Ứng dụng polymer đánh dấu phân tử trong sắc ký lỏng hiệu năng cao và chiết pha rắn

 Polyme đánh dấu phân tử (MIP – Molecularly imprinted polymers)

MIP là polymer được tạo ra bằng kỹ thuật đánh dấu có thể tương tác chọn lọc với phân tử mẫu. Với tính chọn lọc, độ ổn định cao, dễ chế tạo và giá thành rẻ, thiết kế và tổng hợp các MIP đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong những năm gần đây. Ngoài việc tạo ra các MIP có khả năng nhận biết tương đương hệ thống tự nhiên được ứng dụng phân phối thuốc trong cơ thể, tạo ra các cảm biến hóa học, các kháng thể và thụ thể sinh học nhân tạo; MIPs còn rất hữu ích khi ứng dụng vào các phương pháp phân tích để tách các mẫu phức tạp.

MIP dựa trên sự hình thành phức hợp giữa một chất phân tích làm phân tử khuôn mẫu (template), các monomer chức năng (functional monomer), chất liên kết chéo (cross-linker) và chất hởi tạo (initiator). Sau quá trình trùng hợp với điều kiện thích hợp, phân tử khuôn mẫu được loại bỏ khỏi polymer tạo thành MIP với các vị trí nhận dạng cụ thể phù hợp với hình dạng, kích thước với phân tử khuôn mẫu (Hình 1). Thông thường, MIP nhân dạng phân tử khuôn mẫu qua các liên kết như liên kết hydro, lưỡng cực – lưỡng cực, tương tác ion giữa phân tử mẫu và các nhóm chức năng hiện diện trong MIP. Do đó, MIP nhận diện và liên kết các phân tử mẫu một cách chọn lọc. Hình dạng và các đặc tính hóa học của các MIP tạo ra có thể được kiểm tra bằng các kỹ thuật như phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kỹ thuật Brunauer, Emmett và Teller (BET),…

Hình 1. Sơ đồ tổng hợp MIP

Ứng dụng

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Các MIP thường được sử dụng như là pha tĩnh bất đối (MIP-CSP) trong HPLC để tách các đồng phân quang học trong hỗn hợp racemic. Các MIP sau khi được tổng hợp sẽ được nhồi vào cột thép không rỉ hoặc thực hiện phản ứng trùng hợp trực tiếp trong cột thép không rỉ (monolithic MIP) hoặc tạo thành màng (molecularly imprinted membrane). Đồng phân quang học nào có hình dạng và kích thước phù hợp với MIP sẽ bị lưu giữ lâu hơn trong cột nên có thể tách ra khỏi đồng phân kia. Năm 1985, nhóm nghiên cứu Mosbach đã kết hợp MIP với kỹ thuật sắc ký lỏng để tách các dẫn xuất của amino acid. Kể từ đó, MIP đã trở nên phổ biến như là pha tĩnh bất đối trong HPLC.

Hình 2. Cơ chế tách hỗn hợp racemic với MIP-CPS bằng HPLC

Chiết pha rắn (SPE)

SPE là một kỹ thuật chiết suất dựa trên sự phân bố của các chất phân tích giữa một pha tính là pha rắn và pha động là pha lỏng, khí hoặc lỏng siêu tới hạn. SPE là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi trong xử lý mẫu do dễ tự động hóa, linh hoạt, tiết kiệm dung môi. Sử dụng MIP làm pha tĩnh có tính chọn lọc cao trong SPE (MIP-SPE) làm tăng khả năng làm sạch mẫu và làm giàu mẫu hơn so với các pha tĩnh thông thường. Nguyên tắc của MIP-SPE cũng bao gồm bốn bước chính như SPE thông thường: hoạt hóa cột, nạp mẫu, rửa các chất không quan tâm và rửa giải chất mục tiêu (Hình 3).

Hình 3. Nguyên tắc của MIP-SPE Rutin

MIP-SPE có thể được dùng làm tiền cột HPLC hoặc kết hợp trực tiếp với các hệ thống phân tích như HPLC, điện di mao quản (CE),… giảm đáng kể thời gian xử lý mẫu, giảm sự hao hụt của chất phân tích và nguy cơ nhiễm bẩn.

Hình 4. Tiền cột MIP-SPE cho cột phân tích HPLC

Tổng hợp

Nguyễn Thị Như Ngọc

Tài liệu tham khảo

1. Giuseppe Vasapollo et al. (2011), “Molecularly Imprinted Polymers: Present and Future Prospective”, J. Mol. Sci., 12, pp. 5908-5945
2. Ming Zhao, Guijun Shen (2015), “The Application of Molecularly Imprinted Polymers”, Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 3, pp. 87-89
3. Sha Yang et al. (2016), “Molecularly Imprinted Polymers for the Identification and Separation of Chiral Drugs and Biomolecules”, Polymers, 8, 216