يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

توليف وتوصيف المواد الغروية Supramolecular

9.6K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/53934

⸱

أبريل 22, 2016

 ,  , 
1Laboratory of Macromolecular and Organic Chemistry, Eindhoven University of Technology, 2Laboratory of Chemical Biology, Eindhoven University of Technology, 3Laboratory of Physical Chemistry, Eindhoven University of Technology, 4Institute for Complex Molecular Systems, Eindhoven University of Technology

في هذه المقالة

ملخص

تم وصف بروتوكول لتخليق وتوصيف الغرويات المغلفة بشقوق فوق جزيئية. تخضع هذه الغرويات فوق الجزيئية للتجميع الذاتي عند تنشيط الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات المثبتة على السطح بواسطة ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

الملخص

التحكم في التجميع الغروي له أهمية قصوى لتطوير المواد الغروية الوظيفية ذات الخصائص الهيكلية والميكانيكية المصممة خصيصا للتطبيقات في الضوئيات وتوصيل الأدوية وتكنولوجيا الطلاء. نقدم هنا عائلة جديدة من اللبنات الأساسية الغروية ، الصاغية فوق الجزيئية ، والتي يتم التحكم في تجميعها الذاتي من خلال الوظيفية السطحية باستخدام جزء فوق جزيئي مشتق من البنزين -1،3،5-ثلاثي كاربوكساميد (BTA). تتفاعل BTAs هذه عبر روابط هيدروجينية اتجاهية وقوية وقابلة للانعكاس مع BTAs أخرى متطابقة. هنا ، يتم تقديم بروتوكول يصف كيفية إقران BTAs هذه بالغرويات وكيفية تحديد عدد مواقع الاقتران ، والتي تحدد تعدد التكافؤ للغرويات فوق الجزيئية. تظهر قياسات تشتت الضوء أن معامل انكسار الغرويات يكاد يكون متطابقا مع معامل المذيب ، مما يقلل بشدة من قوى فان دير فال بين الغرويات. قبل التنشيط الضوئي ، تظل الغرويات مشتتة جيدا ، حيث تم تجهيز BTAs بمجموعة قابلة للضوء تمنع تكوين الروابط الهيدروجينية. تعمل إزالة الحماية المتحكم فيها باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية على تنشيط الروابط الهيدروجينية قصيرة المدى بين BTAs ، مما يؤدي إلى التجميع الذاتي الغروي. تتم مراقبة التطور من الحالة المشتتة إلى الحالة العنقودية بواسطة الفحص المجهري متحد البؤر. يتم تحديد هذه النتائج بشكل أكبر عن طريق تحليل الصور باستخدام إجراءات بسيطة باستخدام ImageJ و Matlab. يوفر هذا الاندماج بين الكيمياء فوق الجزيئية والعلوم الغروية طريقا مباشرا نحو التجميع الغروي المستجيب للضوء والحرارة المشفر في الطبقة الأحادية المطعمة بالسطح.

المقدمة

المواد الغروية Mesostructured تجد تطبيق على نطاق واسع في مجال العلوم والتكنولوجيا، ونظم نموذج للدراسات الأساسية على المواد الذرية والجزيئية 1،2، والمواد الضوئية 3،4، كما نظم لتقديم الأدوية 5،6، والطلاء 7 و في الطباعة الحجرية لالزخرفة السطحية 8،9. منذ الغرويات كاره للمذيب هي مواد متبدل الاستقرار التي تجمع في نهاية المطاف لا رجعة فيه بسبب منتشرة في كل مكان فان دير فال التفاعلات، والتلاعب في الهياكل مستهدفة محددة أمر بالغ الصعوبة. وقد وضعت العديد من الاستراتيجيات للسيطرة الغروية التجميع الذاتي بما في ذلك استخدام المواد المضافة لضبط كهرباء 10،11 أو نضوب التفاعلات 12،13، أو المشغلات الخارجية مثل المغناطيسية 14 أو الكهربائية 15 حقلا. استراتيجية بديلة متطورة لتحقيق السيطرة على الهيكل، وديناميات وآليات هذه الأنظمة هي التي functionalization خفة دمجزيئات ح التفاعل من خلال القوات الخاصة والاتجاه. يقدم مدد الكيمياء مجموعة أدوات شاملة من جزيئات صغيرة العارضة، الاتجاه في مواقع محددة والتفاعلات بعد عكسها قوية، والتي يمكن التضمين في القوة التي كتبها قطبية المذيب ودرجة الحرارة والضوء (16). منذ درست ممتلكاتهم على نطاق واسع في معظم وفي الحل، هذه الجزيئات هي المرشحين جذابة لهيكلة مواد لينة إلى مراحل الغريبة بطريقة يمكن التنبؤ بها. وعلى الرغم من إمكانية واضحة لمثل هذا النهج المتكامل لتنظيم التجمع الغروية عن طريق مدد الكيمياء، هذه التخصصات نادرا ما ربطه لتكييف خواص المواد الغروية mesostructured 17،18.

منصة صلبة من الغرويات supramolecular يجب أن تتوفر ثلاثة شروط رئيسية. أولا، ينبغي أن يتم اقتران شاردة supramolecular تحت ظروف معتدلة لمنع التدهور. ثانيا، قوات السطحية في separatiإضافات أكبر من الاتصال المباشر يجب أن تهيمن عليها زخارف المربوطة، مما يعني أن الغرويات غير المصقول أن ما يقرب من التفاعل بشكل حصري عبر التفاعلات استبعاد الحجم. لذلك، يجب أن تكون مصممة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للالغرويات لقمع التفاعلات الأخرى الكامنة في النظم الغروية، مثل فان دير فال أو القوات كهرباء. ثالثا، يجب توصيف تسمح لإسناد لا لبس فيه الجمعية إلى وجود الأنصاف supramolecular. لتلبية هذه الشروط الثلاثة، وقد تم تطوير توليفة من خطوتين قوية من الغرويات supramolecular (الشكل 1A). في خطوة أولى، مسعور جسيمات السيليكا functionalized NVOC مستعدة للتشتت في الهكسان الحلقي. مجموعة NVOC يمكن المشقوق بسهولة، مما أسفر عن الجسيمات functionalized أمين. وتفاعل عالية من الأمينات يمكن مباشرة بعد functionalization مع شاردة supramolecular المطلوب باستخدام مجموعة واسعة من ظروف التفاعل خفيفة. هنا، نحن العلاقات العامةepare الغرويات supramolecular من functionalization من الخرز السيليكا مع الكحول ستياريلي والبنزين-1،3،5-tricarboxamide (BTA) مشتق 20. الكحول ستياريلي يلعب عدة أدوار هامة: أنه يجعل أليف العضو الغرويات ويدخل قصيرة المدى النفور الفراغية التي تساعد على الحد من التفاعل غير محددة بين الغرويات 21،22. يتم تخفيض قوى فان دير فال أكثر بسبب المباراة وثيقة بين معامل الانكسار من الغرويات والمذيبات 23. يتم إنشاء قصيرة المدى قوات سطح جذابة للضوء وthermoresponsive بإدماج س -nitrobenzyl محمية الاتفاقات التجارية الثنائية 20 يا -nitrobenzyl شاردة هي جماعة الصورة شطورة الذي يمنع تشكيل روابط هيدروجينية بين الاتفاقات التجارية الثنائية المجاورة عندما تدمج على الاميدات في discotics (الشكل 1B). على photocleavage التي كتبها ضوء الأشعة فوق البنفسجية، وBTA في حل غير قادرين على التعرف والتفاعل مع جزيئات BTA متطابقة من خلال ح 3 أضعافمجموعة السندات ydrogen، مع قوة ملزمة ذلك بقوة في درجة الحرارة تعتمد 17. منذ فان دير فال الجذب هي الحد الأدنى لستياريلي المغلفة جزيئات السيليكا في الهكسان الحلقي وكذلك الخفيفة ودرجة الحرارة مستقلة، يجب أن يكون التجمع الغروية احظ المحفزات متجاوبة BTA بوساطة.

يوضح هذا الفيديو مفصل كيفية توليف وتوصيف الغرويات supramolecular وكيفية دراسة على التجميع الذاتي على الأشعة فوق البنفسجية التشعيع بواسطة المجهر متحد البؤر. وبالإضافة إلى ذلك، بسيط بروتوكول تحليل الصور للتمييز singlets لالغروية من الغرويات تتجمع ولتحديد كمية المواد الغروية في مجموعات يقال. براعة استراتيجية الاصطناعية يسمح بسهولة تختلف حجم الجسيمات، والتغطية السطحية وكذلك شاردة ملزمة قدم، والذي يفتح آفاقا جديدة لتطوير عائلة كبيرة من اللبنات الغروية عن المواد المتقدمة mesostructured.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. توليف الأساسية قذيفة السيليكا الجسيمات

ملاحظة: تم تجميع جزيئات السيليكا وفقا للإجراءات التالية، والتي تقوم على أسلوب ستوبر 24،25.

  1. تجميع البذور السيليكا الفلورسنت
    1. حل 105 ملغ (0.27 ملمول) من فلوريسئين-ثيوسيانات في 5 مل من الايثانول.
    2. إضافة 100 ميكرولتر من (3-أمينو) triethoxysilane (APTES، 0.43 ملمول) إلى الحل السابق.
    3. يصوتن الحل خلال 5 دقائق والسماح لها رد فعل بين عشية وضحاها في ظل جو الأرجون في درجة حرارة الغرفة مع التحريك. يتم استخدام مجمع APTES-functionalized صبغ بغير طهور.
    4. في 1 لتر مستديرة أسفل مزيج قارورة 2.5 مل من APTES-functionalized صبغ مع 25 مل من الأمونيا (25٪ في الماء) و 250 مل من الايثانول.
    5. إضافة 10 مل من tetraethylorthosilicate (TEOS) تحت الغضروف المفصلي من خليط التفاعل السابق مع مساعدة من whil الزجاج ماصةه واثارة مع محرك مغناطيسي.
    6. وبالمثل، بعد 5 ساعة، إضافة 1.75 مل من آخر TEOS ويقلب الخليط بين عشية وضحاها في ظل جو الأرجون.
    7. صب التشتت إلى عدة 45 مل أنابيب.
    8. أنابيب الطرد المركزي (350 x ج، 30 دقيقة)، وإزالة طاف وإضافة 30 مل من الايثانول النقي في كل أنبوب. يصوتن التفرق جديدة لمدة 3 دقائق، وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لإزالة طاف. كرر هذه الخطوات الغسيل 3 مرات.
    9. الحفاظ على البذور الفلورسنت في الايثانول في تركيز من حوالي 13.6 ملغ / مل وفي الظلام (تجنب التعرض للضوء).
    10. إعداد البذور غير الفلورسنت باتباع نفس الإجراء حذف إضافة صبغة الفلورسنت.
      ملاحظة: بعد هذا الإجراء، يتم الحصول على بذور حوالي 100 نانومتر في دائرة نصف قطرها.
  2. تخليق جزيئات السيليكا الأساسية قذيفة
    1. ملء 1 لتر دورق كروي مع 51 مل من الايثانول و 17 مل من الماء منزوع الأيونات، 3.4 مل من الأمونيا (25٪ في الماء) و 4مل من تشتت البذور (54.4 ملغ من بذور الفلورسنت تقريبا).
    2. ملء حقنة بلاستيكية مع 5 مل من TEOS و 10 مل من الايثانول.
    3. ملء حقنة بلاستيكية ثانية مع 1.34 مل من الأمونيا (25٪ في الماء)، 3.4 مل من الماء منزوع الأيونات و 10.25 مل من الايثانول.
    4. ربط كل من الحقن إلى القارورة ذهابا وأسفل مع أنابيب بلاستيكية.
    5. تجهيز قارورة مع تدفق الأرجون ومحرك مغناطيسي. مدخل الأرجون يجب أن يكون بجانب مخرج الحقنة الثانية لتجنب الاتصال بين غازات الأمونيا من قطرات TEOS لمنع التنوي الثانوي.
    6. إضافة محتوى كل من الحقن في نفس الوقت في 1.7 مل / ساعة باستخدام مضخات تحوي مع التحريك الخليط. ضمان الحصول على السقوط قطرات حرة لتجنب الانزلاق على الجدران والتنوي بالتالي الثانوي.
    7. وقف إضافة بعد 7 ساعات للحصول الجسيمات الأساسية قذيفة من حوالي 300 نانومتر في دائرة نصف قطرها.
    8. صب محتويات القارورة إلى عدة 45 مل أنابيب.
    9. أنابيب الطرد المركزي (350 x ج، 30 دقيقة)، وإزالة طاف وإضافة 30 مل من الايثانول النقي في كل أنبوب. يصوتن تشتت الجديد لمدة 3 دقائق، وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لإزالة طاف. كرر هذه الخطوات الغسيل 3 مرات.
    10. إبقاء الجزيئات الأساسية قذيفة في الإيثانول وفي الظلام (تجنب التعرض للضوء).
    11. تحضير جسيمات السيليكا غير الفلورسنت باتباع نفس الإجراء ولكن باستخدام البذور غير الفلورسنت.

2. Functionalization من السيليكا الغروية

  1. توليف الغرويات-functionalized NVOC
    1. تفريق 10 ملغ من جزيئات السيليكا الأساسية قذيفة في 1 مل من الايثانول مع 12 ملغ (0.03 ملمول) من جزيء NVOC-C11-OH و 31 ملغم (0.11 ملمول) من الكحول ستياريلي في 50 مل قارورة جولة القاع (مما أدى في 20/80 NVOC C11 OH-/ ستياريلي نسبة المولي الكحول).
    2. يصوتن الخليط لمدة 10 دقيقة لضمان أن جميع الجزيئات الذائبة وكانت الجسيمات الدهانات جيداrsed.
    3. إضافة إلى خليط شريط مغناطيسي وتتبخر الايثانول مع وجود تدفق مستمر من الأرجون في درجة حرارة الغرفة. قبل المتابعة، تأكد من أنه لا يوجد الإيثانول اليسار، وإلا فإنه يمكن أن تتفاعل مع المجموعات silanol من الجسيمات. للتحقق ما إذا كان الإيثانول يبخر تولي اهتماما تماما لدرجة حرارة الجزء السفلي من القارورة. إذا كان يشعر بارد، لا تبخرت الايثانول تماما حتى الآن.
    4. تسخين قارورة تصل إلى 180 درجة مئوية لمدة 6 ساعات مع التحريك المستمر وتحت دفق مستمر من الأرجون 22.
    5. السماح للقارورة يبرد إلى درجة حرارة الغرفة.
    6. إضافة 3 مل من CHCl 3 في قارورة ويصوتن لمدة 5 دقائق (أو حتى يتم حل جميع المحتوى الصلب أو تفرقوا).
    7. الطرد المركزي تشتت (2600 x ج، 4 دقيقة)، وإزالة طاف وإضافة CHCl الطازج 3. يصوتن تشتت الجديد لمدة 3 دقائق، وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لإزالة طاف. كرر هذه الخطوات الغسيل 6 مرات.
    8. تجفيف الجسيمات عند 70 درجة مئوية في الخلاء بين عشية وضحاها وتخزينها في مجفف.
  2. توليف BTA-الغرويات
    1. تفريق 10 ملغ من الجسيمات functionalized مع نسبة 20/80 الرحى الكحول NVOC-C11-OH / ستياريلي في 3 مل من CHCl 3.
    2. أشرق تشتت في الأشعة فوق البنفسجية الفرن (λ الحد الأقصى = 354 نانومتر) لمدة 1 ساعة ليلتصق مجموعة NVOC. تأكد من أن deprotection غير متجانسة على سطح الجزيئات عن طريق اثارة تشتت بلطف مع محرك مغناطيسي بينما deprotecting. هذه تعطي الجسيمات functionalized أمين (الشكل 1A).
    3. حل 9 ملغ من مشتقات البنزين-1،3،5-tricarboxamide (BTA، 0.01 ملمول)، 8.7 ميكرولتر من N، N -diisopropylethylamine (DIPEA، 0.05 ملمول) و 5.2 ملغ من (benzotriazol-1-yloxy) hexafluorophosphate tripyrrolidinophosphonium ( PyBOP، 0.01 ملمول) في 1 مل من CHCl 3.
    4. إضافة إلى حل ع functionalized amine-المادة التشتت ويقلب بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة وتحت جو الأرجون.
    5. الطرد المركزي تشتت (2600 x ج، 4 دقيقة)، وإزالة طاف وإضافة 3 مل من CHCl الطازج 3. يصوتن تشتت الجديد لمدة 3 دقائق، وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لإزالة طاف. كرر هذه الخطوات الغسيل 6 مرات.
    6. تجفيف الجسيمات عند 70 درجة مئوية في الخلاء لمدة 48 ساعة وتخزينها في مجفف.

3. قياسات التشتت ثابت الخفيفة (SLS)

ملاحظة: استخدام جزيئات غير الفلورسنت، لأن جوهر الفلورسنت تمتص الضوء من نفس الموجة مثل ضوء الليزر الحادث المعدات تشتت الضوء التقليدية.

  1. Functionalize 10 ملغ من جزيئات السيليكا غير الفلورسنت مع الكحول ستياريلي فقط (لا NVOC-C11-OH) باتباع الإجراء هو موضح في القسم 2.1.
  2. إعداد 500 ميكرولتر من تشتت 0.033 ملغ / مل من جزيئات غير functionalized في الماء وواحدة أخرى من 2 ملغ / مل من الجزيئات المغلفة الكحول ستياريلي في الهكسان الحلقي.
  3. يصوتن على حد سواء التفرق لمدة 20 دقيقة على الأقل لضمان أن الجسيمات ينتشر بشكل جيد.
  4. قياس كثافة المنتشرة في كل من التفرق، والمذيبات ومذيب إشارة من 30 درجة إلى 120 درجة في الخطوات من 5 درجات.
  5. رسم كثافة العينة (أنا العينة) بوصفها وظيفة من ف
    (المعادلة 1) ف = 4π ن الخطيئة المذيبات (θ / 2) / λ س
    مع θ زاوية التشتت، معامل انكسار ن المذيب المذيبات والطول الموجي لليزر λ س.
  6. احتواء البيانات للمعادلة التالية باستخدام برنامج (على سبيل المثال، المنشأ)
    (المعادلة 2) أستطيع تذوق = CP (ريال قطري)
    حيث C هو ثابت وشكل عاملا P (QR) تعطى من قبل
    (المعادلة 3)

    حيث متوسط ​​نصف قطر الغرويات كروية هو R.
  7. استخراج R من نوبات لكل التشتت.
  8. حساب نسبة رايلي (R θ)، وهو مقياس مطلق لشدة الضوء المتناثرة، وفقا للمعادلة التالية، لكل θ.
    (المعادلة 4) figure-protocol-1

    مع كثافة العينة، والمذيبات والإشارة، وعينة، والمذيبات وأنا الرجوع على التوالي، معامل الانكسار من المذيبات ومذيب إشارة ن ن والمرجعية، في المقابل، ونسبة رايلي من الإشارة إشارة R. هنا استخدام التولوين كمرجع، ان هذه المياه ن = 1.332، ن التولوين = 1.497، ن الهكسان الحلقي = 1.426؛ R التولوين = 2.74x10 -3 م -1 26.
  9. حساب متوسط ​​معامل الانكسار من الغرويات (ن الغرويات) من R θ والمعادلة 5.
    (المعادلة 5) figure-protocol-2

    مع عدد الجسيمات في حجم N، حجم الجسيمات الجسيمات ضد قدمها الجسيمات ت = 4/3 πR 3، وبافتراض أن عامل هيكل ق (ف) ~ 1، والذي هو الحد من جسيمات غير متفاعلة.

4. الكمي لعدد من مواقع Active لكل الجسيمات

ملاحظة: استخدام جزيئات صغيرة من 13 نانومتر في دائرة نصف قطرها (مع وجود أكبر سطح لنسبة -حجم).

  1. Functionalize الجسيمات الصغيرة المتاحة تجاريا مع نسبة 20/80 الرحى من NVOC-C11-OH / ستياريلي الكحول التالية للإجراءات المنصوص عليها في القسم 2.1.
  2. تفريق 20 ملغ من جزيئات صغيرة، functionalized في 1 مل CHCl 3 وأشرق تشتت في الأشعة فوق البنفسجية الفرن (λ الحد الأقصى = 354 نانومتر) لمدة 1 ساعة ليلتصق مجموعة NVOC. تحريك تشتت بلطف مع شريط مغناطيسي بينما deprotecting. في هذه الطريقة والغرويات لا الرواسب ويبقى سطحها تتعرض لضوء الأشعة فوق البنفسجية، وبالتالي ضمان deprotection متجانسة.
  3. تدور باستمرار الجسيمات functionalized أمين الناتج (3400 x ج، 10 دقيقة) وإزالة طاف.
  4. تجفيف الجسيمات عند 70 درجة مئوية لمدة 2 ساعة.
  5. حل 0.50 ملغ من succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) بروبيونات (SPDP، 0.0016 ملمول) في 200 ميكرولتر من ثنائي ميثيل الفورماميد (DMF).
  6. إضافة الحل SPDP إلى 20 ملغ من الجسيمات ودوامة-functionalized أمين المجففةنظام لمدة 30 دقيقة. في هذا الوقت، وكان رد فعل كل الأمينات الأولية المتاحة على الغرويات مع SPDP.
  7. غسل الجسيمات مع 1 مل من DMF لمدة 6 مرات (أو حتى لم يتم الكشف عن خالية SPDP في طاف بواسطة التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية فيس في λ = 375 نانومتر). في خطوة الغسيل الماضية في محاولة لإزالة أكبر قدر من طاف وقت ممكن.
  8. حل 0.53 ملغ من dithiothreitol (DTT، 0.0034 ملمول) في 50 ميكرولتر من DMF. إضافة الحل DTT إلى جزيئات ودوامة التشتت لمدة 30 دقيقة. في هذا الوقت المشقوق المجموعة البيريدين-2-thione.
  9. تحديد الامتصاصية من البيريدين-2-thione الحرة المحررة في طاف في λ = 293 نانومتر مع microvolume أشعة فوق البنفسجية فيس معمل.
  10. بناء منحنى المعايرة لتحديد ɛ معامل الانقراض (~ 12.1x10 3 M -1 سم -1) من البيريدين-2-thione في DMF عن طريق قياس الامتصاصية من سلسلة التخفيف من كميات معروفة مختلفة من SPDP مع وجود فائض من DTT .
  11. احسب تركيز البيريدين-2-thione، C p2t، الذي هو المشقوق من الجزيئات باستخدام قانون لامبرت-البيرة:
    (المعادلة 6) عبس = C p2t ε ل
    مع التركيز المولي من البيريدين-2-thione C p2t، وɛ معامل الانقراض وطول المسار لتر.
  12. احسب عدد المواقع المفعلة (الأمينات) في الجسيمات مع المعادلة التالية
    (المعادلة 7) figure-protocol-3
    مع كتلة الجسيمات واحد M الجسيمات وهذا هو M الجسيمات = 4/3 3πR ρ، مع ρ = 1.295 جم / سم 3، ومجموع كتلة المرجح لجزيئات M مجموعه (20 ملغ) وإجمالي مجموع المجلد الخامس (50 ميكرولتر). تفترض هذه المعادلة أن كل ما هو متاحالأمينات تتفاعل مع SPDP وDTT يقلل كل جزيئات SPDP تعلق الجزيئات.

5. مراقب الجمعية الغروية التي كتبها متحد البؤر المجهري

ملاحظة: جزيئات استخدام الأساسية قذيفة السيليكا (مع نواة الفلورسنت وقذيفة غير الفلورسنت).

  1. إعداد 400 ميكرولتر من تشتت 0.1٪ بالوزن من الجسيمات functionalized BTA في الهكسان الحلقي ويصوتن العينة لمدة 20 دقيقة.
  2. أشرق قارورة العينة في الفرن الأشعة فوق البنفسجية (λ الحد الأقصى = 354 نانومتر) ليلتصق قبالة س -nitrobenzyl مجموعة من BTA. خذ 25 مكل في أوقات مختلفة من الإشعاع، على سبيل المثال من 0 إلى 30 دقيقة، لمراقبة عملية التجميع.
  3. وضع قسامات مختلفة على الشرائح الزجاجية المختلفة بمساعدة فاصل وإغلاق غرف مع انزلاق الغطاء (حجم الغرفة هو 13 مم × الارتفاع 0.12 مم). بعد إغلاق الغرفة، تحويل انزلاق الغطاء رأسا على عقب للسماح للجسيمات الرواسب وadsorب على الزجاج، مما يسهل التصوير.
  4. أخذ عدة صور من كل عينة مع المجهر متحد البؤر في أقرب وقت ممكن بعد إعداد العينات في كل مرة التشعيع.

تحليل 6. صورة

  1. الكمي لعدد من singlets لمع يماغيج
    ملاحظة: جميع الأوامر المستخدمة لكتابة السيناريو الموضحة في دليل يماغيج:
    http://imagej.nih.gov/ij/docs/guide/user-guide.pdf
    1. تمهيد الصور مبائر لإزالة بكسل معزولة من الحواف وملء الثقوب الصغيرة تشغيل وظيفة "السلس".
    2. وبالنظر إلى أن فقط النوى هي الفلورسنت، وتمدد المناطق مشرق حتى حافة الجزيئات التي تنتمي إلى نفس اتصال العنقودية ودمج الجسيمات. القيام بذلك باستخدام "تمدد" التصفية. مع الجسيمات مع ما يقرب من 180 نانومتر سمك القشرة، والصور مع قرار من 0.02 ميكرون / بكسل، خطوتين تمدد كافية.
    3. تحويل الصورفي صورة ثنائية تشغيل وظيفة "جعل الثنائية".
    4. تعيين المقياس عن طريق تشغيل أداة "" تعيين مقياس ... "، وبعد المسافة = 1 المعروف = 0.02 بكسل = 1 وحدة = أم" "للصور التي اتخذت مع قرار من 0.02 ميكرون / بكسل على سبيل المثال.
    5. تطبيق حجم عتبة التمييز الضوضاء والجزيئات خارج نطاق التركيز من الجزيئات في نطاق التركيز. على سبيل المثال، مع الصور التي التقطت مع قرار من 0.02 ميكرون / بكسل، جميع المناطق وقضت أصغر من 0.2 بكسل بها. القيام بذلك باستخدام "تحليل الجزيئات ... الأمر"، "حجم = 0.2 إنفينيتي".
    6. خلق صورة all.jpg وملف all.txt مع حجم كل المناطق مشرق في الصورة (مجموعات وsinglets ل) باستخدام الأوامر "" النتائج "، _all.txt" "و" "JPEG"، "كل شيء" ".
    7. نفترض المناطق أن جميع مشرق بين 0.2 و 0.7 بكسل في الحجم مع وجود دائرية (دائرية = 4 π مساحة / محيط 2) بين 0.7 و 1.0 لsinglets لتشغيل الأمر "تحليل الجزيئات ..."، "دائرية = 0،7-1،0".
    8. خلق صورة singlets.jpg وملف singlets.txt مع المعلومات من جميع المناطق الساطعة التي singlets لعن طريق استخدام الأوامر "" النتائج "، _singlets.txt" "و" "JPEG"، "singlets ل" ".
  2. معالجة المعلومات مع ماتلاب
    1. قراءة ملف txt القميص وحساب متوسط ​​حجم القميص في الصورة (A القميص).
    2. استخدام متوسط ​​حجم القميص لحساب عدد الجسيمات لكل كتلة (A القميص صدرة = 2A، A الثلاثي = 3A القميص ...) وعدد من الجسيمات في صورة من ملف all.txt الآخرين.
    3. حساب جزء من الجزيئات في singlets لفي كل مرة تعرض: singlets لF = singlets لعدد / مجموع الجسيمات
    4. حساب جزء من الحلل، ثلاثة توائم، الخ: و الحلل = 2 * عدد من الحلل / مجموع الجسيمات، الخ

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

وبالنظر إلى أن إجراء من خطوتين المستخدمة لتجميع الغرويات supramolecular (الشكل 1A)، والأزواج وBTA- المشتقات (الشكل 1B) في الخطوة الثانية في درجة حرارة الغرفة وفي ظروف رد فعل معتدل، ويكفل استقرارها.

figure-results-1
الشكل 1. مخطط تركيب الغرويات supramolec...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

عندما الهكسان الحلقي، مع معامل الانكسار من 1،426، ويستخدم كمذيب لتفريق BTA-الغروية، التفاعلات فان دير فال ضعيفة للغاية، حيث أن مؤشرات الانكسار الغرويات والمذيبات هي نفسها تقريبا. لاحظ أن تركيز الغرويات functionalized المستخدمة في التجارب SLS في الهكسان الحلقي هو أعلى بكثير بالمقارنة مع الغروية السيليكا العارية في الماء. وهذا أمر ضروري للحصول على نثر قوية بما فيه الكفاية بسبب التباين المنخفض كما يقابل مؤشرات الانكسار تقريبا. تم الكشف عن كميات ضئيلة من المياه في عينات الهكسان الحلقي...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

شكر وتقدير

المؤلفون تقر المنظمة الهولندية للبحث العلمي (NWO ECHO-STIP غرانت 717.013.005، NWO فيدي غرانت 723.014.006) للدعم المالي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
APTESسيجما ألدريتش
FTICسيجما ألدريتش
TEOSسيجما ألدريتش
لودوكس AS-40سيجما ألدريتشجزيئات السيليكا نصف قطرها 13 نانومتر
MilliQ------18.2 M & Omega ؛ · سم عند 25 درجة ؛ سي
الإيثانولSolvaChrom---
الأمونيا (25٪ في الماء)سيجما ألدريتش---
كلوروفورمسولفا كروم---
سيكلوهكسانسيجما ألدريتش---
ثنائي ميثيل فورماميد (DMF)سيجما ألدريتش---
كحول سياريلسيجما ألدريتش---
<م > N ، N < / em > - ثنائي أوزوبروبيل إيثيل أمين (DIPEA)سيجما ألدريتش---
بنزوتريازول - 1-yl أوكسي تريبيروليدينوفوسفونيوم سداسي فلورو فوسفات (PyBOP)سيجما ألدريتش---
سوكسينيميديل 3- (2-بيريديلديثيو) بروبيونات (SPDP)سيجما ألدريتش---
ديثيوثريتول (DTT)   ؛Sigma-Aldrich---
NVOC-C11-OHSynthesissized---I. de Feijter، 2014 مواد متجاوبة من التركيبات فوق الجزيئية التكيفية ، أطروحة دكتوراه ، الجامعة التقنية في أيندهوفن ، هولندا
BTASynthesized---I. de Feijter ، 2014 مواد سريعة الاستجابة من التركيبات فوق الجزيئية التكيفية ، أطروحة دكتوراه ، جامعة أيندهوفن التقنية ، هولندا
جهاز طرد مركزيحراري علميهيريوس ميجافوجج 1.0
حمام بالموجات فوق الصوتيةVWRمنظف بالموجات فوق الصوتية
مضخات تمعجية جهازهارفاردPHD مضخة حقنة فائقة
الأشعة فوق البنفسجيةمفاعل الأشعةLZC-A V مجهز بمصابيح كهربائية 8x8 UVA (λ max=354  nm)
لوحة تسخين النمامHeidolphMR-Hei Standard
 
[header]
تشتت الضوءALVCGS-3 MD-4 نظام مقياس الزوايا المضغوط ، المجهز بمقياس ربط رقمي متعدد في الوقت الحقيقي تاو (ALV-7004) وليزر الحالة الصلبة (&lambda ؛ = 532 نانومتر ، 40 ميجاوات) مقياس
الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية المرئيةالحرارية العلميةNanoDrop 1000 مقياس الطيف
الضوئي متحد البؤرنيكونTi Eclipse مع ليزر الأرجون مع & lambda ؛ exstimulation=488  nm
Slide فواصلSigma-AldrichGrace BioLabs فاصل تصوير مانع للتسرب الآمن (1 بئر ، قطر ومرات ؛ سمك 13 مم ومرات ؛ 0.12 مم)
محاقنBD Plastipak20 مل حقنة
أنابيب بلاستيكيةSCIBB31695-PE / 5أنابيب طبية دقيقة قابلة للتعقيم غاز أكسيد الإيثيلين
خلاط دوامة نابضVWRالكهرباء: 120   الخامس, 50/60  هرتز, 150  نطاق سرعة W: 500 & ndash ؛ 3,000 دورة في الدقيقة
فرن فوق البنفسجية Luzchem

المراجع

  1. Wang, Y., et al. Colloids with valence and specific directional bonding. Nature. 491 (7422), 51-55 (2012).
  2. Klinkova, A., Therien-Aubin, H., Choueiri, R. M., Rubinstein, M., Kumacheva, E. Colloidal analogs of molecular chain stoppers. PNAS. 110 (47), 18775-18779 (2013).
  3. Galisteo-Lõpez, J. F., et al. Self-assembled photonic structures. Adv. Mater. 23 (1), 30-69 (2011).
  4. Kim, H., et al. Structural colour printing using a magnetically tunable and lithographically fixable photonic crystal. Nat. Photonics. 3 (9), 534-540 (2009).
  5. Dinsmore, A. D., et al. Colloidosomes: Selectively permeable capsules composed of colloidal particles. Science. 298 (5595), 1006-1009 (2002).
  6. Destribats, M., Rouvet, M., Gehin-Delval, C., Schmitt, C., Binks, B. P. Emulsions stabilised by whey protein microgel particles: Towards food-grade Pickering emulsions. Soft Matter. 10 (36), 6941-6954 (2014).
  7. Prevo, B. G., Hon, E. W., Velev, O. D. Assembly and characterization of colloid-based antireflective coatings on multicrystalline silicon solar cells. J. Mater. Chem. 17 (8), 791-799 (2007).
  8. Kitaev, V., Ozin, G. A. Self-assembled surface patterns of binary colloidal crystals. Adv. Mater. 15 (1), 75-78 (2003).
  9. Plettl, A., et al. Non-Close-Packed crystals from self-assembled polystyrene spheres by isotropic plasma etching: adding flexibility to colloid lithography. Adv. Funct. Mater. 19 (20), 3279-3284 (2009).
  10. Yethiraj, A., Van Blaaderen, A. A colloidal model system with an interaction tunable from hard sphere to soft and dipolar. Nature. 421 (6922), 513-517 (2003).
  11. Spruijt, E., et al. Reversible assembly of oppositely charged hairy colloids in water. Soft Matter. 7 (18), 8281-8290 (2011).
  12. Kraft, D. J., et al. Surface roughness directed self-assembly of patchy particles into colloidal micelles. PNAS. 109 (27), 10787-10792 (2012).
  13. Rossi, L., et al. Cubic crystals from cubic colloids. Soft Matter. 7 (9), 4139-4142 (2011).
  14. Erb, R. M., Son, H. S., Samanta, B., Rotello, V. M., Yellen, B. B. Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry. Nature. 457 (7232), 999-1002 (2009).
  15. Vutukuri, H. R., et al. Colloidal analogues of charged and uncharged polymer chains with tunable stiffness. Angew. Chem. Int. Edit. 51 (45), 11249-11253 (2012).
  16. De Greef, T. F. A., Meijer, E. W. Materials science: Supramolecular polymers. Nature. 453 (7192), 171-173 (2008).
  17. De Feijter, I., Albertazzi, L., Palmans, A. R. A., Voets, I. K. Stimuli-responsive colloidal assembly driven by surface-grafted supramolecular moieties. Langmuir. 31 (1), 57-64 (2015).
  18. Celiz, A. D., Lee, T. C., Scherman, O. A. Polymer-mediated dispersion of cold nanoparticles: using supramolecular moieties on the periphery. Adv. Mater. 21 (38-39), 3937-3940 (2009).
  19. Cantekin, S., De Greef, T. F. A., Palmans, A. R. A. Benzene-1,3,5-tricarboxamide: A versatile ordering moiety for supramolecular chemistry. Chem. Soc. Rev. 41 (18), 6125-6137 (2012).
  20. Mes, T., Van Der Weegen, R., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. Single-chain polymeric nanoparticles by stepwise folding. Angew. Chem. Int. Edit. 50 (22), 5085-5089 (2011).
  21. van Blaaderen, A., Vrij, A. Synthesis and characterization of monodisperse colloidal organo-silica spheres. J. Colloid Interf. Sci. 156 (1), 1-18 (1993).
  22. Van Helden, A. K., Jansen, J. W., Vrij, A. Preparation and characterization of spherical monodisperse silica dispersions in nonaqueous solvents. J. Colloid Interf. Sci. 81 (2), 354-368 (1981).
  23. Israelachvili, J. Intermolecular and Surface Forces. Van der Waals forces between particles and surfaces. , 3rd, Elsevier. 253-289 (2011).
  24. van Blaaderen, A., Vrij, A. Synthesis and characterization of colloidal dispersions of fluorescent, monodisperse silica spheres. Langmuir. 8 (12), 2921-2931 (1992).
  25. Giesche, H. Synthesis of monodispersed silica powders II. Controlled growth reaction and continuous production process. J. Eur. Ceram. Soc. 14 (3), 205-214 (1994).
  26. Wu, H. Correlations between the Rayleigh ratio and the wavelength for toluene and benzene. Chem. Phys. 367 (1), 44-47 (2010).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

BTA
توليف وتوصيف المواد الغروية Supramolecular
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.