A 'Plug and Play' Methode, um Wasser dispergierbare Nanoanordnungen mit einem Gehalt eines amphiphilen Polymers, organische Farbstoffe und Hochskalierungs-Nanopartikel erstellen

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, zu zeigen, wie hochkonvertierende Nanopartikel synthetisiert werden und wie sie mit organischen Farbstoffmolekülen verkapselt werden können, um wasserdispergierbare Nanoanordnungen herzustellen. Diese Methode kann Fragen in der Nanotechnologie und Photochemie beantworten, z. B. wie man Nanopartikel aus organischen Lösungsmitteln in wässrige Umgebungen überführen kann und wie man ihre Photoreaktivität in Wasser aufrechterhält. Der Hauptvorteil unserer einzigartigen Block- und Spielmethode ist ihre Einfachheit und Vielseitigkeit.

Das Verkapselungsverfahren kann auf eine Reihe von Nanopartikeln und organischen Gerätekombinationen angewendet werden. Die Kombination von hochkonvertierenden Nanopartikeln und photoaktiven Molekülen wird den Zugang zu einer breiteren Palette von Medikamenten ermöglichen, die eine Aktivierung des UV-Lichts erfordern. Darüber hinaus kann diese Methode Einblicke in den Energietransfer zwischen lumineszierenden Nanopartikeln und organischen Farbstoffmolekülen geben.

Im Allgemeinen erfordert die Verkapselung von Nanopartikeln äußerste Sorgfalt, insbesondere im Hinblick auf den Phasentransferschritt. So können beispielsweise die Fehler in der Additionssequenz oder in den Reagenzienverhältnissen leicht zur Partikelaggregation führen. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die Verkapselungstechnik mehrere herausfordernde Schritte umfasst.

Daher erfordert es ein genaues Timing, Materialmenge und Temperaturen. Legen Sie zunächst eine 250-Milliliter-Heizhaube auf eine normale Rührplatte und stecken Sie die Blende auf ein Thermoelement. Setzen Sie einen 250-Milliliter-Rundkolben mit rundem Boden, der mit einem magnetischen Rührstab versehen ist, auf die Heizhaube.

Befestigen Sie bei ordnungsgemäßer Klemmung einen Luftadapter am linken Hals des Rundkolbens und schließen Sie diesen Luftadapter an eine Schleck mit Kunststoffschlauch an. Befestigen Sie anschließend einen Glasadapter am rechten Hals des Rundkolbens und befestigen Sie einen Thermometeradapter an dem Glasadapter. Stecken Sie einen Temperaturfühler durch den Thermometeradapter in den Kolben und stecken Sie diesen in das Thermoelement.

Befestigen Sie einen Destillationskopf an der Mitte, am Hals des Rundkolbens und setzen Sie einen Stopfen auf den Destillationskopf. Schließen Sie den Kopf an einen Kondensator an, gefolgt von einem Vakuumdestillationsadapter und einem 50-Milliliter-Rundkolben. Verbinden Sie dann den Vakuumdestillationsadapter durch einen Kunststoffschlauch mit einem Bubbler.

Als nächstes wird ein Punkt 17 g Atriumacetat, 0,439 g Itumacetat und 0,0727 g Erbiumacetat in den 250 Milliliter runden Bodenkolben gegeben, 30 Milliliter Ölsäure und 75 Milliliter Essener in den Kolben gegeben. Mit einem Messzylinder wird der Kolben an die Doppelverteilerleitung angeschlossen und das entsprechende Ventil gedreht, um den Kolben mit der Stickstoffleitung verbunden zu halten. Schalten Sie das Thermoelement ein und stellen Sie die Temperatur auf 80 Grad Celsius ein.

Erhitzen Sie das System allmählich auf diese Temperatur, indem Sie das Thermoelement auf die Einstellung 50 bis 500 Milliliter einstellen. Nachdem alle Ausgangsstoffe aufgelöst sind, entfernen Sie die Heizhaube und lassen Sie die Reaktion auf 30 Grad Celsius abkühlen. Wenn die Temperatur 30 Grad Celsius erreicht, entfernen Sie den Destillationskopf, schalten Sie den Luftadapter vom linken Hals auf den mittleren Hals und verschließen Sie den linken Hals mit einem Stopfen.

Dann wird der Reaktionskolben langsam mit Vakuum versorgt, indem das Ventil an der Leitung von der Stickstoffleitung zur Vakuumleitung gedreht wird. Wenn die Lösung aufhört zu sprudeln, erhöhen Sie die Temperatur auf 115 Grad Celsius mit einer Geschwindigkeit von fünf Grad Celsius pro Minute. Entfernen Sie nach 15 Minuten bei 115 Grad Celsius die Heizhaube und kühlen Sie die Reaktion auf 50 Grad Celsius ab.

Schalten Sie anschließend das Setup schnell wieder auf die ursprüngliche Form um, indem Sie den Destillationskopf wieder am mittleren Hals und den Luftadapter am linken Hals anbringen. Während des Kühlprozesses werden 74 g Natriumhydroxid und 0,5 g Ammoniumfluorid in eine Plastikflasche mit Verschluss gegeben und die Reagenzien in 50 Millilitern Methanol durch Beschallung nach Beschallung gelöst. Die Lösung wird in den 250-Milliliter-Rundkolben gegossen und die Seiten des Kolbens mit fünf Millilitern Methanol gespült.

Nachdem Sie die Lösung 30 Minuten lang bei 50 Grad gerührt haben, erhöhen Sie die Temperatur auf 75 Grad Celsius, um das Methanol während der Destillation zu destillieren, und leeren Sie den Auffangkolben, falls erforderlich. Nachdem die Destillation beendet ist, erhitzen Sie die Reaktion so schnell wie möglich auf 300 Grad Celsius unter Stickstoffschutz. Sobald die Temperatur 300 Grad Celsius erreicht, halten Sie diese Temperatur eine Stunde lang.

Decken Sie das Setup bei Bedarf mit Aluminiumfolie ab, um die Temperatur zu halten. Entfernen Sie dann die Wärmequelle und lassen Sie die Reaktion auf Raumtemperatur abkühlen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur die Lösung gleichmäßig in drei 50-Milliliter-Kunststoffzentrifugationsröhrchen aufteilen und jedes Röhrchen mit einer wasserfreien Ethanolzentrifuge bis zur 50-Milliliter-Skala füllen, wobei alle Röhrchen 15 Minuten lang bei 3.400 mal G gehalten werden.

Nach dem Verwerfen des Supranatanten werden die hochkonvertierenden Nanopartikel oder UCNP-Pellets in 7,5 Millilitern Hexanen wieder dispergiert und jedes Röhrchen mit Ethanol bis zur 50-Milliliter-Skala gefüllt. Nach der Zentrifugation bei 3.400 mal G für 15 Minuten wird die Schlinge verworfen und das feste U cnps in 30 Millilitern Chloroform im Röhrchen wieder dispergiert. Füllen Sie die Lösung dann zur weiteren Verwendung in ein Durchstechflasche aus Glas.

Zu diesem Zeitpunkt sind 25 Milligramm Polystyrol, Ultima und Hydrid oder PSMA in drei Millilitern Chloroform enthalten. Geben Sie dann in einem Szintillationsfläschchen, das mit einem magnetischen Rührstab ausgestattet ist, 250 Mikroliter der UCNP-Chloroform-Stammlösung in das Fläschchen. Rühren Sie die Lösung zwei Stunden lang bei Raumtemperatur um.

Als nächstes lösen Sie 160 Milligramm Polyetheramin 2070 auf. Geben Sie die Lösung in einem Milliliter Chloroform mit einer Pipette in einer Portion in das Szintillationsfläschchen. Nachdem Sie die Lösung über Nacht bei Raumtemperatur gerührt haben, geben Sie die entsprechende Menge an organischen Farbstoffmolekülen in einer Portion in das Szintillationsfläschchen.

Rühren Sie dann die resultierende Lösung eine Stunde lang um. Entfernen Sie anschließend das Chloroform unter reduziertem Druck mit einem Rotationsverdampfer. Wenn Sie fertig sind, geben Sie drei Milliliter einer 0,001 molaren wässrigen Natriumhydroxidlösung in das Szintillationsfläschchen und beschallen Sie das Fläschchen, bis eine milchige Suspension gebildet wird.

Nachdem Sie das Fläschchen wieder auf den Rotationsverdampfer gestellt haben, entfernen Sie vorsichtig das restliche Chloroform, bis die Suspension in eine klare Lösung umgewandelt ist. Übertragen Sie anschließend die Lösung aus dem Szintillationsfläschchen in zwei konische 1,5-Milliliter-Zentrifugationsröhrchen und zentrifugieren Sie die Lösungen 25 Minuten lang bei 20, 600 mal G. Nach dem Verwerfen des Überstands werden 1,5 Milliliter entionisiertes Wasser in jedes Röhrchen gegeben und die Röhrchen beschallt, um die Pellets nach der Zentrifugation unter den gleichen Bedingungen wie zuvor wieder im Wasser zu verteilen.

Entsorgen Sie den Überstand und geben Sie 1,5 Milliliter entionisiertes Wasser in jedes Röhrchen. Nachdem die Pellets durch Sonnenfilterung im Wasser redispergiert wurden, wird jede wässrige Nanopartikel-Dispersionsprobe durch einen 0,2-Mikron-Spritzenfilter geleitet, um die endgültigen Proben für weitere Tests zu erhalten. Bei Bestrahlung mit einem Nahinfrarot-Laser von 980 Nanometern wird aus der TPP-UCNP-Probe eine grüne Emission erzeugt, die der Emission aus dem Erbium-dotierten Natriumatrium zugeordnet wird.

Fluorid-hochkonvertierende Nanopartikel Bei Bestrahlung der gemischten D-A-E-U-N-C-P-Probe mit UV-Licht wird das farblose, ringoffene Isomer in den farbigen Ring umgewandelt. Geschlossenes Isomer und Einwirkung von sichtbarem Licht lösen den umgekehrten Prozess aus. Wie für diara Athene typisch, absorbiert keines der ringoffenen Isomere im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums.

Die Bestrahlung der ringoffenen Isomere mit 365 Nanometern Licht erzeugt ihre ringgeschlossenen Gegenstücke. Selektives Photochrom wurde beobachtet, da die beiden Chromophore, die in der Polymerhülle von D-A-E-U-C-N-P eingekapselt sind, gut getrennte Absorptionsbanden aufweisen, was die Schlussfolgerung unterstützt, dass die amphiphile Polymerhülle dazu beiträgt, die Effizienz von Photoreaktionen in Wasser zu erhalten. Da sich die Emissionsbanden der U-CMPs mit den Absorptionsbanden der ringgeschlossenen Isomere überlappen, wird die Quenchung der U-CMPs-Emission durch einen Energietransferprozess erreicht.

Wenn die Probe mit sichtbarem Licht einer Wellenlänge von mehr als 650 Nanometern bestrahlt wird, schließt sich nur der Ring, die Isomere kehren in den Ring zurück, das offene Isomer und die rote Emission wird regeneriert. Während die grüne Emission noch bis zu einem gewissen Grad gelöscht wird, kann diese Technik, sobald sie gemeistert ist, in 48 Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist es wichtig, daran zu denken, alle Glaswaren gründlich zu reinigen, um eine erfolgreiche Synthese der Nanopartikel nach ihrer Entwicklung zu gewährleisten.

Diese Technik ebnete den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Biobildgebung. Es ermöglichte ihnen, zu entwickeln und zu erforschen, wie Upconverting-Nanopartikel mit einstellbarer Fluoreszenz zur Verbesserung der Bildqualität verwendet werden können. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie diese hochkonvertierenden Nanopartikel synthetisieren und Nanoanordnungen herstellen, die diese Partikel und organischen Farbstoffmoleküle enthalten.

Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Lanthaniden, organischen Lösungsmitteln, wässrigen Räumen und erhöhten Temperaturen äußerst gefährlich sein kann. Bei der Durchführung dieses Verfahrens sollten immer Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, wie z. B. das Tragen persönlicher Schutzausrüstung.