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Methodenartikel

Stabile wässrige Suspensionen von Manganferritclustern mit abstimmbarer nanoskaliger Dimension und Zusammensetzung

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DOI:

10.3791/63140

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5. Februar 2022

 ,  ,  , 
1Department of Chemistry, Brown University, 2Center for Biomedical Engineering, School of Engineering, Brown University

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir berichten über eine hydrothermale Ein-Topf-Synthese von Manganferritclustern (MFCs), die eine unabhängige Kontrolle über materialdimension und -zusammensetzung bietet. Die magnetische Trennung ermöglicht eine schnelle Reinigung, während die Oberflächenfunktionalisierung mit sulfonierten Polymeren sicherstellt, dass die Materialien in biologisch relevantem Medium nicht aggregieren. Die daraus resultierenden Produkte sind für biomedizinische Anwendungen gut positioniert.

Zusammenfassung

Manganferritcluster (MFCs) sind sphärische Anordnungen von Dutzenden bis Hunderten von primären Nanokristallen, deren magnetische Eigenschaften in verschiedenen Anwendungen wertvoll sind. Hier beschreiben wir, wie diese Materialien in einem hydrothermalen Prozess gebildet werden können, der die unabhängige Kontrolle der Produktclustergröße (von 30 bis 120 nm) und des Mangangehalts des resultierenden Materials ermöglicht. Parameter wie die Gesamtmenge an Wasser, die den alkoholischen Reaktionsmedien zugesetzt wird, und das Verhältnis von Mangan zu Eisenvorläufer sind wichtige Faktoren, um mehrere Arten von MFC-Nanoprodukten zu erhalten. Eine schnelle Reinigungsmethode verwendet magnetische Trennung, um die Materialien zurückzugewinnen, was die Herstellung von Gramm magnetischer Nanomaterialien sehr effizient macht. Wir meistern die Herausforderung der magnetischen Nanomaterialaggregation, indem wir hochgeladene Sulfonatpolymere auf die Oberfläche dieser Nanomaterialien auftragen, was zu kolloidal stabilen MFCs führt, die selbst in stark salzhaltigen Umgebungen nicht aggregierend bleiben. Diese nicht aggregierenden, einheitlichen und abstimmbaren Materialien sind ausgezeichnete prospektive Materialien für biomedizinische und Umweltanwendungen.

Einleitung

Die Aufnahme von Mangan als Dotierstoff in ein Eisenoxidgitter kann unter den entsprechenden Bedingungen die Magnetisierung des Materials bei hohen Angelegten Feldern im Vergleich zu reinen Eisenoxiden erhöhen. Infolgedessen sind Manganferrit (MnxFe3-xO4) Nanopartikel aufgrund ihrer hohen Sättigungsmagnetisierung, ihrer starken Reaktion auf externe Felder und ihrer geringen Zytotoxizität sehr wünschenswerte magnetische Nanomaterialien1,2,3,4,5. Sowohl Einzeldomänen-Nanokristalle als auch Cluster dieser Nanokristalle, die als Multidomänenpartikel bezeichnet werden, wurden in verschiedenen biomedizinischen Anwendungen untersucht, darunter Arzneimittelabgabe, magnetische Hyperthermie zur Krebsbehandlung und Magnetresonanztomographie (MRT)6,7,8. Zum Beispiel verwendete die Hyeon-Gruppe im Jahr 2017 Einzeldomänen-Manganferrit-Nanopartikel als Fenton-Katalysator, um eine Krebshypoxie zu induzieren, und nutzte den T2-Kontrast des Materials für die MRT-Verfolgung9. Angesichts dieser und anderer positiver Studien an Ferritmaterialien ist es überraschend, dass es im Vergleich zu reinen Eisenoxid (Fe3O4)-Nanomaterialien nur wenige In-vivo-Demonstrationen und keine berichteten Anwendungen beim Menschen gibt9,10.

Eine immense Herausforderung bei der Übertragung der Eigenschaften von Ferrit-Nanomaterialien in die Klinik ist die Generierung einheitlicher, nicht aggregierender, nanoskaliger Cluster11,12,13,14. Während herkömmliche synthetische Ansätze für Monodomänen-Nanokristalle gut entwickelt sind, lassen sich Multidomain-Cluster der Art, die an dieser Arbeit interessiert sind, nicht ohne weiteres einheitlich und kontrolliert herstellen15,16. Darüber hinaus ist die Ferritzusammensetzung in der Regel nicht stöchiometrisch und hängt nicht einfach mit der Ausgangskonzentration der Vorläufer zusammen, was die systematische Struktur-Funktions-Charakterisierung dieser Materialien weiter verschleiern kann9,12,13,17. Hier adressieren wir diese Probleme, indem wir einen synthetischen Ansatz demonstrieren, der eine unabhängige Kontrolle sowohl über die Clusterdimension als auch über die Zusammensetzung von Manganferrit-Nanomaterialien ermöglicht.

Diese Arbeit bietet auch ein Mittel, um die schlechte kolloidale Stabilität von Ferrit-Nanomaterialien zu überwinden18,19,20. Magnetische Nanopartikel neigen im Allgemeinen zur Aggregation aufgrund einer starken Partikel-Partikel-Anziehung; Ferrite leiden mehr unter diesem Problem, da ihre größere Nettomagnetisierung die Partikelaggregation verstärkt. In relevanten biologischen Medien liefern diese Materialien ausreichend große Zuschlagstoffe, die die Materialien schnell sammeln, wodurch ihre Expositionswege gegenüber Tieren oder Menschen begrenzt werden20,21,22. Hilt et al. fanden eine weitere Konsequenz der Partikel-Partikel-Aggregation in ihrer Studie über magnetotherme Erwärmung und Farbstoffabbau23. Bei etwas höheren Partikelkonzentrationen oder einer erhöhten Expositionszeit gegenüber dem Feld wurde die Wirksamkeit der Materialien verringert, da sich die Materialien im Laufe der Zeit aggregierten und die aktiven Partikeloberflächen abnahmen. Diese und andere Anwendungen würden von Clusteroberflächen profitieren, die so konzipiert sind, dass sie sterische Barrieren bieten, die Partikel-Teilchen-Wechselwirkungen ausschließen24,25.

Hier berichten wir über einen synthetischen Ansatz zur Synthese von Manganferritclustern (MFCs) mit kontrollierbaren Abmessungen und Zusammensetzung. Diese Multidomänenpartikel bestehen aus einer Anordnung von primären Manganferrit-Nanokristallen, die hart aggregiert sind; Die enge Assoziation der primären Nanokristalle verstärkt ihre magnetischen Eigenschaften und sorgt für eine Gesamtclustergröße von 50-300 nm, die gut auf die optimalen Abmessungen für ein Nanoarzneimittel abgestimmt ist. Durch die Änderung der Menge an Wasser und Manganchlorid-Vorläufer können wir den Gesamtdurchmesser und die Zusammensetzung unabhängig voneinander steuern. Die Methode nutzt einfache und effiziente hydrothermale Eintopfreaktionen, die häufige Experimente und Materialoptimierungen ermöglichen. Diese MFCs können leicht zu einer konzentrierten Produktlösung gereinigt werden, die durch sulfonierte Polymere, die kolloidale Stabilität verleihen, weiter modifiziert wird. Ihre Abstimmbarkeit, Gleichmäßigkeit und Lösungsphasenstabilität sind alles Merkmale von großem Wert für Anwendungen von Nanomaterialien in der Biomedizin- und Umwelttechnik.

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Protokoll

1. Synthese von MFCs mit Kontrolle über den Gesamtdurchmesser und die Ferritzusammensetzung von MFCs

  1. Waschen und trocknen Sie alle Glaswaren, die bei der Synthese verwendet werden sollen, gründlich. Die Wassermenge in der Synthese beeinflusst die Abmessungen der MFCs, daher ist es wichtig sicherzustellen, dass die Glaswaren kein Restwasser enthalten16,26.
    1. Um die Glaswaren zu waschen, mit Wasser und Reinigungsmittel abspülen und mit einer Kolbenbürste schrubben, um Ablagerungen zu entfernen. Gründlich abspülen, um das gesamte Reinigungsmittel zu entfernen, und mit einer Spülung von entionisiertem Wasser abschließen.
    2. Um die Glaswaren zu trocknen, schütteln Sie Wassertropfen von der Oberfläche der Glaswaren und stellen Sie sie bei 60 ° C in einen Ofen, bis sie vollständig getrocknet sind.
    3. Spülen Sie die mit Polyphenylen ausgekleideten (PPL) Reaktoren mit 37% Salzsäure aus, um Ablagerungen aus dem vorherigen Gebrauch zu entfernen. Legen Sie dazu die Reaktoren und ihre Kappen in ein großes Becherglas und füllen Sie es mit Salzsäure, bis die Reaktoren vollständig untergetaucht sind. Lassen Sie dies 30 Minuten ruhen, bevor Sie die Salzsäure ausgießen. Spülen Sie das Becherglas, das die Reaktoren enthält, kontinuierlich mit Wasser für 1-2 min ab und stellen Sie die Reaktoren dann zum Trocknen in den Ofen.
  2. Verwenden Sie eine automatische Pipette, um 20 ml Ethylenglykol in ein 50 ml Becherglas mit einem magnetischen Rührstab zu geben.
  3. Die erforderliche Menge an Eisen(III)-chlorid (FeCl3·6H2O, fest) ist abgewogen, um eine Endkonzentration von 1,3 mM zu erreichen, und in das Becherglas gegeben. Legen Sie das Becherglas auf eine Rührplatte und schalten Sie es mit 480 U / min ein, um mit dem kontinuierlichen Rühren des Becherglases zu beginnen.
    HINWEIS: Da es sich um ein Hydrat handelt, muss es schnell gemessen und zugegeben werden, um eine unerwünschte Aufnahme von Wasser aus der Umgebungsluft zu vermeiden.
  4. Wiegen Sie 250 mg Polyacrylsäure (PAA, Mw ~ 6.000, Pulver) und geben Sie sie in das Becherglas. Nach der Zugabe von PAA wird die Lösung undurchsichtig und etwas heller in der Farbe.
  5. 1,2 g Harnstoff (CO(NH2)2, Pulver) eingewogen und in das Becherglas gegeben.
  6. Mit einer Pipette 0,7 mM Mangan(II)-chlorid (MnCl2·6H2O aq, 3.5 M, 0.2 mL) in das Becherglas geben.
  7. Schließlich wird mit einer Pipette die erforderliche Menge (0,5 ml) Reinstwasser in das Becherglas gegeben.
  8. Lassen Sie die Lösung 30 Minuten lang umrühren und bemerken Sie die Farbveränderung. Es wird als durchscheinende, dunkelorange Farbe präsentiert.
  9. Übertragen Sie das Reaktionsgemisch in den mit Polyphenylen ausgekleideten (PPL) Reaktor. Beachten Sie, dass sich nach dem Rühren der Lösung einige Feststoffe an den Seiten des Becherglases angesammelt haben können.
    1. Verwenden Sie einen Magneten (kubischer permanenter Seltenerdmagnet, 40 x 40 x 20 mm, im Folgenden als "Magnet" für alle Trenn- und Magnetsammelverfahren bezeichnet), um den Rührstab um die Wände des Becherglases zu ziehen, um sicherzustellen, dass alle an den Seiten angesammelten Feststoffe in die Reaktionslösung dispergiert werden.
    2. Sobald die Lösung gemischt und fertig ist, übertragen Sie sie in den 50 ml PPL-ausgekleideten Reaktor.
    3. Verwenden Sie eine Klemme und einen Hebel, um den Reaktor im Edelstahlautoklaven so fest wie möglich abzudichten. Klemmen Sie den Reaktorbehälter an eine stabile Oberfläche und drücken Sie den Reaktor mit einem stab, der als Hebel in die Kappe eingeführt wird, um ihn abzudichten. Beachten Sie, dass der versiegelte Reaktor nicht von Hand geöffnet werden kann. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da die Hochdruckumgebung des Ofens eine dichte Abdichtung des Reaktors erfordert.
  10. Stellen Sie den Reaktor für 20 h bei 215 °C in einen Ofen.
  11. Nachdem die hydrothermale Reaktion abgeschlossen ist, entfernen Sie den Reaktor aus dem Ofen und lassen Sie ihn auf Raumtemperatur abkühlen. Der Druck des Ofens ermöglicht es, den Reaktor von Hand zu öffnen. Beachten Sie, dass der Reaktor zu diesem Zeitpunkt das in Ethylenglykol dispergierte MFC-Produkt mit anderen Verunreinigungen, wie z. B. nicht umgesetztem Polymer, enthält und eine undurchsichtige schwarze Lösung darstellt. Das Produkt wird in den folgenden Schritten isoliert.

2. Magnetische Trennung und Reinigung von MFCs

  1. 200 mg Stahlwolle in ein Glasfläschchen geben. Füllen Sie die Glasfläschchen zur Hälfte mit dem Reaktionsgemisch aus dem Reaktor. Den Rest der Durchstechflasche mit Aceton füllen und gut schütteln. Beachten Sie, dass die Stahlwolle die Magnetfeldstärke in der Durchstechflasche erhöht und die magnetische Trennung der Nanocluster von der Lösung unterstützt.
  2. Legen Sie die Durchstechflasche auf einen Magneten, damit eine magnetische Sammlung stattfindet. Das Ergebnis ist eine transluzente Lösung mit Niederschlag an der Unterseite.
    1. Gießen Sie die überstehende Lösung ab, während die MFCs magnetisch von der Stahlwolle eingeschlossen werden, indem Sie den Magneten während des Gießens an den Boden der Durchstechflasche halten. Ethylenglykol wird in diesem Schritt größtenteils entfernt.
    2. Beginnen Sie mit dem Waschen mit dem geringen Verhältnis von Aceton zu Wasser und erhöhen Sie das Verhältnis in nachfolgenden Wäschen, bis es rein ist. Tun Sie dies 3-4 Mal.
  3. Entfernen Sie die Durchstechflasche vom Magneten und füllen Sie sie mit Wasser. Gut schütteln, um die MFCs aufzulösen. Jetzt wird das Produkt vollständig in Wasser dispergiert.
  4. Wiederholen Sie die beiden vorherigen Schritte mehrmals, bis die wässrige Lösung der MFCs beim Schütteln keine Blasen mehr erzeugt. Das Ergebnis wird ein dunkles, undurchsichtiges Ferrofluid sein, das stark auf Magnete reagiert.
    ANMERKUNG: Bei einer typischen Synthese mit 20 ml Ethylenglykol werden etwa 80 mg MFC-Produkt erhalten.

3. Oberflächenfunktionalisierung von MFCs hin zu ultrahoher kolloidaler Stabilität

HINWEIS: Die Synthese von Nitro-Dopamin und Poly(AA-co-AMPS-co-PEG) findet sich in unserer bisherigen Arbeit16. Das Copolymer wird durch radikalische Polymerisation hergestellt. 0,20 g 2,2′-Azobis(2-methylpropionitril) (AIBN), 0,25 g Acrylsäure (AA), 0,75 g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS) und 1,00 g Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat (PEG) in 10 ml N,N-Dimethylformamid (DMF) zugeben. Die Mischung in einem 70 °C wasserbad für 1 h erhitzen und in einen Dialysebeutel (Cellulosemembran, 3 kDa) in Wasser überführen. Das Gewichtsverhältnis von AA, AMPS und PEG beträgt 1:3:4. Die Polymerisation für diese Monomere hat eine Umwandlungsrate von 100%, die durch Gefriertrocknung und Wiegen bestätigt wird.

  1. Mischen Sie 10 ml gereinigte Nanopartikel (ca. 100 mg) in einer 20 ml Durchstechflasche mit 10 mL gesättigter N-[2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethyl]nitramid (Nitro-Dopamin)-Lösung (~1 mg/ml). Warten Sie 5 Min.
  2. Waschen Sie die mit Nitro-Dopamin beschichteten MFCs mit magnetischer Trennung. Gießen Sie den blassgelben Überstand aus. Wasser hinzufügen und kräftig schütteln. Gießen Sie dann Wasser mit dem Magneten aus, um das Produkt zurückzuhalten. Wiederholen Sie diese Wäsche mehrmals und lassen Sie die dunkelbraune Sammlung in der Durchstechflasche.
    ANMERKUNG: Bereiten Sie eine wässrige Lösung mit einer Konzentration von 20 mg/ml, eine Pufferlösung mit einer Konzentration von 100 mg/ml und eine Poly(AA-co-AMPS-co-PEG)-Polymerlösung mit einer Konzentration von 20 mg/ml vor.
  3. Mischen Sie 1 mL EDC-Lösung, 1 mL MES-Puffer und 3 mL der Polymerlösung. Die Mischung durch Schwenken leicht umrühren und ca. 5 min ruhen lassen. Es sollte eine klare und farblose Lösung sein, wenn es vollständig kombiniert wird.
  4. Fügen Sie diese Mischung der MFC-Sammlung hinzu und legen Sie die Durchstechflasche in ein Eisbad. Senken Sie den Sondenschallgerät in die Lösung und schalten Sie ihn dann ein (250 Watt Leistung bei 20 kHz).
    1. Geben Sie nach einer 5-minütigen Beschallungsbehandlung etwa 5 ml Reinstwasser in die Durchstechflasche, während der Ultraschallgerät noch läuft. Überwachen Sie das Schiff weiter, um sicherzustellen, dass kein Produkt verschüttet wird. Halten Sie das Eis in der Eis-Wasser-Mischung, da ein Teil des anfänglichen Eises aufgrund der Intensität und Hitze der Beschallung schmilzt.
    2. Lassen Sie die Mischung für weitere 25 Minuten beschallen, insgesamt jedoch 30 Minuten.
  5. Legen Sie die Durchstechflasche auf einen Magneten, um die MFCs zu trennen, und gießen Sie die überstehende Lösung aus.
  6. Waschen Sie die modifizierten MFCs mehrmals mit entionisiertem Wasser.
  7. Füllen Sie die Durchstechflasche mit den MFCs mit reinen Wasser. Pipettieren Sie diese Flüssigkeit in ein Vakuumfiltrationssystem mit einem 0,1 μm Polyethersulfon-Membranfilter, um irreversibel aggregierte MFCs zu entfernen.
  8. Vakuumfilter die Lösung. Wiederholen Sie diesen Vorgang 2-3 Mal. Das Ergebnis wird eine gereinigte wässrige Lösung von monodispersierten MFCs sein.
    HINWEIS: Ungefähr 10% des Produkts werden irreversibel aggregiert und dieses Material verbleibt auf dem Filter und sollte entsorgt werden.

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Ergebnisse

Nach der hydrothermalen Behandlung verwandelt sich das Reaktionsgemisch in eine viskose schwarze Dispersion, wie in Abbildung 1 zu sehen ist. Das Ergebnis nach der Reinigung ist eine hochkonzentrierte MFC-Lösung, die sich wie ein Ferrofluid verhält. Die Flüssigkeit in der Durchstechflasche reagiert innerhalb von Sekunden, wenn sie in der Nähe eines Handmagneten (<0,5 T) platziert wird, und bildet eine makroskopische schwarze Masse, die bewegt werden kann, wenn der Magnet an verschiedenen ...

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Diskussion

Diese Arbeit zeigt eine modifizierte Polyolsynthese von Manganferrit-Nanokristallen, die zu einheitlichen nanoskaligen Aggregaten zusammengefasst sind29. Bei dieser Synthese durchlaufen Eisen(III)-chlorid und Mangan(II)-chlorid eine erzwungene Hydrolysereaktion und -reduktion und bilden molekulares MnxFe3-xO4. Diese Ferritmoleküle bilden unter der hohen Temperatur und dem hohen Druck in den Reaktoren primäre Nanokristalle und setzen sich schließlich zu k...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preiszugeben.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde großzügig von der Brown University und dem Advanced Energy Consortium unterstützt. Wir danken Dr. Qingbo Zhang für seine etablierte synthetische Methode der Eisenoxid-MFCs.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
0,1 Mikron Vakuum-FiltrationsfilterThermo Fisher ScientificNC9902431für die Filtration von aggregierten Clustern nach der Synthese und Oberflächenbeschichtung, um eine einheitliche Lösung zu erzielen
2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS, 99%)Sigma-Aldrich282731-250GReagenz wird in Copolymeren verwendet, um Nanocluster zu beschichten und für biologische Medien
zu funktionalisieren2,2′-Azobis(2-methylpropionitril) (AIBN)Sigma-Aldrich441090-100GReagenz, das bei der Herstellung von Copolymeren als freier Generator verwendet
4-Morpholineethansulfonsäure, 2-(N-Morpholino)ethansulfonsäure (MES)Sigma-AldrichM3671-250Gsaurer Puffer zur Stabilisierung des Nanocluster-Oberflächenbeschichtungsprozesses
AcrylsäureSigma-Aldrich147230-100GReagenz, das in Copolymeren verwendet wird, um Nanocluster zu beschichten und für biologische Medien zu funktionalisieren; wasserfrei, enthält 200 ppm MEHQ als Inhibitor, 99%
AnalysenwaageAvantorVWR-205ACzum Abwiegen fester chemischer Reagenzien für die Verwendung in der Synthese und Verdünnung
Digitaler Sonifikator und SondeBransonB450zur Beschallung der Nanocluster-Lösung während der Oberflächenbeschichtung zum Aufbrechen von Aggregaten
DopaminhydrochloridSigma-AldrichH8502-25Gwird in der Oberflächenbeschichtung für die Ligandenaustauschreaktion verwendet
Ethylenglykol (wasserfrei, 99,8 %)Sigma-Aldrich324558-2LReagenz wird als Lösungsmittel bei der hydrothermalen Synthese von Nanoclustern
verwendet Glasfläschchen (20 ml)Premium-FläschchenB1015Behälter für Nanocluster-Lösung beim Waschen und Oberflächenbeschichtung sowie Polymerlösungen
Messbecher (100 ml)Corning1000-100Behälter zum Mischen von festen und flüssigen Reagenzien während der hydrothermalen Synthese (zum Überführen in den Autoklavenreaktor vor dem Ofen)
HandmagnetMSC Industrial Supply, Inc.926739041/2" lang x 1/2" breit x 1/8" hoch, 5-polig, rechteckiger Neodym-Magnet Magnet mit geringer Stärke, der zur Ausfällung von Nanoclustern aus der Lösung verwendet wird (die Feldstärke wird bei Bedarf mit Stahlwolle erhöht)
Salzsäure (ACS-Qualität, 37%)Fisher Scientific7647-01-0zum Entfernen von Nanocluster-Resten und zum Reinigen von Autoklav-Reaktoren für den nächsten Einsatz
Hydrothermale Autoklav-ReaktoroptionTOPT-HP500Behälter für fertige Reagenzienmischung, um hohen Temperaturen und Druck standzuhalten, die vom Ofen bei der hydrothermalen Synthese erzeugt
werden Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat (FeCl3· 6H2O, ACS-Reagenz, 97%)ACS236489-500GReagenz, das bei der Synthese von Nanoclustern als Quelle für Eisen (III) verwendet wird, das in einem fertigen Nanocluster-Produkt zu Eisen (II) wird (trocken halten und schnell abwiegen, um Wasserkontamination zu vermeiden)
Waschbürsten für LaborgeräteFisher Scientific13-641-708zum Waschen und Reinigen von Glaswaren vor der
Synthese Magnetische RührplatteThermo Fisher Scientific50093538zum Mischen von festen und flüssigen Reagenzien während der hydrothermalen Synthese
Manganchlorid-Tetrahydrat (MnCl2· 4H2O, 99,0%, Kristalle, ACS)Sigma-Aldrich1375127-2GReagenz zur Synthese von Nanoclustern als Quelle für Mangan-Mikropipette
(100-1000μ L)Thermo Fisher ScientificFF-1000zum Übertragen von flüssigen Reagenzien wie Wasser und Manganchlorid
N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimidhydrochlorid (EDC)Sigma-Aldrich25952-53-8zur Unterstützung der Oberflächenbeschichtung zur Unterstützung des Ligandenaustauschs von Copolymeren (Bulk-Chemikalie im Gefrierschrank und verdünnte Lösung im Kühlschrank aufbewahren)
N,N-Dimethylformamid (DMF)Sigma-Aldrich227056-2LReagenz, das bei der Herstellung von Copolymeren als Lösungsmittel
verwendet wird Polyacrylsäure-Natriumsalz (PAA, Mw ~ 6.000)PolyScience Inc.06567-250Reagenz, das in der hydrothermalen Synthese verwendet wird, um die Nanocluster zunächst zu beschichten (wird schließlich in der Oberflächenbeschichtung ersetzt)
Poly(ethylenglykol)-methyletheracrylatSigma-Aldrich454990-250MLReagenz, das in Copolymeren verwendet wird, um Nanocluster zu beschichten und sie für biologische Medien zu funktionalisieren; durchschnittlich Mn 480, enthält 100 ppm BHT als Inhibitor, 100 ppm MEHQ als Inhibitor
Reagenzien Aceton, 4L, ACS-ReagenzCole-ParmerUX-78920-66wird als Lösungsmittel zur Ausfällung von Nanoclustern während des Waschens verwendet
Einkanalpipette, einstellbar 1-10 mLEppendorf3123000080zum Transfer von Ethylenglykol und anderen Flüssigkeiten
StahlwolleLowe's788470wird verwendet, um die magnetische Feldstärke im Fläschchen zu erhöhen, um die Ausfällung von Nanoclustern zum Waschen und zur Oberflächenbeschichtung
zu unterstützenRührstabThomas Scientific8608S92zum Mischen von festen und flüssigen Reagenzien während der hydrothermalen Synthese
TischklemmeGrainger29YW53zum dichten Abdichten des Autoklavenreaktors, um dem hohen Druck des Ofens während der hyrothermischen Synthese standzuhalten
Harnstoff (ACS-Reagenz, 99,0%)Sigma-AldrichU5128-500GReagenz wird in der hydrothermalen Synthese verwendet, um eine Basislösung
zu schaffenVakuum-FiltrationsflaschendeckelThermo Fisher Scientific596-3320für die Filtration von aggregierten Clustern nach der Synthese und Oberflächenbeschichtung, um eine einheitliche Lösung zu erzielen
Vakuum-Controller V-850BüchiBU-V850für die Filtration von aggregierten Clustern nach der Synthese und Oberflächenbeschichtung, um eine einheitliche Lösung zu erzielen
VakuumschrankFisher Scientific13-262-51Wird verwendet, um hohe Temperaturen und Drücke zu erzeugen, die für die Bildung von Nanoclustern in der hydrothermalen Synthese erforderlich sind
wird

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