포스 포의 향상된 농축을위한 거대 다공성 고분자 모노리스에 다공성 조정 폴리머 코팅의 제조
Summary
A procedure for the preparation of porous hybrid separation media composed of a macroporous polymer monolith internally coated by a high surface area microporous coordination polymer is presented.
Abstract
We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous polymer monoliths. The developed approach is based on the preparation of a macroporous polymer containing carboxylic acid functional groups and the subsequent step-by-step solution-based controlled growth of a layer of a porous coordination polymer on the surface of the pores of the polymer monolith. The prepared metal-organic polymer hybrid has a high specific micropore surface area. The amount of iron(III) sites is enhanced through metal-organic coordination on the surface of the pores of the functional polymer support. The increase of metal sites is related to the number of iterations of the coating process.
The developed preparation scheme is easily adapted to a capillary column format. The functional porous polymer is prepared as a self-contained single-block porous monolith within the capillary, yielding a flow-through separation device with excellent flow permeability and modest back-pressure. The metal-organic polymer hybrid column showed excellent performance for the enrichment of phosphopeptides from digested proteins and their subsequent detection using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. The presented experimental protocol is highly versatile, and can be easily implemented to different organic polymer supports and coatings with a plethora of porous coordination polymers and metal-organic frameworks for multiple purification and/or separation applications.
Introduction
다공성 배위 고분자 (의 PCP)는 비정질 또는 결정질 일 수있다 1-3 1, 2 또는 3 차원으로 연장되는 조정 엔티티 반복 유기 리간드에 의해 연결된 금속 중심에 기초한 배위 화합물이다. 최근에, 다공성 물질이 클래스는 그들의 높은 다공성, 넓은 화학 가변성, 및 안정성으로 널리 주목 받고있다. 의 PCP는 가스 저장, 가스 분리 및 촉매 3-6, 매우 최근의 PCP의 분석 애플리케이션 제 7 기술되었다을 포함한 다양한 애플리케이션에 대해 탐구되어왔다.
때문에 강화 화학 기능과 높은 기공율의 PCP 정제 공정 및 크로마토 그래피 분리의 개선을위한 그들의 엄청난 잠재적 대상으로되어 있고,이 항목에 관한 다수의 보고서가 7-13 발표되었다. 그러나,의 PCP의 성능 equivale에서 현재 사용하지 않는그들의 입자 또는 결정의 그들의 일반적으로 불규칙한 모양의 형태학에 의한 이러한 고체의 충전 층에서 큰 입자 간 공극을 통해 빠르게 확산 가능성이 기존의 크로마토 그래피 재료와 NT 수준. 이 불규칙하게 분산 포장 낮은 예상보다 성능뿐만 아니라 높은 열 배압 및 바람직하지 않은 피크 모양 형태학 14, 15로 연결됩니다.
입자 간 공극을 통해 빠르게 확산의 문제를 해결하고 부수적 분석 애플리케이션의 PCP의 성능을 향상시키기 위하여, 거대 기공의 표면에 PCP를 포함하는 거대 다공성 중합체 모노리스 (16)에 기초하여 복합 재료의 개발하고자 것이 바람직하다. 고분자 모노리스 패킹 비드 성공적 여러 C 상용화되어 가장 효율적인 대안들 중 하나를들을 수있는, 그들의 구멍을 통해 대류 흐름을 유지할 수 단일 피스 재료 자체 포함 된 ompanies (17, 18). 다공성 중합체는 일반적으로 모노리스 단량체의 중합, 전형적으로 유기 용매의 혼합물이다 이진 포로 겐의 존재 하에서 가교제에 기초한다. 얻어진 재료는 모 놀리 microglobular 구조 및 높은 다공성 및 유동 투과도.
간단한 방법은 PCP를 함유하는 중합체 단일체 모노리스의 중합 혼합물의 PCP 합성 된 상태의 직접 첨가에 기초 제조 이들 재료를 통합한다. 결과의 PCP이 방식은 주로 최종 14,15 재료의 상기 어플리케이션에 대해 활성 인 고분자 지지체 내에 매립되는 것은 아니다. 다른 합성 방법이 명확하게, 예를 들면, 결정에 포함 된 기공의 대부분이 중합체 모노리스의 거대에서 액세스의 PCP, 또는 결정 성 금속 – 유기 프레임 워크 (MOFs는)의 균일 한 필름을 개발하기 위해 필요하다.
t "> 여기서 우리는 쉽게 구현 될 수의 PCP의 부착에 적합한 작용기를 가진 거대 다공성 고분자 지지체에 기초한 유기 금속 중합체 복합 재료 (MOPH)의 제조를위한 간단한 프로토콜보고 급식 단일 관류 애플리케이션을위한 최적의 특성을 갖는 열 형식 -piece 중합체 모놀리스. 중합체 합성 절차가 간단 실온 용액 기반 뒤에 방법 19-20 모노리스의 공극의 내부 표면 상에 코팅 PCP 성장. 첫 번째 예로서, 우리는 거대 다공성 폴리 (스티렌 – 디 비닐 벤젠 – 메타 크릴 산) 모노리스 내의 철 (III) 벤젠 (FeBTC) 배위 고분자 필름의 제조를 기술한다. 이 방법은 벌크 분말의 제조뿐만 아니라, 캐 필러 리 컬럼을위한 효과적이고 설명은 다른 프로토콜의 PCP에게 용이하게 구현 가능하다. 유동 throu위한 기능성 재료로서 MOPHs의 전위의 예로서GH 응용 프로그램, 우리는 센터가 철에 포스 포의 결합 친화력을 악용 소화 단백질 혼합물에서 포스 포 농축 (III) 철의 고밀도 코팅을 포함하는 개발 FeBTC MOPH을 적용 (III). 개발 된 프로토콜 (21)는 세 가지 주요 부분 : 상기 거대 다공성 유기 고분자 모노리스 지원 준비; 모노리스의 기공의 표면에 코팅 PCP의 성장; 포스 포의 농축을위한 응용 프로그램입니다.Protocol
Representative Results
Discussion
원래 고분자 모노리스는 금속에 결합 할 수 카르 복실 작용기를 포함하고 있습니다. 원래 소재에 초기 금속 자리 코디 우리 미다 네트워크 정형 추가적인 금속 자리의 숫자를 통합 PCP 코팅 (도 1a)을 성장할 수있다. 이것은 고정 된 금속 이온 친 화성 크로마토 그래피 (IMAC) 기술과 같은 금속의 종 관련된 추출 또는 정제 과정, 매력적인 제시된 MOPH 재료를 만든다. 포스 포의 농축 용 캐 ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work has been performed at the Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory and supported by the Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, Scientific User Facilities Division of the US Department of Energy, under Contract No. DE-AC02–05CH11231. The financial support of F.M. by a ME-Fulbright fellowship and A.S. by Higher Education Commission of Pakistan are gratefully acknowledged.
Materials
| Polyimide-coated capillaries | Polymicro Technologies | TSP100375 | 100 μm i.d. |
| 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 98% | Sigma-Aldrich | 440159 | |
| Styrene, 99% | Sigma-Aldrich | W323306 | Technical grade |
| Divinylbenzene, 80% | Sigma-Aldrich | 414565 | |
| Methacrylic acid, 98% | Mallinckrodt | MK150659 | |
| Toluene, ≥99.5% | EMD chemicals | MTX0735-6 | |
| Isooctane, ≥99.5% | Sigma-Aldrich | 650439 | |
| 2,2'-azobisisobutyronitrile, 98% | Sigma-Aldrich | 441090 | |
| Aluminium oxide (basic alumina) | Sigma-Aldrich | 199443 | |
| Iron (III) chloride hexahydrate, 97% | Sigma-Aldrich | 236489 | |
| 1,3,5-benzenetrycarboxylic acid, 95% | Sigma-Aldrich | 482749 | |
| Acetonitrile, ≥99.5% | Sigma-Aldrich | 360457 | |
| Ammonium bicarbonate, ≥99.5% | Sigma-Aldrich | 9830 | |
| Trifluoroacetic acid, ≥99% | Sigma-Aldrich | 302031 | |
| Ethanol, ≥99.8% | Sigma-Aldrich | 2854 | |
| Iodoacetamide, ≥99% | Sigma-Aldrich | I1149 | |
| Dithiothreitol, ≥99% | Sigma-Aldrich | 43819 | |
| Monobasic sodium phosphate dihydrate, ≥99% | Sigma-Aldrich | 71505 | |
| Dibasic sodium phosphate dihydrate, ≥99% | Sigma-Aldrich | 71643 | |
| Phosphoric acid, ≥85% | Sigma-Aldrich | 438081 | |
| 2,5-dihydroxybenzoic acid, ≥99% | Sigma-Aldrich | 85707 | |
| Trypsin | Sigma-Aldrich | T8003 | Bovine pancreas |
| β-casein | Sigma-Aldrich | C6905 | Bovine milk |
| ZipTip pipette tips | Merck Millipore | ZTC18S096 | C18 resin |
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