In situ synthesis and dynamic simulation of molecularly imprinted polymeric nanoparticles on a micro-reactor system

分散性 分子印迹聚合物 纳米颗粒 材料科学 分子印迹 原位 聚合物 纳米技术 试剂 化学工程 选择性 化学 有机化学 高分子化学 催化作用 工程类 复合材料
作者
Özgecan Erdem,Ismail Eş,Yeşeren Saylan,Maryam Atabay,Murat Alp Güngen,Kadriye Ölmez,Adi̇l Deni̇zli̇,Fatih İnci
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:19
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40413-8
摘要

Current practices in synthesizing molecularly imprinted polymers face challenges-lengthy process, low-productivity, the need for expensive and sophisticated equipment, and they cannot be controlled in situ synthesis. Herein, we present a micro-reactor for in situ and continuously synthesizing trillions of molecularly imprinted polymeric nanoparticles that contain molecular fingerprints of bovine serum albumin in a short period of time (5-30 min). Initially, we performed COMSOL simulation to analyze mixing efficiency with altering flow rates, and experimentally validated the platform for synthesizing nanoparticles with sizes ranging from 52-106 nm. Molecular interactions between monomers and protein were also examined by molecular docking and dynamics simulations. Afterwards, we benchmarked the micro-reactor parameters through dispersity and concentration of molecularly imprinted polymers using principal component analysis. Sensing assets of molecularly imprinted polymers were examined on a metamaterial sensor, resulting in 81% of precision with high selectivity (4.5 times), and three cycles of consecutive use. Overall, our micro-reactor stood out for its high productivity (48-288 times improvement in assay-time and 2 times improvement in reagent volume), enabling to produce 1.4-1.5 times more MIPs at one-single step, and continuous production compared to conventional strategy.

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