توسعه کامپوزیتهای پلیمری ساخته شده ازپلیمرهای قالبمولکولی با تلفیق آنها با چارچوبهای آلی–کووالانسی و فلز-آلی برای کاربردهای زیستمحیطی، علوم پزشکی و ایمنی غذایی
الموضوعات : پلیمرها در انرژی و کاربردهای بهداشتی و محیطیزهرا سلیمی بروجنی 1 , بنت الهدی حسینیان 2 , میلاد غنی 3
1 - دانشگاه مازندران
2 - دانشگاه مازندران
3 - دانشگاه مازندران
الکلمات المفتاحية: پلیمرهای با قالبمولکولی, چارچوبهای فلز–آلی, چارچوبهای آلی–کووالانسی, کامپوزیتها و آمادهسازی نمونه,
ملخص المقالة :
بهکارگیری جاذبهایی با ساختارهای جدید و مهندسیشده، با قابلیت برقراری ارتباط اختصاصی با گونه هدف و دامنه کاربرد گسترده، رویکردی نوآورانه و کارآمد در روشهای تجزیهای خصوصا با کاربردهای زیست محیطی، بهشمار میآید. فناوریهای آمادهسازی نمونه مبتنی بر پلیمرهای با قالبمولکولی، این پتانسیل را دارند که بخش عمدهای از الزامات یک سیستم ایدهآل آمادهسازی نمونه را برآورده کنند. با این حال، به دلیل برخی محدودیتها و کاستیهای ذاتی، همچنان تردیدهایی در مورد بهرهوری و قابلیت کاربرد عملیMIPهای متداول وجود دارد. ادغام MIPها با مواد عملکردی پیشرفته، نهتنها راهکار مؤثری برای رفع این چالشها فراهم میکند، بلکه دامنه کاربرد این کامپوزیتها را بهطور چشمگیری گسترش میدهد. این مقاله، مروری به بررسی تازهترین پیشرفتها در راهبردهای سنتز و کاربردهای کامپوزیتهای مبتنی بر چارچوبهای فلز–آلی (MOFs) و چارچوبهای آلی–کووالانسی (COFs) در تکنیکهای مختلف آمادهسازی نمونه میپردازد. برای این منظور، ایتدا مقدمه ای در خصوص چارچوب های فلز-آلی و آلی-کوالانسی مطرح خواهد شد. افزون بر این، ویژگیهای خاصMIPها مرور شده و خصوصیات ساختاری و عملکردیMOFها وCOFها بهعنوان جاذبهای پیشرفته مورد بحث قرار میگیرد. در ادامه، جدیدترین دستاوردها در طراحی و ساخت کامپوزیتهای MIP مبتنی بر MOF و COF با تأکید بر کاربردهای عملی آنها جمعبندی شده و در پایان، چالشها و چشماندازهای آینده برای توسعه روشهای تجزیهای مبتنی بر این مواد تشریح میگردد.
[1] Qin H, Liu H, Liu Y, Di S, Bao Y, Zhai Y, Zhu S. Recent advances in sample preparation and chromatographic analysis of
pharmaceuticals and personal care products in environment. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 164, 117112 ,2023. [2] Wen Y, Sun D, Li J, Ostovan A, Wang X, Ma J, You J, Muhammad T, Chen L, Arabi M. The metal-and covalent-organic frameworks-based molecularly imprinted polymer composites for sample pretreatment. TrAC Trends in Analytical Chemistry,
178, 117830 ,2024. [3] Boontongto T, Santaladchaiyakit Y, Burakham R. Biomass waste-derived magnetic material coated with dual-dummy-template molecularly imprinted polymer for simultaneous extraction of organophosphorus and carbamate pesticides. Food
Chemistry, 441, 138325 ,2024. [4] Sun D, Song Z, Zhang Y, Wang Y, Lv M, Liu H, Wang L, Lu W, Li J, Chen L. Recent advances in molecular-imprinting-based solid-phase extraction of antibiotics residues coupled with chromatographic analysis. Frontiers in Environmental Chemistry,
2, 703961 ,2021. [5] Li S, Ma J, Ji X, Ostovan A, Li J, Yu J, Wang X, Sun X, Chen L. Nitrogen-doped metal-organic framework derived porous carbon/polymer membrane for the simultaneous extraction of four benzotriazole ultraviolet stabilizers in environmental
water. Journal of Chromatography A, 1695, 463929 ,2023. [6] Cheng J, Ma J, Li S, Wang Q, Lv M, Li J, Wang X, Wang H, Chen L. The covalent organic framework based nylon membrane extraction coupled with UHPLC-MS/MS for highly efficiency determination of hexabromocyclododecanes in environmental
water. Journal of Hazardous Materials, 451, 131191 ,2023. [7] Elattar RH, El-Deen AK. Porous material-based QuEchERS: Exploring new horizons in sample preparation. TrAC Trends in
Analytical Chemistry, 172, 117571 ,2024. [8] Chen D, Zhao X, Jing X, Zhao R, Zhu G, Wang C. Bio-inspired functionalization of electrospun nanofibers with anti-
biofouling property for efficient uranium extraction from seawater. Chemical Engineering Journal, 465, 142844 ,2023. [9] Zhang N, Zhang N, Xu Y, Li Z, Yan C, Mei K, Ding M, Ding S, Guan P, Qian L, others. Molecularly imprinted materials for
selective biological recognition. Macromolecular rapid communications, 40, 1900096 ,2019. [10] Mahon CS, Fulton DA. Mimicking nature with synthetic macromolecules capable of recognition. Nature chemistry, 6, 665–
72 ,2014. [11] Huang Y, Li Y, Wu Y, Huang X. Computer-aided design-based green fabrication of magnetic molecularly imprinted nanoparticles for specific extraction of non-steroidal anti-inflammatory drugs. Chemical Engineering Journal, 452, 139440
,2023. [12] Gu Z, Guo Z, Gao S, Huang L, Liu Z. Hierarchically structured molecularly imprinted nanotransducers for truncated HER2-
targeted photodynamic therapy of therapeutic antibody-resistant breast cancer. ACS nano, 17, 10152–63 ,2023. [13] Zangiabadi M, Bahrami F, Ghosh A, Yu H, Agrahari AK, Chen X, Zhao Y. Synthetic Catalysts for Selective Glycan Cleavage
from Glycoproteins and Cells. Journal of the American Chemical Society, 146, 4346–50 ,2024. [14] Arabi M, Ghaedi M, Ostovan A. Development of a lower toxic approach based on green synthesis of water-compatible molecularly imprinted nanoparticles for the extraction of hydrochlorothiazide from human urine. ACS Sustainable Chemistry
\& Engineering, 5, 3775–85 ,2017. [15] Li P, Liu Z. Glycan-specific molecularly imprinted polymers towards cancer diagnostics: merits, applications, and future
perspectives. Chemical Society Reviews, 53, 1870–91 ,2024. [16] Wang JL, Zhang CY, Li X, Wang XD, Cao M, Asami T, Xiong XH, Chen JS, Lu YC. “UV-driven self-cleaning” magnetic molecularly imprinted absorbents coupled with LTP-MS and LC-TQ-MS for rapid high-throughput screening and quantification of organophosphorus pesticides in agro-products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 71, 7891–903
,2023. [17] Peng Y, Sanati S, Morsali A, Garc\’\ia H. Metal--organic frameworks as electrocatalysts. Angewandte Chemie International
Edition, 62, e202214707 ,2023. [18] Lahcen AA, Surya SG, Beduk T, Vijjapu MT, Lamaoui A, Durmus C, Timur S, Shekhah O, Mani V, Amine A, others. Metal--organic frameworks meet molecularly imprinted polymers: insights and prospects for sensor applications. ACS Applied
Materials \& Interfaces, 14, 49399–424 ,2022. [19] Wang L, Yu J, Wang X, Li J, Chen L. Molecular imprinting-based nanocomposite adsorbents for typical pollutants removal.
Journal of Hazardous Materials Letters, 4, 100073 ,2023. [20] Lee G, Yoo DK, Ahmed I, Lee HJ, Jhung SH. Metal-organic frameworks composed of nitro groups: Preparation and
applications in adsorption and catalysis. Chemical Engineering Journal, 451, 138538 ,2023. [21] Lai H, Li G, Zhang Z. Advanced materials on sample preparation for safety analysis of aquatic products. Journal of
Separation Science, 44, 1174–94 ,2021. [22] Wu X, Chen X, Zhong G, Chen C, Cai C. A novel Wulff-type boronate acid-functionalized magnetic metal-organic framework imprinted polymer for specific recognition of glycoproteins under physiological pH. Journal of Separation Science,
43, 3785–92 ,2020. [23] Zhang Y, Zhao Y-G, Muhammad N, Ye M-L, Zhu Y. Ultrasound-assisted synthesis of clover-shaped nano-titania functionalized covalent organic frameworks for the dispersive solid phase extraction of N-nitrosamines in drinking water.
Journal of Chromatography A, 1618, 460891 ,2020. [24] Zhao Q, Zhang H, Zhao H, Liu J, Liu J, Chen Z, Li B, Liao X, Regenstein J Mac, Wang J, others. Strategy of fusion covalent organic frameworks and molecularly imprinted polymers: a surprising effect in recognition and loading of cyanidin-3-O-
glucoside. ACS Applied Materials \& Interfaces, 12, 8751–60 ,2020. [25]
Xiao Y, Zhang Z, Yin S, Ma X. Nanoplasmonic biosensors for precision medicine. Frontiers in Chemistry, 11, 1209744 ,2023. [26] Firoozichahak A, Rahmani A, Mehregan F, Rahimpoor R. Sensitive and selective magnetic dispersive microextraction of diazinon from urine samples by molecularly imprinted polymer based on core--shell metal--organic frameworks. Journal of
Chromatography B, 1207, 123364 ,2022. [27] Han Y, Yang W, Luo X, He X, Zhao H, Tang W, Yue T, Li Z. Carbon dots based ratiometric fluorescent sensing platform for
food safety. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 62, 244–60 ,2022. [28] Hatamluyi B, Sadeghian R, Malek F, Boroushaki MT. Improved solid phase extraction for selective and efficient quantification of sunset yellow in different food samples using a novel molecularly imprinted polymer reinforced by Fe3O4@
UiO-66-NH2. Food Chemistry, 357, 129782 ,2021. [29] Zhao Q, Zhang H, Zhao H, Zhu H, Liu J, Li B, Li M, Yang X. Construction of a biomimetic receptor based on hydrophilic multifunctional monomer covalent organic framework molecularly imprinted polymers for molecular recognition of cyanidin-
3-O-glucoside. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 71, 18024–36 ,2023. [30] Huang Y, Wang R. Highly selective separation of H 2 S and CO 2 using a H 2 S-imprinted polymers loaded on a polyoxometalate@ Zr-based metal--organic framework with a core--shell structure at ambient temperature. Journal of
Materials Chemistry A, 7, 12105–14 ,2019.