinidade de polímeros de coordenação porosa e estruturas metal-orgânicas para múltiplas aplicações de purificação e/ou separação.
Polímeros de coordenação poroso (PCPS) são compostos de coordenação com base em centros metálicos ligados por ligantes orgânicos com repetição de entidades de coordenação que se estende em uma, duas ou três dimensões, que pode ser amorfa ou cristalina 1-3. Nos últimos anos, esta classe de materiais porosos tem atraído a atenção geral devido à sua elevada porosidade, de largura tunability química, e a sua estabilidade. PCP têm sido explorados para uma gama de aplicações incluindo a armazenagem de gás, a separação de gás, e catálise 3-6 e, muito recentemente, as primeiras aplicações analíticas de PCP têm sido descritos 7.
Por causa de sua funcionalidade química e alta porosidade PCP avançados têm sido alvo de seu enorme potencial para a melhoria dos processos de purificação e separações cromatográficas, e uma série de relatórios sobre este assunto têm sido publicados 7-13. No entanto, o desempenho de PCP não está neste momento a um equivalenível nt com materiais cromatográficos existentes provavelmente devido à rápida difusão através de grandes espaços vazios interpartículas em camadas preenchidas com estes sólidos devido às suas morfologias tipicamente de forma irregular de suas partículas ou cristais. Esta embalagem irregularmente distribuída leva a um desempenho inferior ao esperado, assim como contrapressões alta coluna e indesejáveis morfologias formato de pico 14,15.
A fim de resolver o problema da rápida difusão através dos espaços vazios entre partículas e concomitantemente aumentar o desempenho de PCP para aplicações analíticas, o desenvolvimento de um material híbrido baseado em um monólito de polímero macroporoso 16 que contém o PCP na superfície dos macroporos seria ser desejável. Monólitos de polímero são auto-suficientes, materiais de peça única que possam sustentar fluxo convectivo através de seus poros, o que os torna uma das alternativas mais eficientes para talão de embalagens e têm sido comercializados com sucesso por vários c ompanies 17,18. Monólitos polímero poroso são geralmente baseados na polimerização de um monómero e um agente de reticulação na presença de porogénios, que são tipicamente misturas binárias de solventes orgânicos. Os materiais monolíticos obtidos têm uma estrutura microglobular e uma porosidade elevada e permeabilidade ao fluxo.
Uma abordagem simples para unificar destes materiais para preparar um monólito de polímero contendo um PCP baseia-se na adição directa de PCP tal como sintetizada na mistura de polimerização do monólito. Esta abordagem resultou em PCPs principalmente enterrado dentro de um andaime do polímero, e não estar ativo para a continuação da aplicação do material final 14,15. Uma abordagem sintética diferente é claramente necessário, a fim de, por exemplo, desenvolver filmes uniformes de PCP, ou estruturas de metal-orgânicos cristalinos (MOF) onde a maioria dos poros contidos no interior do cristal são acessíveis a partir dos macroporos do monólito de polímero.
t "> Aqui relatamos um protocolo simples para a preparação de um material híbrido de polímero orgânico-metálico (MOPH) com base num suporte de polímero macroporosas com grupos funcionais adequados para a ligação do PCP, que podem ser facilmente implementados como um auto-contido única monólito de polímero -Peça num formato de coluna com propriedades óptimas para aplicações de escoamento. O procedimento de síntese do polímero é seguida por uma solução com base em temperatura ambiente simples método para crescer um revestimento PCP sobre a superfície interna dos poros do monólito 19-20. Como primeiro exemplo, descreve-se a preparação de uma película de polímero de coordenação de ferro (III) benzenotricarboxilato (FeBTC) dentro de um poli macroporosa (estireno-ácido metacrílico-divinilbenzeno) monólito. Este método é eficaz para a preparação de pós a granel, bem como a coluna capilar e o protocolo descrito é facilmente exequível a outros PCP. Como um exemplo do potencial de MOPHs como materiais funcionais para o fluxo atra-aplicações gh, aplicou-se o desenvolvido FeBTC MOPH que contém um revestimento denso de Fe (III) para enriquecer fosf centros de misturas de proteínas digeridas que exploram a afinidade de ligação de fosfopéptidos a Fe (III). O protocolo desenvolvido 21 compreende três partes principais: Preparação do suporte macroporous monólito de polímero orgânico; crescimento do revestimento PCP sobre a superfície dos poros do monolito; aplicação para o enriquecimento de fosfopeptídeos.Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
NOTA: Antes de começar, verifique todas as fichas de dados de materiais relevantes (MSDSs). Muitos dos produtos químicos usados nos procedimentos de síntese e de aplicação são tóxicos. Por favor, siga todas as práticas de segurança apropriadas e utilizar equipamentos adequados de proteção (jaleco, calças compridas, sapatos fechados, óculos de segurança, luvas). Por favor, use todos os equipamentos de protecção individual criogênico ao manusear nitrogênio líquido para as medições de adsorção de nitrogênio (luvas isolantes, protetor facial).
1. Porous Polymer Monolith Preparação em massa e Capilar formato de coluna
2. Crescimento da Ferro-benzenetrycarboxylate (FeBTC) PCP
3. Proteína A digestão e Enrichment de Fosfopeptídeos
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Uma ilustração esquemática do crescimento PCP sobre a superfície dos poros do monólito de polímero orgânico é mostrado na Figura 1. Nesta figura, ilustra-se o inicial de Fe (III) átomos retido sobre a superfície dos poros do monólito de polímero original é coordenado com grupos funcionais carboxílicos . Utilizando o protocolo descrito aqui ligando orgânico adicional e iões Fe (III) são adicionados à superfície, formação de uma rede de coordenação porosa dentro do monólito de polímero. A Figura 1...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
O monólito de polímero original contém grupos funcionais carboxílicos capazes de ligar-se a metais. Coordenando os locais de metal iniciais sobre o material original, somos capazes de crescer um revestimento PCP (Figura 1A), que incorpora uma série de sites de metal adicionais moldando uma rede microporosa. Isso faz com que os materiais apresentados MOPH atraentes para os procedimentos de extracção ou purificação, onde estão envolvidas as espécies metálicas, tais como a técnica de cromatografia de afini...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Os autores não têm nada a divulgar.
Este trabalho foi realizado na Fundição Molecular, Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e apoiado pelo Escritório de Ciência, Escritório de Ciências Básicas de Energia, Divisão de Instalações de Usuários Científicos do Departamento de Energia dos EUA, sob o Contrato No. DE-AC02–05CH11231. O apoio financeiro de FM por uma bolsa ME-Fulbright e AS pela Comissão de Ensino Superior do Paquistão é reconhecido com gratidão.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Capilares revestidos com poliimida | Polymicro Technologies | TSP100375 | 100 μ m i.d. |
| 3-(trimetoxissilil) propil metacrilato, 98% | Sigma-Aldrich | 440159 | |
| estireno, 99% | Sigma-Aldrich | W323306 | |
| Divinilbenzeno de grau técnico, 80% | Sigma-Aldrich | 414565 | |
| ácido metacrílico, 98% | Mallinckrodt | MK150659 | |
| Tolueno, etc; 99,5% | EMD produtos químicos | MTX0735-6 | |
| Isooctano, ≥ 99,5% | Sigma-Aldrich | 650439 | |
| 2,2 '-azobisisobutironitrila, 98% | Sigma-Aldrich | 441090 | |
| Óxido de alumínio (alumina básica) | Sigma-Aldrich | 199443 | |
| Cloreto de ferro (III) hexahidratado, 97% | Sigma-Aldrich | 236489 | |
| ácido 1,3,5-benzenotricarboxílico, 95% | Sigma-Aldrich | 482749 | |
| Acetonitrila, ≥ 99,5% | Sigma-Aldrich | 360457 | |
| bicarbonato de amônio, ≥ 99,5% | Sigma-Aldrich | 9830 | |
| Ácido trifluoroacético, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 302031 | |
| Etanol, ≥ 99,8% | Sigma-Aldrich | 2854 | |
| Iodoacetamida, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | I1149 | |
| Ditiotreitol, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 43819 | |
| Fosfato de sódio monobásico di-hidratado, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 71505 | |
| Fosfato de sódio dibásico di-hidratado, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 71643 | |
| Ácido fosfórico, ≥ 85% | Sigma-Aldrich | 438081 | |
| ácido 2,5-dihidroxibenzóico, ≥ 99% | Sigma-Aldrich | 85707 | |
| Tripsina | Sigma-Aldrich | T8003 | Pâncreas |
| β -caseína | bovina Sigma-Aldrich | C6905 | Leite bovino |
| ZipTip ponteiras de pipeta | Merck Millipore | ZTC18S096 | resina C18 |
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.