CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN VỀ LĨNH vực NGHIÊN cứu 1.1 Polymer in dấu phân tử (MIP) 1.1 Lịch sử phát triển Polymer in dâu phân tử (molecularly imprinted polymers-MIPs) là loại vật liệu polymer tổng hợp có khả năng nhận biết đặc biệt về hình dạng, kích thước và các nhóm chức đối với một loại phân tử, liên quan đến một cơ chế tương tác dựa trên nhận dạng phân từ [25, 26], Bởi vì các vị trí nhận biết được thiết kế riêng cho mục tiêu phân tích, chi phí thấp và tuổi thọ cao, MIPS [27-31] đã được xác định là sự thay the hiệu quả cho các thụ the tự nhiên (ví dụ như kháng thể) trong xét nghiệm hóa học hoặc câm biến. Vật liệu MIPS có thể hiểu giống như chất hấp phụ trong kỹ thuật chiết pha rắn (solid phase extraction-SPE). Tuy vậy, MIPs có thề nhận biết thông qua liên kết đặc trung với phân tử cần xác định trong hồn họp nhiều chất khác nhau. Trước đây SPE là chất hấp phụ dùng để làm sạch, thì MIPs chọn lọc hơn cho phép rửa giải chất cần phân tích mà không rửa giải các chất đồng rửa giải khác.
Kỹ thuật in dấu phân tử được nồ lực thực hiện đầu tiên vào năm 1949 bằng cách in dấu thuốc nhuộm lên siligel [32], Tuy nhiên, kỹ thuật này vẫn chưa thành công cho đến nửa đầu những năm 70, việc in dấu thành công lên các polymer tống hợp đã làm cho MIPS trở nên phố biến không ngừng trong những năm trở lại đây. Hiện nay, MIPS đang được tập trung nghiên cứu nhiều và có tương lai rất hứa hẹn 1.2 Sơ lưọ c về MIPS Quá trình tống hợp MIPS thông thường bao gồm phân tử mầu (template), monomer, chất nối mạch (crosslinkers), chất khơi mào cho quá trinh polymer hóa (initiator) và dung môi. Phương pháp in dấu phân tử bao gồm quá trình polymer hóa monomer, tạo các liên kết nối chéo xung quanh phân tử temple. Cuối cùng là quá trình rửa giải template đề lại cái vị trí trống trên nền polymer với hình dạng và kích thước của phân tử template (Hình 1.
7 Thông thường, MIPs nhận dạng phân từ khuôn mầu qua các liên kết như liên kết hydro, lường cực - lường cực, tương tác ion giữa phân từ mầu và các nhóm chức năng hiện diện trong MIPS. Do đó, MlPs nhận diện và liên kết các phân từ mẫu một cách chọn lọc. Hình dạng và các đặc tính hóa học của các MIPS tạo ra có thề được kiểm tra bằng các kỹ thuật như phổ cộng hương từ hạt nhân (NMR), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-1R), kính hiến vi điện từ quét (SEM), kỹ thuật Brunauer, Emmett và Teller (BET). Imprinted Self-assembly material Hình 1.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp M1P ưu điêm, nhược đi êm và ứng dụng cùa MIP.
❖ Ưu điểm: Tính ái lực cao và chuyên biệt với từng phân tử template. Tính chọn lọc cao. Độ ổn định hóa học cao. Có thể tái sử dụng nhiều lần.
Chi phí thấp. ❖ Nhược điếm: Thời gian tổng hợp lâu. Phải khảo sát điêu kiện tôi ưu cho từng loại MIP. ❖ ú’ng dụng của MIP: Xử lý mẫu: chiết pha rắn.
8 Trong cảm biến sinh học và hóa học. Lĩnh vực: thực phẩm, môi trường, sinh học. Đặc biệt trong lĩnh vực y học, điều chế thuốc. Các lĩnh vực phân tích khác.
Có hai loại tương tác giữa phân tử mâu và các monomer: tương tác cộng hóa trị và tương tác không cộng hóa trị. Loại liên kết cộng hóa trị được báo cáo bởi Wulff và cộng sự, tạo ra các liên kết như ester, và rất ổn định [33], Loại thứ hai lần đầu tiên được báo cáo bởi Haupt bằng tương tác tĩnh điện và liên kết hydro, tương tác này yếu và một lượng lớn monomer chức năng được ghép ngầu nhiên trong nen polymer tạo thành [34], Kỹ thuật tương tác không cộng hóa trị được ưu tiên sử dụng vì lý do được thực hiện dễ dàng, sau đó loại bỏ mầu được thực hiện đơn giãn bằng cách chiết xuất liên tục [35], Các tương tác không cộng hóa trị cũng có thể được nghiên cứu bằng các tính toán cơ học lượng tử, ví dụ như trong killing lý thuyết chức năng mật độ (DFT), nghiên cứu năng lượng liên két giữa phân tử mầu và polymer/copolyme, bởi vì nhiều nghiên cứu đã chì ra rằng liên kết hydro và tương tác tĩnh điện anh hường đến các hiệu ứng vĩ mô [36-38], 1.2 Giới thiệu chung về chloramphenicol (CAP) 1.1 Cấu trúc, tính chat CAP^n đầu tiên được phân lập từ Streptomyces venezuelae vào những năm 1940, CAP ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp protein cùa nhiều vi khuan gram âm và gram dương và có tác dụng gây độc cho người. Các tác dụng độc hại khác là do nhóm CHCL ở vị trí alpha với nhóm carbonyl; carbon này de dàng trải qua sự thay thế bằng các nucleophile như các protein được tìm thấy trên protein. 9 OH OH Hình 1.2 Cấu trúc hóa học cùa CAP Hình 1.3 Cấu trúc 3D của CAP.
CAP là một hợp chât clo hữu cơ diol, C-nitro và carboxamide mà trong đó acetamide thay thế dichloro có chứa vòng nitrobenzene, một liên kết amide và hai chức năng rượu. Nó có khả năng của một chất chất chống vi trùng, thuốc kháng khuẩn, chất ức chế tổng hợp protein, chất chuyến hóa Escherichia Coli. CAP có danh pháp quốc tế là 2,2-dichloro-N- [1,3-dihydroxy-l-(4- nitrophenyl) propan-2-yl] acetamide, có công thúc phân từ là Cl 1H12CI2N2O5 (Hình 1. cấu trúc phân tử CAP được mô tả trong (hình 1.
CAP có các mã ATC là J01B A01; D06AX02; D10AF03; G01AA05; S01AA01; S02AA01, SO3AAO8.1 Tính chất của CAP 0 , Tính chất Thông tin Tài liệu tham khảo Budavari et al. 1996, Khối lượng phân tử 323.1322 g/mol Chemfinder 2000 Trắng xám hoặc trắng Budavari et al. CRC Màu sắc vàng 1998, Chemfinder 2000 Đắng HSDB 1995 Vị Budavari et al. 1996, Rắn Trạng thái vật lý Chemfinder 2000 Budavari et al.
1996, Nhiệt độ nóng chảy 150.5°c HSDB 1995 Trung tỉnh đối với giấy HSDB 1995 pH quỳ Áp suất bay hơi 1.73 10'12 mmHg HSDB 1995 Thời gian bán hủy trong 1.6 giờ HSDB 1995 cơ thể người 11 Bảng 1.2 Tính tan của CAP 0 Tính chất Thông tin Tài liệu tham khảo Nước 25°c Tan ít, 2.5 mg/Ml Chemfinder 2000, HSDB 1995 Propylen glycol 150.8 mg/Ml HSDB 1995 50% Acetamit 5% HSDB 1995 Chlorofom Tan HSDB 1995 Methanol Tan tốt HSDB 1995 Etanol Tan tốt HSDB 1995 Butanol Tan tốt HSDB 1995 Etyl acetat Tan tốt HSDB 1995 Axeton Tan tốt HSDB 1995 Ete Tan HSDB 1995 Benzen Không tan HSDB 1995 Ete dầu hỏa Không tan HSDB 1995 Dầu thực vật Không tan HSDB 1995 Tính ôn định: sau khi pha với nước vô trùng đê tiêm, thuôc tiêm natri succatine chloramphenicol chứa 100 mg CAP mồi ml có độ pH 6.0 và ồn định trong 30 ngày ờ nhiệt độ phòng. Không nên sử dụng các dung dịch đục của CAP succinate [39], Dung dịch trung tính và axit ổn định khi đun nóng [40], CAP ổn định trong vài năm ở nhiệt độ phòng. CAP đặc biệt ổn định ở pH khá cao, mặc dù nó bị phá hủy ở độ pH vượt quá 10. Hòa tan trong nước cất, nó có thể chịu được sôi trong 5 giờ [41], CAP thế hiện tính ổn định cao khi ờ trạng thái rắn dưới dạng thuốc hoặc ớ dạng bào ÍÍĨ.T* ™^z^7^^^^ í áp dụng các biện pháp báo quàn hợp lý bơi ngăn chặn việc tiêp xúc quá nhiêu với ánh sáng hoặc độ ấm [42], 12 Tính phân hủy: Khi đun nóng đế phân hủy, nó thải ra khói nitơ oxit và clorua rất độc hại [43], , E.
Tác dụng dược lý: CAP là kháng sinh, ban đâu được phân lập từ Streptomyces venezuelae, ngày nay được sán xuất bằng phương pháp tổng hợp. CAP thường có tác dụng kìm khuấn, nhung có thể diệt khuẩn ớ nồng độ cao hoặc đối với những vi khuẩn nhạy cảm cao [44], 1.2 Sán xuất CAP CAP được sàn xuât một cách tự nhiên từ Streptomyces venezuelae. Hiện nay nó được sản xuất theo phương thức tổng hợp hóa học năm 1948, CAP được sản xuất một cách thương mại hóa lần đầu tiên tại Hoa Kỳ. Được biết hiện nay đế sản xuất CAP người ta dùng phương pháp tổng hợp.
Streptomyces venezuelae phát triển nhanh chóng với glucose là nguồn carbon và năng lượng nhung không phát triển khi glucose được thay the bằng methyl a-glucoside. Thí nghiệm trong đó hỗn hợp glucose và methyl a-glucoside đã được sử dụng làm nguồn carbon trong nuôi cấy s. venezuelae chì ra rằng đường methyl hóa gây cản trở việc sử dụng glucose, tạo ra các điều kiện tăng trưởng hạn chế carbon. Điều đó gây ra sự giảm bài tiết các chất chuyển hóa có tính axit và tăng tỷ lệ cụ thể của tổng hợp CAP.
Nhìn chung, kết quả của các nghiên cứu chúng tỏ rằng CAP sản xuất có tương quan nghịch với tốc độ tăng trưởng [45], 13 Vật liệu dựa trên nền carbon 1.1 Graphene Graphene đại diện cho một lớp vật liệu carbon dựa trên một lớp đơn các nguyên tử carbon được sắp xếp ^ing một mạng lưới tổ ong. Dựagên các nguyên tử carbon lai hóa sp2, graphene đã thu hút được rất nhiêu sự chú ý trong nhũng năm gân đây vì các đặc tính độc đáo và đáng chú ý của nó, như khả năng dẫn điện rất tổt, diện tích bề mặt cực lớn và độ bền cơ học cao. Ngoài ra tính chất điện tử, quang học, nhiệt và điện hóa đã làm cho nó trờ thành một vật liệu phù hợp cho cảm biến điện hóa, vì graphene có độ nhiễu điện tử rất thấp. Graphene được sản xuất bằng một sổ phương 13 pháp như phân cắt vi cơ của than chì, lắng đọng hơi hóa học cùa hydrocarbon trên bề mặt kim loại chuyến tiếp.
Graphene đã thu hút sự chú ý bới vì cấu trúc hai chiều và tính chất đặc biệt của nó. Cấu trúc nano độc đáo của graphene hứa hẹn rất nhiều cho các ứng dụng tiềm năng trong vật liệu nano và công nghệ nano. Do các iẵ hạn của các phương pháp vật lý hiện có, các dạng graphene biến đổi hóa học có thể làm thay đổi tính chất của graphene. Cho đến nay, biến tính hóa học và chức hóa graphene đã tập trung vào cải thiện khả năng hòa tan trong cả nước và dung môi hữu cơ bang cách kết hợp graphene trong một vật liệu composite [46].2 Graphene oxide (GO) GO bao gồm một đơn lớp cùa graphene và thường được sản xuất bằng cách xử lý hóa học graphene thông qua quá trinh oxy hóa, sau đó phân tán và tách lớp trong nước hoặc dung môi hữu cơ thích hợp.
GO cũng có thể ^rợc sản xuất theo phương pháp Hummers [47,48], Sau khi được xử lý hóa học, GO có sự hiện diện của các loại nhóm chức chứa oxy khác nhau.