No category

پایان نامه رایگان درباره توسعه دانش

آنتیبادیها در رویارویی با آنتیژنهای فعال زیستی توسط پائولینگ ارائه شد. طبق تئوری پائولینگ هر واحد ساختاری از آنتیبادی قادر است ساختار سه بعدی خود را در جهتیابیها و برهمکنشهای ممکن با آنتیژن تغییر دهد. بنابراین آنتیبادی با نقاط نقش شده آنتیژن که به عنوان مولکول هدف یا الگو به کار می‌رود، ترکیب می‌شود که بعدها این تئوری در پلیمرهای قالب مولکولی به کار گرفته شد. (لیوو8 همکاران، 1999: هیوس9و همکاران2002)
ایده ساخت آنتی بادیهای مصنوعی به روش پلیمریزاسیون از سال‌ها قبل وجود داشته است، اما تلاش‌های جدی برای ساخت این نوع مواد به سه دهه اخیر مربوط می‌شود. در سال 1981 برای اولین بار قالب گیری مولکولی به روش غیر کووالانسی توسط کلاً مسباخ و همکارانش در سوئد به طور موفقیت آمیزی انجام شد. آن‌ها نشان دادند با مخلوط کردن مونومر عاملی و مولکول الگو، اتصالات غیر کووالانسی سریعاً شکل می‌گیرد و با ادامه پلیمریزاسیون، قالب گیری مولکولی به نحو مطلوبی انجام می‌شود. امروزه این پلیمرها کاربردهای مختلفی دارند که می‌توان به تهیه ستون‌های کروماتوگرافی، کاتالیزور واکنش‌هاو طراحی حسگرهای شیمیایی اشاره کرد.
در تحقیقات انجام شده در زمینه پلیمرهای قالب مولکولی، جدای از اهمیت مولکول‌های الگوی به کار رفته (داروها، سموم، ترکیبات آلی، کاتیون‌ها و… ) توسعه دانش فنی ساخت پلیمرهای قالب مولکولی یاMIP بسیار حائز اهمیت است. این پلیمرهای هوشمند، پلیمرهای سنتزی با گزینش‌پذیری بالا برای مولکول الگو هستند. با توجه به مزایایی نظیر گزینش پذیری، آزادی عمل برای طراحی مولکولی، پایداری مکانیکی و شیمیایی، سادگی و ارزان قیمت بودن، تحقیقات گسترده در این زمینه صورت گرفته، که منجر به کاربردهای متعدد این تکنیک شده است. (استیونسون، 1999)10. برای حصول بالاترین درجه‌ی تشخیص مولکولی به کمک پلیمرهای قالب مولکولی نیاز به فهم درست و صحیح از موازنه‌ی شیمیایی تئوری تشخیص مولکولی ترمودینامیک و شیمی پلیمر است. از نظر گزینش پذیری و پایداری، این پلیمرها نسبت به دیگر جاذب‌های شیمیایی مورد استفاده، کارایی بهتری دارند. همچنین در مقایسه با جاذب‌های بیوشیمیایی مورد استفاده در این زمینه از مزایای پایداری در محیط‌های گوناگون، ارزان بودن، طول عمر بیشتر و قابلیت ساخت برای دسته وسیعی از مواد برخوردارند. (وانگ و همکاران، 2004)11
2ـ1ـ1 عوامل سازنده پلیمر قالب مولکولی
1. مونومر عاملی
2. عامل ایجاد کننده اتصالات عرضی
3. مولکول هدف(قالب)
4. آغازگر
5. حلال
MIT12 یک تکنیک برای ساخت گیرنده‌های مصنوعی با پیش فرض انتخابی و ویژه برای یک ماده معین که به عنوان یک ترکیب ایده آل در موارد کاری متفاوت قابل استفاده است. قالب مولکولی؛ ماتریکس پلیمرهای به دست آمده از تکنولوژی قالب گیری مولکولی به عنوان تشخیص دهنده قوی برای شناخت عناصر طبیعی بکار می‌روند و همانند آنتیبادی‌ها و گیرنده‌های بیولوژی هستند همچنین در جداسازی و آنالیز نمونه‌های پیچیده‌ای همچون سیالات بیولوژی و نمونه‌های محیط زیستی مفید می‌باشند(جعفری و بدیهی، 2012)
پلیمرها باید نسبتاً سخت باشند تا مکانهای خالی ایجاد شده پس از حذف مولکول هدف، دوام داشته از طرف دیگر باید انعطافپذیر هم باشند تا بتوانند مولکول‌های قالب گیری شده اولیه را رها سازند و بعد از آن بتوانند مولکول‌های هدف را دوباره جذب سطحی کنند و تعادلی سریع بین دو حالت برقرار باشد. پس با دو وضعیت متضاد روبرو هستیم که نیازمند بهینه‌سازی دقیق است. گاهی سنتز و طراحی MIP سخت است و این تنها به خاطر تعدد متغیرهای درگیر در فرآیند است و نیازمند توجه به ماهیت و کیفیت مونومرهای عاملی، عوامل اتصال عرضی، حلالها و آغازگرها و نیز توجه به مدت و دما و طول فرآیند پلیمریزاسیون و نحوه شروع می‌باشد(علیزاده، 2010)
2-1-1-1 مولکول هدف (قالب)
مولکول قالب مانند هسته مرکزی در پلیمر می‌باشد. برهم‌کنش‌های بین مولکول قالب و مونومر تعیین کننده تعداد حفر‌ه‌ها و کیفیت تشکیل آن‌ها است. مولکول قالب باید طی فرآیند پلیمریزاسیون پایدار باشد و خواص فیزیکی و شیمیایی اولیه خود را حفظ کند. همچنین فاقد برهمکنش شیمیایی با هر یک از اجزا باشد.
یکی از جذابیتهای روش قالب گیری کردن مولکول‌ها این است که گستره وسیعی از آنالیتها را شامل می‌شود البته مشکل اینجاست که برخی از الگوها را هم نمیتوان در شرایط پلیمریزاسیون قالب گیری کرد. آنچه رایج است، استفاده از مولکول‌های کوچک است، اما در مورد مولکول‌های بزرگ مانند پروتئین‌ها قالب گیری دشوارتر است. دلیل اولِ آن، این است که الگوهای بزرگ سخت می‌باشند و از این رو حفرههای اتصالِ کاملاً واضح و مشخصی را در طی فرآیند پلیمریزاسیون ایجاد نخواهند کرد. علاوه بر این، ساختار بیومولکول‌های بزرگ مثل پروتئین‌ها در شرایط دمایی و نوری در طی فرآیند پلیمریزاسیون ممکن است آسیب ببینند و تخریب شوند. از طرف دیگر نفوذ مولکول‌های بزرگ مثل پپتیدها و پروتئین‌ها در شبکه پلیمر و جذب سطحی شدن در محلهای قالب گیری شده بسیار دشوار است. (توریل13و مارتین14، 2010)
2ـ1ـ1ـ2 مونومر عاملی
نسبت درست بین مولکول الگو ومونومراز اهمیت زیادی برخوردارمی‌باشد چرا که این نسبت در تعداد حفر‌ها تشکیل شده تأثیر دارد مشخص شده است که نسبت بالاتر مونومر به مولکول الگو منجر به ایجاد محلهای گزینش پذیر بیشتری برای جذب سطحی خواهد شد. (کریم15 و بریتون16، 2005)
اگر اتصال بین مونومرو مولکول قالب از نوع کووالانسی باشد نسبت بین مونومر و قالب تنها توسط مکان‌های فعال در قالب تعیین می‌شودو افزایش نسبت تأثیری در تشکیل حفرهای مولکولی ندارد.
با توجه به برهم کنش غیر کووالانسی بین مونومر و قالب، تأثیر تعداد عوامل برهمکنش کننده بر تعداد پیش پلیمر تشکیل شده و تعدادمحل‌های اتصال و اگر در نظر بگیریم که متناظر با افزایش تعداد محلهای اتصال در پلیمر قالب مولکولی در نهایت افزایش فاکتور گزینش پذیری و انتخاب‌گری در هر گرم از پلیمر را خواهیم داشت. اهمیت تناسب بین مونومر و قالب و بهینه کردن ان مشخص می‌شود. (استیونسون17، 1999)
نسبت مرسوم مونومر به مولکول الگو، 1: 4 است که در برخی از موارد، مقادیر بیشتری از مونومر نیز گزارش شده است. مشخص شده است که نسبت بالاتر مونومر به مولکول الگو منجر به ایجاد محلهای گزینش پذیر بیشتری برای جذب سطحی خواهد شد(نیکلز18واندرسون19، 2009)
ماهیت مونومر و قالب هم اهمیت دارد. ماهیت مونومر و مولکول الگو باید به گونهای با هم متناسب باشند (به طور مثال یکی دهنده پیوند هیدروژنی باشد و دیگری پذیرنده پیوند هیدروژنی) تا به حداکثر قابلیت تشکیل کمپلکس و در نهایت قالب‌گیری مناسب نائل آییم.
2-1-1-2-1 مونومرهای رایج در تهیه پلیمر‌های قالب مولکولی
شکل 2-1 مونومرهای رایج برای تولید پلیمرهای قالب مولکولی
2-1-1-3 عامل اتصالات عرضی
اتصالدهنده عرضی، جهت حفظ آرایش سهبعدی “مونومر-مولکول الگو” استفاده می‌شود.
یکی از نکات مهم در تهیه پلیمرهای قالب مولکولی پایداری و سختی آنها است. پلیمرها باید نسبتاً سخت باشند تا مکانهای خالی ایجاد شده پس از حذف مولکول هدف، دوام داشته باشد این مهم وابسته به خواص مونومر ایجاد کننده اتصال عرضی می‌باشد. گزینش پذیری پلیمر، کاملاً با میزان اتصال دهنده عرضی به کار رفته در سنتز پلیمر قالب مولکولی مرتبط است. انتخاب درست عامل اتصالات عرضی، انتخابی پراهمیت است که در واقع پیش برنده واکنش‌های تکمیلی مولکول قالب و مونومر عاملی می‌باشد. خواص فیزیکی پلیمر و دوام و استحکام و همچنین تعداد حفر‌ه‌های تشکیل شده وابسته به خواص اتصال دهنده عرضی است.
از نقطه نظر پلیمریزاسیون، نسبتهای بالای اتصال دهنده عرضی مطلوب هستند، برای اینکه باعث می‌شود که به حفره‌های بزرگ و پایدار برسیم و از نظر پایداری مکانیکی هم به شرایط مطلوبی نائل آییم.
در پلیمرها نسبت اتصال دهنده عرضی بیش از80 % است تا خواص فیزیکی و پایداری مد نظر حاصل شود. (ژونگبو20، 2008)
شکل 2-2 ساختار شیمیایی اتصال دهنده‌های عرضی مورد استفاده در تولید پلیمرهای قالب مولکولی
2ـ1ـ1ـ4 آغازگر
بسیاری از مواد شیمیایی با خواص مختلف می‌تواند به عنوان منبع رادیکال آزاد استفاده می‌شود این مواد بر اثر تحریک با عواملی مانند نور گرما امواجuv و… تحریک شده به صورت رادیکالی تجزیه می‌شوند و ذرات رادیکالی فعال تولید می‌کنند. مقدار مصرف این مواد اندک بوده در صد کمی از مونومر عاملی است. به عنوان مثال یک درصد وزنی یا یک درصد مولی نسبت به کل تعداد مولهای پیوندهای دوگانه قابل شرکت در فرآیند پلیمریزاسیون.
با توجه به خواص گاز اکسیژن عمل پلیمریزاسیون رادیکالی در حضور اکسیژن به صورت مطلوب پیش نمی‌رود به همین دلیل محیط واکنش باید عاری از اکسیژن باشد. حذف اکسیژن حل شده به سادگی با امواج فرا صوتی یا قرار دادن محلول مونومر تحت یک گاز بیاثر مثل نیتروژن و آرگون ممکن است.
شکل 2-3 آغازگرهای رایج در تهیه پلیمرهای قالب مولکولی
2ـ1ـ1ـ5 حلال
یک حلال خوب باید دارای ویژگی‌های ذیل باشد:
1)تمام اجزای دخیل در واکنش در ان محلول باشد.
2)برهمکنش شیمیایی با اجزا و محصول تولیدی نداشته باشد.
3)در صورت امکان غیر سمی باشد
4)به راحتی قابل حذف باشد.
5)حلال پوشی اجزا به گونهای باشد که کمترین ممانعت در برهم‌کنش‌های بین مولکولی را داشته باشد
در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی مرحله تشکیل پیش پلیمر از برهمکنش بین مونومر عاملی و قالب اهمیت زیادی دارد چرا که استحکام پلیمر و اندازه حفره‌ها وابسته به این مرحله می‌باشد با توجه به وجود نیروهای غیر کووالانسی مانند پیوند هیدروژنی و نیروهای واندروالسی بین مونومر و قالب مولکولی حلال‌های آپروتیک غیر قطبی کمترین برهمکنش را با مونومر و قالب و تداخل با نیروهای بین مولکولی دارد. حلالهایی با انحلال پذیری کم، در فرآیند پلیمریزاسیون زودتر جدا می‌شوند و تمایل دارند که حفر‌ه‌ها بزرگ‌تر و محصولی با مساحت کمتر را ایجاد کنند. برعکس، حلالهایی با فازهایی با قابلیت حلالیت بیشتر، دیرتر جدا می‌شوند و محصولی با حفر‌ه‌های ریزتر و مساحت بیشتر ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، استفاده از حلالهایی به لحاظ ترمودینامیکی مناسب هستند که منجر به پلیمری با حفراتی می‌شود که به لحاظ ساختاری مناسب مولکول الگو می‌باشند. از سوی دیگر، اگر حلال از نظر ترمودینامیکی ضعیف باشد منجر به ایجاد حفراتی با ساختار نامناسب خواهد شد و مساحت ویژه پلیمر کم خواهد بود.
اگر چه نتایج گزینش و شناسایی مولکول‌ها با افزایش قطبیت حلالهای پروژن، تضعیف خواهد شد ولی باید تأکید کرد که در برخی از موارد برهمکنشهای به اندازه کافی قوی میان مونومر و مولکول الگو در حلال‌های نسبتاً قطبی مانند مخلوط متانول و آب گزارش شده است.
با در نظر گرفتن نقش دوگانه پروژن به عنوان حلال و عامل ایجاد کننده حفره، حلال در پلیمریزاسیون غیر کووالانسی باید به گونهای انتخاب گردد که به طور همزمان احتمال تشکیل کمپلکس بین مونومر عاملی و مولکول الگو را افزایش دهد. بر این اساس، ما نیاز به حلالهای غیر قطبی و بدون پروتون داریم که اینها حلالهایی هستند که پیوند هیدروژنی در آن‌ها پایدار است.
در واکنش‌هایی که نیروهای آب گریز، پیش برنده ایجاد کمپلکس هستند استفاده از آب به عنوان حلال مناسب خواهد بود.
2ـ2 انواع پلیمرهای قالب مولکولی
پلیمرهای قالب مولکولی بر اساس نوع پیوندهای بر هم کنش کننده مولکول الگو(هدف)_مونومر پیش از آغاز پلیمریزاسیون به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
1_پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی
2_پلیمرهای قالب مولکولی نیمه کووالانسی
3_پلیمرهای

مطلب مشابه :  پایان نامه با موضوعاسترس، تغییرات، افزایش

دیدگاهتان را بنویسید