Methodenartikel

Erweiterte Analyse der Zusammensetzung von Nanopartikel-Polymer Composites mittels direkter Fluoreszenz-Imaging

DOI:

10.3791/54178

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19. Juli 2016

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1Department of Chemistry, Imperial College London, 2Department of Medical Physics and Biomedical Engineering, University College London, 3Department of Chemistry, University College London

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Hier stellen wir eine zuverlässige Methode vor, um den Einbau von Nanopartikeln in eine Polymer-Wirtsmatrix durch Quellverkapselung zu überwachen. Wir zeigen, dass die Oberflächenkonzentration von Cadmiumselenid-Quantenpunkten durch Querschnitts-Fluoreszenzbildgebung genau sichtbar gemacht werden kann.

Zusammenfassung

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Die Herstellung von Polymer-Nanopartikel-Kompositen ist bei der Entwicklung vieler Funktionsmaterialien äußerst wichtig. Die Identifizierung der genauen Zusammensetzung dieser Materialien ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei der Entwicklung von Oberflächenkatalysatoren, bei denen die Oberflächenkonzentration der aktiven Komponente die Aktivität des Materials bestimmt. Antimikrobielle Materialien, die Nanopartikel verwenden, sind ein besonderer Schwerpunkt dieser Technologie. In jüngster Zeit hat sich die Quellverkapselung als Technik zum Einbringen von antimikrobiellen Nanopartikeln in eine Polymermatrix des Wirts herausgestellt. Die Quellverkapselung bietet den Vorteil, dass der Einbau in die Außenflächen von Materialien, die als aktive Zentren dieser Materialien fungieren, lokalisiert werden kann. Die Quantifizierung dieser Nanopartikelaufnahme ist jedoch eine Herausforderung. Frühere Studien untersuchten den Zusammenhang zwischen antimikrobieller Aktivität und Oberflächenkonzentration des Wirkstoffs, dies ist jedoch nicht direkt sichtbar. Hier zeigen wir eine zuverlässige Methode, um den Einbau von Nanopartikeln in eine Polymer-Wirtsmatrix mittels Quellverkapselung zu überwachen. Wir zeigen, dass die Oberflächenkonzentration von CdSe/ZnS-Nanopartikeln durch Querschnitts-Fluoreszenzbildgebung genau sichtbar gemacht werden kann. Mit dieser Methode können wir die Aufnahme von Nanopartikeln über die Quellverkapselung quantifizieren und die Oberflächenkonzentration von verkapselten Partikeln messen, was für die Optimierung der Aktivität von Funktionsmaterialien von entscheidender Bedeutung ist.

Einleitung

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Die Anwendung von Nanomaterialien ist seit langem als ein Gebiet von Interesse für neue Technologien zu erhöhen serviert. 1-3 Diese die wachsende Verwendung von Nanopartikeln in Artikel des täglichen Bedarfs enthalten ist, einschließlich Kosmetika, Kleidung, Verpackung und Elektronik. 4-6 Ein Hauptantrieb zu Nanopartikeln in funktionellen Materialien ergibt sich aus ihrer höheren Reaktivität gegenüber den Materialien zusätzlich zu der Fähigkeit, tune Eigenschaften durch Variation der Partikelgröße. 7 Ein weiterer Vorteil die Fähigkeit , leicht zu Verbundmaterialien bilden, entscheidenden Eigenschaften der Wirtsmatrix einzufüh....

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Protokoll

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1. Herstellung von CdSe / ZnS Kern / Schale Quantum Dots

  1. Vorbereitung der Trioktylphosphin (TOP) -Se Lösung
    1. Bereiten Sie eine 0,5 M-Lösung von Selen in TOP durch die entsprechende Menge an Se in TOP in einem Schlenk-Kolben unter Stickstoff Mischen oder in einer Glovebox (8 ml pro Reaktion erforderlich ist, in der Regel 0,4 g in 10 ml TOP) gelöst.
    2. Rühren Sie die Mischung die Se 1 Stunde auflösen, was zu einer grauen Lösung des TOP-Se-Komplex.
    3. Sicherzustellen, die Lösung wird dann gefrier Pump-Auftau-5-mal entgast. Die sich ergebende Stammlösung kann für 3 Monate unter Stickstoff aufbewahrt werden.

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Ergebnisse

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Die Quantenpunkte rote Fluoreszenz, mit einem Lambda - Max von etwa 600 nm aufwiesen. 22,28 Die rote Emission war wegen der Begrenzung der Exzitonen durch die Quantenstange , deren Größenmaße innerhalb der starken Confinement - Regime. Li et al. Zeigten , daß die Emissionsverschiebungen für Quantenstäbe, Energie mit einer Zunahme in entweder der Stabbreite oder -länge zu senken. Sie zeigten ferner , daß die Emission hauptsächlich durch die seitliche Begrenzung bestimm.......

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Diskussion

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Die Querschnitts-Fluoreszenzbildgebung ermöglicht die direkte Visualisierung von Nanopartikeln während der Quellverkapselung. Die Kinetik der Verkapselung wurde gezeigt, wobei das Streben nach einer hohen Oberflächenkonzentration der Nanopartikel demonstriert wurde. Es wird gezeigt, dass das Ausmaß des Einbaus von Nanopartikeln mit der Verkapselungszeit der Wellung (beschrieben in Abschnitt 2.3) variiert, wobei die Gesamtmenge der eingebauten Nanopartikel mit zunehmender Dauer dieser Zeit zunimmt, wobei die Partikelkonze.......

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

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C.R.C. möchte dem Ramsay Memorial Trust für die Finanzierung danken.

....

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Polydimethylsiloxan-PlattenNuSil-MedicalGrade
OleylaminSigma AldrichO7805Technical Grade
TrioctylphosphinSigma Aldrich117854Technical Grade
TrioctylphosphinoxidSigma Aldrich346187Technical Grade
1-OctadecenSigma AldrichO806Technische Qualität
ZinkdiethyldithiocarbamatSigma Aldrich329703-Ölsäure
Sigma Aldrich364525technische Qualität
TriethylaminSigma Aldrich471283-Cadmiumoxid
Alfa Aesar33235-Hexadecylamin
Alfa AesarB22459Technische Qualität
1- DodecylphosphonsäureAlfa AesarH26259-Selen
PulverAcros19807-Chloroform
Sigma Aldrich
366919-n-HexanSigma Aldrich
208752-ObjektträgerVWR631-0137Dicke Nr. 1

Referenzen

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  1. Pumera, M. Graphene-based nanomaterials and their electrochemistry. Chem. Soc. Rev. 39 (11), 4146-4157 (2010).
  2. Zhang, Q., Uchaker, E., Candelaria, S. L., Cao, G. Nanomaterials for energy conversion and storage. Chem. Soc. Rev. 42 (7), 3127-3171 (2013).
  3. Tong, H., Ouyang, S....

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Schlagwörter

QuellverkapselungQuerschnittsfluoreszenzFluoreszenzmikroskopieQuantenpunkt QuantifizierungPolymermatrizenanalyseOberfl chenkonzentrationsmessungLebenszeit FluoreszenzmessungenPhotolumineszenzspektroskopie

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