Name: A Plug and Play Methode, um Wasser dispergierbare Nanoanordnungen mit einem Gehalt eines amphiphilen Polymers, organische Farbstoffe und Hochskalierungs-Nanopartikel erstellen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 51 s
Description: Lernen Sie eine einfache Methode zur Synthese von Upconverting-Nanopartikeln und deren Kapselung mit organischen Farbstoffen für wasserdispersible Nanoanordnungen. Diese vielseitige Technik ermöglicht den Transfer von Nanopartikeln in wässrige Umgebungen bei Erhalt ihrer Photoreaktivität für biomedizinische Anwendungen.

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Diese Forschung wurde vom Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) von Kanada, dem Canada Research Chairs Program und der Simon Fraser University unterstützt. Für diese Arbeit wurden die gemeinsam genutzten Einrichtungen von 4D LABS genutzt, die von der Canada Foundation for Innovation (CFI), dem British Columbia Knowledge Development Fund (BCKDF) und der Simon Fraser University unterstützt wurden.

1. Synthese des NaYF 4 / Yb 3+ / Er 3+ Hochskalierungs-Nanopartikel (UCNP) <ol><li> Richten Sie das Gerät wie folgt: <ol><li> Legen Sie eine 250 ml Heizmantel auf einer regelmäßigen Rührplatte und stecken Sie den Mantel auf das Thermoelement. </li><li> Legen Sie einen 250 ml-Rundkolben mit einem magnetischen Rührstab auf den Heizmantel mit der richtigen Spann ausgestattet. </li><li> Befestigen Sie einen Luftadapter an der linken Hals des Rundkolben und verbinden diese Luftadapter an den Schlenk-Linie mit Kunststoffschlauch. </li><li> Bringen Sie ein Glasteil an der rechten Hals des Rundkolben und fixieren ein Thermometer-Adapter auf das Glasteil. Legen Sie die Temperatursonde in den Kolben durch die Thermometer-Adapter und stecken Sie diese in das Thermoelement. </li><li> Bringen Sie einen Destillationskopf in die Mitte Hals des Rundkolben. Legen Sie einen Anschlag auf der Oberseite der Destillationsaufsatz. Verbinden Sie den Kopf mit einem Kondensator, gefolgt von einer Vakuum distillatIonen-Adapter und ein 50 ml-Rundkolben. Schließen Sie die Vakuumdestillation Adapter, um eine Waschflasche durch Kunststoffschlauch. </li></ol></li><li> Wiegt 1,17 g (3,9 mmol) Yttriumacetat, 0,439 g Ytterbium acetat und 0,0727 g (0,1 mmol) von Erbium Acetat und sie in der Reaktionsrundkolben. </li><li> 30 ml Oleinsäure und 75 ml Octadecen zu dem Kolben mit Hilfe eines Messzylinders. </li><li> Spülen der Seite des Reaktionsrundkolben mit 5 ml Methanol, um sicherzustellen, dass keine Ölsäure und Octadecen zu den Seiten des Reaktionskolbens fest. </li><li> Verbinden Sie den Reaktionskolben zu einer Doppelverteiler Schlenklinie und schalten Sie das entsprechende Ventil, das an das Stickstoffleitung angeschlossen Reaktionskolben zu halten. </li><li> Einschalten des Thermoelement, die Temperatur auf 80 ° C und heizen das System auf dieser Temperatur gehalten. Bei 80 ° C und nach alle Ausgangsmaterialien gelöst werden, entfernen Sie den Heizmantel und reagieren lassen,Abkühlen auf 30 ° C. </li><li> Wenn die Temperatur 30 ° C erreicht, nehmen Sie den Destillationskopf, schalten Sie die Luftadapter von der linken Hals bis in die Mitte Nacken und schließen Sie die linke Hals mit einem Stopfen. Langsam einführen Vakuum in den Reaktionskolben durch Drehen des Ventils auf der Schlenk-Linie von der Stickstoffleitung mit der Vakuumleitung. Alle Komponenten mit niedrigem Siedepunkt wird aus dem Reaktions an dieser Stelle gezogen werden. </li><li> Wenn die Lösung sprudeln stoppt, erwecken die Temperatur auf 115 ° C in einer Geschwindigkeit von 5 ° C / min. </li><li> Sobald die Temperatur erreicht 115 ° C, zu halten diese Temperatur für 15 Minuten, dann entfernen Sie den Heizmantel und Abkühlen der Reaktion auf 50 ° C. Danach schnell wechseln die durch Wiederanbringen des Destillationskopf in die Mitte Nacken und der Luft-Adapter auf der linken Seite den Kopf zurück in die ursprüngliche Form einzurichten. </li><li> Abwiegen 0,74 g (12,5 mmol) NaOH und 0,50 g (20,0 mmol) NH 4 F während des Kühlprozesses und auflösenin 50 ml Methanol durch Beschallung. </li><li> Nach der Ultraschallbehandlung, gießen Sie die Lösung in die Reaktionsrundkolben und spülen Sie die Seiten des Kolbens mit 5 ml MeOH. </li><li> Lassen die Lösung unter Rühren bei 50 ° C für 30 min. </li><li> Erhöhung der Temperatur auf 75 ° C, um das Methanol zu destillieren. </li><li> Während der Destillation, leeren Sie den Sammelkolben, wenn notwendig. Nachdem die Destillation beendet ist, zu erhitzen, um die Reaktion bis 300 ° C unter Stickstoffschutz so schnell wie möglich. </li><li> Sobald die Temperatur 300 ° C erreicht, halten diese Temperatur für 1 Stunde. Bei Bedarf decken das Setup mit Aluminiumfolie, um die Temperatur zu halten. Dann entfernen Wärmequelle, die die Reaktion auf Raumtemperatur abkühlen lassen. </li><li> Sobald es auf Raumtemperatur abgekühlt, teilen Sie die Lösung gleichmäßig in drei Zentrifugenröhrchen (50 ml Tuben, etwa 35 ml Lösung pro jedem Röhrchen), und füllen Sie den Schlauch an die 50 ml-Maßstab unter Verwendung wasserfreies Ethanol. Centrifuge alle ter Röhrchen bei 3.400 xg für 15 min. Nach Zentrifugation sollten die UCNPs auf der Seite der Rohre in Form eines weißen Niederschlags beobachtet werden. </li><li> Überstand verwerfen und redispergieren die UCNPs Pellets in Hexan (7,5 ml Hexan pro jeder Röhre), dann von oben bis das Rohr mit Ethanol bis zur 50 ml-Maßstab. Zentrifugenröhrchen erneut bei 3.400 × g für 15 min. </li><li> Sobald die Zentrifugation abgeschlossen ist, den Überstand verwerfen und redispergieren die festen UCNPs in 30 ml CHCl 3 zur weiteren Verwendung. </li></ol> 2. Montage des Wasser dispergierbare Nanoanordnungen, die organische Farbstoffmoleküle und Hochskalierungs-Nanopartikel <ol><li> Auflösen 25 mg (0,0147 mmol) Poly (styrol-alt-Maleinsäureanhydrid) (PSMA) in 3 ml CHCl 3 in ein Szintillationsfläschchen mit einem magnetischen Rührstab versehen ist. Diese Menge ist eine optimierte Menge nach mehreren Studien. </li><li> Fügen Sie 250 ul (47 mg / ml) des upconverting Nanopartikel Chloroform-Stammlösung zu dem scintillation Fläschchen. </li><li> Verschließe das Röhrchen und legen Sie es auf dem magnetischen Rührplatte und rühren Sie die Lösung bei Raumtemperatur für 2 Std. </li><li> Wiegen 160 mg (0,0773 mmol) Polyetheramin 2070 und löst ihn in 1 ml CHCl 3. Dann fügen Sie diese Lösung für das Szintillationsfläschchen in einer Portion mit einer Pipette. Die Lösung wird sich bis blassgelb, die die Reaktion von Polyetheramin 2070 mit den Anhydridgruppen am PSMA. </li><li> Auch weiterhin die Lösung über Nacht bei Raumtemperatur rühren. </li><li> Die entsprechende Menge organischer Farbstoffmoleküle dann verzichten sie in die Szintillationsfläschchen in einer Portion, rühren Sie die resultierende Lösung für 1 Stunde. <ol><li> Für die Probe TPP-NP (Polymerhülle, Tetraphenylporphyrin und upconverting Nanopartikel Nanoanordnung enthält), direkt hinzufügen 1 mg Tetraphenylporphyrins auf die Szintillationsfläschchen. Für die Probe DAE-UCNP (Nanoanordnung Polymerhülle, Diarylethen-Moleküle und Nanopartikel enthalten upconvertings), ist die Menge jeder Diarylethen-Moleküle 2 × 10 -7 mol. Fügen Sie die beiden Diarylethen-Moleküle in die Reaktionslösung. Die Volumina der beiden Diarylethen-Moleküle sind: DAE-1o (1,8 mM), 111 ul und DAE-2o (1,6 mM), 125 &amp; mgr; l. </li></ol></li><li> Entfernen der CHCl 3 Lösungsmittel unter reduziertem Druck mit einem Rotationsverdampfer, dann werden 3 ml 0,001 M wässrigen NaOH (pH ≈ 11) zu der Szintillationsampulle dann beschallen das Fläschchen bis eine milchige Suspension wird gebildet. </li><li> Legen Sie das Fläschchen wieder auf dem Rotationsverdampfer, und entfernen Sie vorsichtig die verbleibende CHCl 3, bis die Suspension wurde auf eine klare Lösung verwandelt. </li><li> Übertragen der Lösung aus dem Szintillationsfläschchen zwei 1,5 ml konischen Zentrifugenröhrchen, dann zentrifugieren die Lösung bei 20.600 × g für 25 min. </li><li> Überstand verwerfen, dann fügen insgesamt 3 ml entionisiertem H 2 O in den beiden Rohren (1,5 ml pro Röhrchen), beschallen die Rohre, um die Pellets zu redispergierenin entionisiertem H 2 O. </li><li> Wieder Zentrifugieren Sie die beiden Rohre an 20.600 × g für 25 min. </li><li> Überstand verwerfen, dann fügen Sie insgesamt 3 ml entionisiertem H 2 O in den beiden Rohren (1,5 ml pro Röhrchen). Beschallen der Rohre, um die Pellets in dem deionisierten H 2 O. redispergieren </li><li> Filtern der wässrigen Nanoteilchen-Dispersion Probe durch einen 0,2 um-Spritzenfilter, um die endgültige Probe für weitere Tests zu erhalten. </li></ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die nach diesem Protokoll synthetisierten Nanopartikel eine Größenverteilung von 20 bis 25 nm bei ungefähr 22,5 nm. 26,27 Sie können als kugelförmige Teilchen mit einem α-NaYF 4 Wirtsgitterstruktur klassifiziert werden zentriert. Es gibt zwei kritische Schritte in diesem Protokoll. Im UCNP Synthese ist es wichtig, die Erwärmungstemperatur und -zeit so präzise wie möglich zu halten, um eine enge Verteilung der Partikelgröße zu gewährleisten. Gleichzeitige Zugabe von NaOH und NH 4 F zusamm...

Heute gibt es immer noch ein dringender Bedarf an neuen Arten von Bio-Imaging-Agenten zu entwickeln. Viele neue Fluoreszenzsonden sind gut dokumentiert. 1-6, wesentliche Verbesserungen in der Bildauflösung bleibt jedoch eine Herausforderung. 7 Eine praktische Methode ist es, direkt modulieren die Fluoreszenzsonden zwischen einer &#39;light&#39; emittierenden Zustand und einem &quot;dunklen&quot; Zustand abgeschreckt. 8-12 Diese besondere Methode wurde angewandt, um Technologien wie stimulierte Emission zu entwickeln (STED) Mikroskopie 13 und stochastischen optischen Rekonstruktionsmikroskopie (STORM). 14 Ein weiterer Ansatz, um die Fluoreszenz zu modulieren zu koppeln Licht ansprechende Chromophore gemeinsam mit fluoreszierenden Sonden. 15,16 Umschalten des photo Chromophor zwischen zwei Isomeren, wo nur eines der Isomere als effizienter Energietransfer-Akzeptor dienen können, ermöglicht die Kontrolle über Quenchen der Fluoreszenz von the Sonde durch Förster Resonance Energy Transfer (FRET) und andere Mechanismen. Das Ergebnis ist die Erzeugung eines emittierenden Zustand und einem abgeschreckten Zustand, der durch Belichtung der photoreaktiven Chromophor auf unterschiedliche Wellenlängen des Lichtes abwechseln können. Licht ansprechende Diarylethens Chromophore reversibel zwischen einem farblosen Ring-open-Isomer und einem farbigen Ring geschlossene Isomer bei Bestrahlung mit UV- und sichtbarem Licht umgeschaltet werden. 17-19 Die thermische Stabilität der beiden Isomere und abstimmbaren Absorptionsspektren der Ring geschlossen Isomer make Diarylethene sehr gute Kandidaten als steuerbare FRET-Akzeptoren. 20-23 Lanthaniden dotierten NaYF 4 upconverting Nanopartikel eignen sich für Bio-Imaging. 24 Diese Nanopartikel absorbieren Licht im nahen Infrarot und Licht in mehreren Regionen des sichtbaren Spektrums. Beispiele für Fluoreszenzmodulation durch die Kombination von Licht ansprechende Diarylethens Chromophore und Nanopartikel wurden vor,zuvor von unserer Arbeitsgruppe berichtet. 25-27, benötigt die in jedem Beispiel beschriebenen Systeme jedoch einen zusätzlichen Modifizierungs die Diarylethene an die Oberfläche der Nanopartikel, die die Entwicklung von verschiedenen Systemen erschwert befestigen. Hier zeigen wir ein einfaches &quot;Plug-and-Play&quot; Verfahren zu wasserdispergierbaren organischen Farbstoffmolekülen und auf Licht upconverting Nanopartikel mit einem Selbstorganisationsstrategie vorzubereiten. Die Wahl der Polymere; Poly (styrol-alt-Maleinsäureanhydrid) und Polyetheramin 2070 sowohl eine hydrophobe und hydrophile Umgebung. Die hydrophoben Abschnitte des Polymers beitragen, die normalerweise in Wasser unlöslichen organischen Molekülen und upconverting Nanopartikel zusammenzuhalten, während der hydrophile Bereich des Polymers ist kritisch für die Aufrechterhaltung der Wasserlöslichkeit. Wir werden zunächst die Synthese der Nanopartikel upconverting demonstrieren durch die thermische Keimbildungsmethode. Dann werden wir beweisen, how die organischen Moleküle und upconverting Nanopartikel in hydrophobe Bereiche der Polymerhülle eingekapselt und verbleiben durch einfaches Zusammen Rühren eine Lösung des upconverting Nanopartikeln Polymer und verschiedenen organischen Farbstoffmolekülen, gefolgt von einem geeigneten Aufarbeitungsverfahren in wässrigen Medien stabil. Wir zeigen auch, wie die Fluoreszenzemission der Anordnungen unter Verwendung externer Lichtbestrahlung zu modulieren. Wir erwarten, den Umfang der Verwendung dieser &quot;Plug-and-play&quot; Methode, um in Wasser dispergierbare Nanoanordnungen wird weiter expandieren.

<table><tbody><tr><td>Yttriumacetat</td><td>Sigma</td><td>326046</td><td>Yttrium(III)-acetathydrat</td></tr><tr><td>Ytterbiumacetat</td><td>Sigma</td><td>544973</td><td>Ytterbium(III)-acetathydrat</td></tr><tr><td>Erbiumacetat Sigma</td><td></td><td>325570</td><td>Erbium(III)-acetathydrat</td></tr><tr><td>Ölsäure</td><td>Sigma</td><td>75096</td><td>Analysestandard</td></tr><tr><td>Octadecen</td><td>Sigma</td><td>O806</td><td>Technisch </td></tr><tr><td>Klasse NaOH</td><td>Sigma</td><td>S5881</td><td>Reagenz Klasse</td></tr><tr><td>NH4F</td><td>Sigma</td><td>216011</td><td>ACS-Reagenz</td></tr><tr><td>Poly(styrol-co-maleinsäureanhydrid)</td><td>Sigma</td><td>442399</td><td>Durchschnitt Mn = 1700</td></tr><tr><td>JeffAmin 2070</td><td>Huntsman</td><td>M-2070</td><td></td></tr><tr><td>Varian Carry 300</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>JDSU NIR-Laser</td><td>JSDU</td><td>L4-9897510-100M</td><td>980 nm Diodenlaser</td></tr></tbody></table>

a &#39;plug and play&#39; methode, um wasser dispergierbare nanoanordnungen mit einem gehalt eines amphiphilen polymers, organische farbstoffe und hochskalierungs-nanopartikel erstellen

A 'Plug and Play' Method to Create Water-dispersible Nanoassemblies Containing an Amphiphilic Polymer, Organic Dyes and Upconverting Nanoparticles

In diesem Protokoll beschreiben wir zunächst ein Verfahren zur Synthese von Lanthanid-dotierten Upconverting-Nanopartikeln (UCNPs). Anschließend zeigen wir, wie amphiphile Polymere in situ erzeugt werden können, und beschreiben ein Protokoll zur Verkapselung der hergestellten UCNPs und verschiedener organischer Farbstoffmoleküle (Porphyrine und Diarylethene) unter Verwendung von Polymerhüllen, um stabile wasserdispergierbare Nanoanordnungen zu bilden. Die Nanoassemblierungsproben, die sowohl die UCNPs als auch die organischen Diarylethen-Farbstoffe enthalten, haben interessante photochemische und photophysikalische Eigenschaften. Bei 365 nm UV-Bestrahlung erfährt die Diarylethen-Gruppe eine visuelle Farbveränderung. Wenn die Proben mit sichtbarem Licht einer anderen spezifischen Wellenlänge bestrahlt werden, verblasst die Farbe und die Proben kehren in den ursprünglichen farblosen Zustand zurück. Die Proben emittieren auch sichtbares Licht von den UCNPs bei Bestrahlung mit 980 nm Nahinfrarotlicht. Die Emissionsintensität der Proben kann durch abwechselnde Bestrahlung mit UV- und sichtbarem Licht eingestellt werden. Die Modulation der Fluoreszenz kann über viele Zyklen hinweg durchgeführt werden, ohne dass eine Verschlechterung der Proben zu beobachten ist. Dieses vielseitige Verkapselungsverfahren ermöglicht die Übertragung von hydrophoben Molekülen und Nanopartikeln von einem organischen Lösungsmittel auf ein wässriges Medium. Das Polymer trägt dazu bei, eine lipidähnliche Mikroumgebung für die organischen Moleküle aufrechtzuerhalten, um ihr photochemisches Verhalten in Wasser zu erhalten. Daher ist diese Methode ideal für die Herstellung von wasserdispergierbaren photoresponsiven Systemen. Die Verwendung von Nahinfrarotlicht zur Aktivierung von hochkonvertierenden Nanopartikeln ermöglicht es, anstelle von schädlicherem ultraviolettem Licht Licht mit geringerer Energie zur Aktivierung von Photoreaktionen zu verwenden.

Absorptionsspektren und Photolumineszenz-Spektren wurden für die Proben DAE-UCNP gesammelt. Die Absorptionsspektren werden zum Vergleichen der spektralen Überlappung zwischen der geschlossenen Diarylethens Chromophoren und den Aufwärtswandler Nanopartikel eingesetzt. Fotografien der Proben (sowohl TPP-UCNP und DAE-UCNP) wurden ebenfalls eingeschlossen, um erfolgreiche Verkapselung von organischen Farbstoffmolekülen und upconverting Nanopartikel, die in der amphiphilen Polymerhüllen in der wässrigen Phase befinden, zu de...

Organische Farbstoffmoleküle und ölsäurebeschichtete Upconverting-Nanopartikel sind nicht wasserlöslich. Dieses Protokoll beschreibt eine "Plug-and-Play"-Methode, die den Transfer von organischen Farbstoffmolekülen und die Umwandlung von Partikeln von ihrem ursprünglichen hydrophoben Lösungsmittel in Wasser ermöglicht.

A &#39;Plug and Play&#39; Methode, um Wasser dispergierbare Nanoanordnungen mit einem Gehalt eines amphiphilen Polymers, organische Farbstoffe und Hochskalierungs-Nanopartikel erstellen

In this protocol, we first describe a procedure to synthesize lanthanide doped upconverting nanoparticles (UCNPs). We then demonstrate how to generate ...

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls besteht darin, zu demonstrieren, wie Upconversion-Nanopartikel synthetisiert werden und wie sie mit organischen Farbstoffmolekülen umhüllt werden können, um wasserdispergierbare Nanostrukturen herzustellen. Diese Methode kann Fragen in den Bereichen der Nanotechnologie und der Photochemie beantworten, beispielsweise wie man Nanopartikel von organischen Lösungsmitteln in wässrige Umgebungen überführt und wie ihre Photoreaktivität im Wasser erhalten bleibt. Der Hauptvorteil unserer einzigartigen „Log-and-Play“-Methode liegt in ihrer Einfachheit und Vielseitigkeit.Das Einschlussverfahren kann auf eine Vielzahl von Nanopartikeln und Kombinationen organischer Vorrichtungen angewendet werden. Die Kombination von aufwärtskonvertierenden Nanopartikeln mit lichtaktiven Molekülen ermöglicht den Zugang zu einem breiteren Spektrum an Wirkstoffen, die eine Aktivierung durch UV-Licht erfordern. Außerdem kann diese Methode Einblicke in den Energietransfer zwischen lumineszierenden Nanopartikeln und organischen Farbstoffmolekülen liefern.Im Allgemeinen erfordert die Einschließung von Nanopartikeln äußerste Sorgfalt, insbesondere bezüglich des Phasentransferschritts. Beispielsweise können Fehler in der Zugabereihenfolge oder in den Reagenzienverhältnissen leicht zur Partikelaggregation führen. Die visuelle Darstellung dieser Methode ist entscheidend, da mehrere anspruchsvolle Schritte mit der Einschließungstechnik verbunden sind.Daher ist eine genaue Abstimmung von Zeitpunkt, Materialmenge und Temperaturen erforderlich. Stellen Sie zunächst eine 250-Milliliter-Heizhaube auf ein gewöhnliches Rührgerät und schließen Sie die Haube an ein Thermoelement an. Setzen Sie einen 250-Milliliter-Rundkolben, der mit einem Magnetrührstab ausgestattet ist, auf die Heizhaube.Unter ordnungsgemäßer Klemmung wird ein Luftadapter am linken Hals des Rundkolbens befestigt und dieser Luftadapter mittels Kunststoffschlauch an eine Schleckleitung angeschlossen. Anschließend wird am rechten Hals des Rundkolbens ein Glasadapter angebracht, auf den ein Thermometeradapter fixiert wird. Eine Temperatursonde wird durch den Thermometeradapter in den Kolben eingeführt und mit dem Thermoelement verbunden.Befestigen Sie einen Destillationskopf am mittleren Hals des Rundkolbens und setzen Sie einen Stopfen auf die Oberseite des Destillationskopfes. Schließen Sie den Kopf an einen Kühler an, gefolgt von einem Vakuum-Destillationsadapter und einem 50-Milliliter-Rundkolben. Anschließend verbinden Sie den Vakuum-Destillationsadapter über Schlauchverbindungen mit einem Bläschenrohr.Als Nächstes geben Sie 1,17 Gramm Acetat von Atrium, 0,439 Gramm Acetat von Itum und 0,0727 Gramm Acetat von Erbium in den 250-Milliliter-Rundkolben, fügen Sie 30 Milliliter Oleylsäure und 75 Milliliter Essene zum Kolben hinzu. Verbinden Sie mithilfe eines Messzylinders den Kolben mit der Doppelmanometer-Schlankleitung und stellen Sie das entsprechende Ventil so ein, dass der Kolben mit der Stickstoffleitung verbunden bleibt. 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 stellen. Nachdem alle Ausgangsmaterialien gelöst sind, entfernen Sie den Heizmantel und lassen die Reaktion auf 30 Grad Celsius abkühlen. Wenn die Temperatur 30 Grad Celsius erreicht, nehmen Sie den Destillationskopf ab, wechseln Sie den Luftadapter vom linken Hals in den mittleren Hals und verschließen Sie den linken Hals mit einem Stopfen.Danach langsam Vakuum in den Reaktionskolben einleiten, indem das Ventil an der Vakuumleitung von der Stickstoffleitung auf die Vakuumleitung gestellt wird. Wenn die Lösung aufhört zu blubbern, die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von fünf Grad Celsius pro Minute auf 115 Grad Celsius erhöhen. Nach 15 Minuten bei 115 Grad Celsius die Heizhaube entfernen und die Reaktion auf 50 Grad Celsius abkühlen lassen.Anschließend die Apparatur schnell wieder in die ursprüngliche Form bringen, indem der Destillationskopf am mittleren Hals und der Luftadapter am linken Hals erneut befestigt werden. Während des Abkühlungsprozesses 74 Gramm Natriumhydroxid und 0,5 Gramm Ammoniumfluorid in eine Plastikflasche mit Verschluss geben und die Reagenzien durch Beschallen in 50 Milliliter Methanol auflösen. Die Lösung in den 250-Milliliter-Rundkolben gießen und die Kolbenwände mit fünf Milliliter Methanol nachspülen.Nachdem die Lösung 30 Minuten lang bei 50 Grad unter Rühren stehengelassen wurde, erhöhen Sie die Temperatur auf 75 Grad Celsius, um das Methanol während der Destillation abzutrennen, und leeren Sie das Sammelfläschchen bei Bedarf. Nach Beendigung der Destillation erhitzen Sie die Reaktion so schnell wie möglich auf 300 Grad Celsius unter Stickstoffschutz. Sobald die Temperatur 300 Grad Celsius erreicht hat, halten Sie diese eine Stunde lang konstant.Falls erforderlich, die Apparatur mit Aluminiumfolie abdecken, um die Temperatur zu stabilisieren. Anschließend die Wärmequelle entfernen und die Reaktion auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur die Lösung gleichmäßig auf drei 50-Milliliter-Kunststoffzentrifugenröhrchen aufteilen und jedes Röhrchen mit wasserfreiem Ethanol bis zur 50-Milliliter-Marke auffüllen. Zentrifugieren Sie alle Röhrchen 15 Minuten lang mit 3.400 × g.Nach dem Verwerfen des Überstands die hochkonvertierenden Nanopartikel oder UCNP-Pellets in 7,5 Milliliter Hexan resuspendieren und jedes Gefäß mit Ethanol bis zur 50-Milliliter-Marke auffüllen. Nach einer Zentrifugation bei 3.400 × g für 15 Minuten den Überstand verwerfen und die festen UCNPs in 30 Milliliter Chloroform im Gefäß resuspendieren. Anschließend die Lösung in ein Glasvial umfüllen, um sie weiterzuverwenden.Zu diesem Zeitpunkt 25 Milligramm Polystyrol, Ultima und Hydrid oder PSMA in drei Milliliter Chloroform. In ein Szintillationsfläschchen, das mit einem magnetischen Rührstab ausgestattet ist, anschließend 250 Mikroliter der UCNP-Chloroform-Stammlösung geben. Die Lösung zwei Stunden bei Raumtemperatur unter Rühren umrühren.Lösen Sie anschließend 160 Milligramm Polyetheramin 2070 in einem Milliliter Chloroform auf und geben Sie die Lösung portionsweise mit einer Pipette in das Szintillationsgefäß. Nach dem Rühren der Lösung über Nacht bei Raumtemperatur geben Sie die geeignete Menge an organischen Farbstoffmolekülen portionsweise in das Szintillationsgefäß.Danach die resultierende Lösung eine Stunde lang unter Rühren umrühren. Entfernen Sie anschließend das Chloroform unter vermindertem Druck mithilfe eines Rotationsverdampfers. Fügen Sie danach drei Milliliter einer 0,001-molaren wässrigen Natriumhydroxidlösung zu der Szintillationsflasche hinzu und beschallen Sie die Flasche, bis sich eine milchige Suspension bildet.Nachdem das Gefäß wieder an den Drehverdampfer gestellt wurde, wird das verbleibende Chloroform vorsichtig entfernt, bis die Suspension zu einer klaren Lösung wird. Danach wird die Lösung vom Szintillationsgefäß in zwei 1,5-Milliliter-Kegel-Zentrifugenröhrchen überführt und die Lösungen 25 Minuten bei 20.600 × g zentrifugiert. Nach dem Verwerfen des Überstandes werden 1,5 Milliliter deionisiertes Wasser zu jedem Röhrchen hinzugegeben, und die Röhrchen werden unter gleichen Bedingungen wie zuvor erneut zentrifugiert, um die Pellets durch Beschallung in Wasser wiederum zu dispergieren.Entfernen Sie den Überstand und geben Sie 1,5 Milliliter deionisiertes Wasser zu jedem Röhrchen hinzu. Sobald die Pellets durch Sonierung in Wasser wieder dispergiert wurden, filtrieren Sie jede wässrige Nanopartikeldispersionsprobe durch einen 0,2-Mikrometer-Spritzenfilter, um die endgültigen Proben für weitere Untersuchungen zu erhalten. Bei Bestrahlung mit einem nahinfraroten Laser mit einer Wellenlänge von 980 Nanometern tritt eine grüne Emission aus der TPP-UCNP-Probe auf, die der Emission des mit Erbium dotierten Natriumatriums zugeordnet wird.Bei Bestrahlung der gemischten D-A-E-U-N-C-P-Probe mit UV-Licht werden Fluorid-Upconversion-Nanopartikel aktiviert, wodurch das farblose ringgeöffnete Isomer in das farbige ringgeschlossene Isomer umgewandelt wird. Die Bestrahlung des ringgeschlossenen Isomers mit sichtbarem Licht löst den umgekehrten Prozess aus. Wie typisch für Diara-Athene absorbieren keine der ringgeöffneten Isomere im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums.Die Bestrahlung der ringgeöffneten Isomere mit Licht von 365 Nanometer erzeugt deren ringgeschlossene Gegenstücke. Ein selektiver Fotochromismus wurde beobachtet, da die beiden Chromophore, die in der Polymerschale von D-A-E-U-C-N-P eingeschlossen sind, gut getrennte Absorptionsbanden aufweisen, was die Schlussfolgerung unterstützt, dass die amphiphile Polymerschale dazu beiträgt, die Effizienz der Fotoreaktionen in Wasser zu bewahren. Da die Emissionsbanden der U-CMPs mit den Absorptionsbanden der ringgeschlossenen Isomere überlappen, wird die Abschaltung der Emission der U-CMPs über einen Energietransferprozess erreicht.Wenn die Probe mit sichtbarem Licht einer Wellenlänge von mehr als 650 Nanometern bestrahlt wird, kehren nur der ringgeschlossene Isomer und der ringgeöffnete Isomer in den ringgeschlossenen Zustand zurück, und die rote Emission wird regeneriert. Während die grüne Emission weiterhin bis zu einem gewissen Grad unterdrückt ist, kann diese Technik, sobald sie beherrscht ist, innerhalb von 48 Stunden durchgeführt werden, sofern sie ordnungsgemäß durchgeführt wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, dass sämtliches Glaswerk gründlich gereinigt werden muss, um eine erfolgreiche Synthese der Nanopartikel nach der Entwicklung sicherzustellen.Diese Technik ebnete den Weg für Forscher im Bereich der Bioabbildung. Sie ermöglichte es ihnen, zu erforschen, wie aufwärtskonvertierende Nanopartikel mit einstellbarer Fluoreszenz zur Verbesserung der Bildqualität genutzt werden können. Nach dem Ansehen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man diese aufwärtskonvertierenden Nanopartikel synthetisiert und Nanostrukturen herstellt, die diese Partikel und organische Farbstoffmoleküle enthalten.Vergessen Sie nicht, dass das Arbeiten mit Lanthaniden, organischen Lösungsmitteln, wässrigen Bereichen und erhöhten Temperaturen äußerst gefährlich sein kann. Vorsichtsmaßnahmen, wie das Tragen von persönlicher Schutzausrüstung, sollten stets beachtet werden, wenn dieses Verfahren durchgeführt wird.

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Research

Forschung

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Chemistry

Chemie

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Formulierung von Diblock Polymernanopartikel durch Nanopräzipitation Technik

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Steuern der Größe, Form und Stabilität der supramolekularen Polymeren in Wasser

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

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