结合电喷雾、自组装和基于溶剂的结构调控技术制备球形与蠕虫状胶束纳米晶体

本实验的总体目标是通过结合自上而下的电喷雾法、自下而上的自组装过程以及一种低成本的基于溶剂的结构调控方法，来制备胶束纳米晶体。该方法为制备一类新兴的纳米生物材料——胶束纳米晶体提供了有效途径，这类材料在生物医学检测、成像和治疗方面具有潜在应用价值。该技术的主要优势包括：首先，它是一种连续化的过程。

其次，该方法能够制备出高质量的产品；第三，它提供了一种成本低廉的结构控制方式。该技术未来还有望被改造用于制备其他类型的纳米材料。

开始实验操作时，将10毫克疏水性量子点溶解于20毫升氯仿或四氢呋喃中，具体溶剂选择取决于所需的胶束形状。涡旋混合溶液20秒。接下来，将100毫克聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解于10毫升氯仿或THF中，溶剂选择同样取决于所需的形状。

如果溶液为氯仿相，涡旋振荡20秒。如果溶液为四氢呋喃（THF）相，则在水浴超声仪中超声处理两分钟。取1毫升量子点溶液与1毫升PS-peg溶液混合。

将混合物涡旋震荡一分钟，然后将溶液吸入一支已标记为A注射器的5毫升PTFE注射器中。接下来，将400毫克聚乙烯醇与10毫升去离子水混合，在60至80摄氏度下搅拌4至5小时。然后，使PVA溶液冷却至室温。

将冷却后的PVA溶液吸入一支标记为注射器B的5毫升PTFE注射器中。开始搭建同轴电喷雾系统时，将27号不锈钢内毛细管插入20号不锈钢外毛细管组件中。轻轻旋紧内毛细管，直至遇到轻微阻力，注意不要过度拧紧。将注射器A装入注射泵中。

使用37厘米长的PTFE管将注射器连接至同轴喷嘴的内层毛细管。将注射器B装入另一台注射泵，并使用17厘米长的PTFE管将注射器连接至外层毛细管。将同轴喷嘴尖端置于固定在金属杆上的钢丝环上方约0.8厘米处，钢丝环直径为1.5厘米。

将一个直径25毫米、长125毫米的圆形玻璃收集皿放置在支架上，位于喷嘴尖端下方约10厘米处。确保直流高压电源处于关闭状态。然后，将钢环连接至电源的负极以接地。

最后，将电源的正极连接到同轴喷嘴的内针上。将注射泵A设置为0.6毫升每小时，注射泵B设置为1.5毫升每小时。启动两个注射泵，并等待流速稳定，以喷嘴处液滴以稳定速率形成作为流速稳定的标志。

检查管路中无气泡且无泄漏。然后打开系统电源。调节施加的电压，保持在5至9千伏之间，直至在同轴喷嘴尖端观察到形态良好的泰勒锥。

然后，将 10 毫升去离子水加入一个新的收集皿中。用新的收集皿替换组件中的原有收集皿。在制备球形胶束时，让电喷雾过程持续运行 40 分钟；在制备蠕虫状胶束时，持续运行 90 分钟。

然后移除收集皿。停止注射泵并关闭电源。将产物皿在通风橱中敞口放置过夜，以使有机溶剂挥发。

然后，将产物转移至15毫升离心管中用于表征或使用。将产物在4°C下保存，可稳定长达一个月。在氯仿中形成的胶束的透射电子显微镜结果显示为球形颗粒，且纳米晶体的包封数量较低。

颗粒大小约为35纳米。良好的泰勒锥形成对于胶束自组装至关重要。泰勒锥形成不良会导致整体生产失败。

当使用THF作为有机溶剂时，球形胶束自组装后融合形成蠕虫状胶束。90分钟后，几乎所有观察到的胶束纳米晶体均呈现蠕虫状形态。与氯仿中观察到的情况相比，使用THF还导致更高的纳米晶体包封率。

观看本视频后，您应能充分理解如何利用我们的制备方法来合成不同形状的胶束纳米晶体，该方法具有可扩展性、成本低廉，且能获得高质量的产品。