Name: Kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Hoch Uniform Poly ( N Isopropylacrylamid) Mikrogele (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 34 s
Description: Erfahren Sie die kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Poly(N-Isopropylacrylamid)-Mikrogelen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung der Diffusionsdynamik einzelner Mikrogel-Partikel in dichten Systemen.

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Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) wird für die finanzielle Unterstützung im Sonderforschungsbereich SFB 985 "Funktionelle Mikrogele und Mikrogelsysteme" gewürdigt.

1. Microgel Synthese HINWEIS: N Isopropylacrylamid (NIPAM) wurde aus n-Hexan umkristallisiert. Andere Reagenzien wurden wie erhalten verwendet. <ol><li> Herkömmlichen Batch Synthese von Poly (NIPAM) Matrix Mikrogele <ol><li> Man löst 1,8 g NIPAM und 24 mg N, N &#39;-bisacrylamide (BIS) in 245 ml filtriert (0,2 &amp; mgr; m regenerierter Cellulose (RC) Membranfilter) doppelt destilliertem Wasser in einem 500 ml Dreihalsrundkolben , der mit einem Rückflußkühler ausgestattet ist , einem Rührer und einem Gummiseptum. </li><li> Legen Sie ein Thermometer und ein 120-mm-Nadel für den Stickstoffeintrag durch das Septum. </li><li> Die Lösung wird auf 60 ° C unter Rühren. Desoxygenieren die Lösung von 40 min mit Stickstoff gespült. </li><li> Gleichzeitig bereiten die Lösung eine Initiatorlösung von 155 mg Kaliumpersulfat (KPS) in 5 ml gefiltert doppelt destilliertem Wasser und Blase mit Stickstoff Sauerstoff zu entfernen. </li><li> Übertragen Sie die komplette 5 ml KPS solution in einer Spritze Stickstoff-washed mit einem 120-mm-Nadel ausgestattet. </li><li> Heben Sie die Stickstoff-Nadel über der Lösungsebene im Dreihalskolben und fügen Sie die KPS-Lösung schnell durch das Gummiseptum in den Reaktor. </li><li> Ließ die Polymerisation für 1 Stunde unter einem Stickstoffstrom und langsamen Rühren bei 60 ° C stattfindet. </li><li> Verwenden Sie einen Büchner-Trichter und Filterpapier die heiße Reaktionslösung zu filtern, um große Aggregate zu verwerfen. Lassen Sie die Dispersion abkühlen. </li><li> Zentrifuge und Redispersion der Dispersion dreimal 40 min lang bei 257.000 xg und schließlich das Sediment in einem minimalen praktikable Menge an doppelt destilliertem Wasser redispergieren. Typischerweise ist dies 2-4 ml. </li><li> Lyophilisieren der Dispersion zum Speichern. </li></ol></li><li> Nicht gerührt Synthese von fluoreszenzmarkierten Poly (NIPAM) Mikrogele <ol><li> Wiegen 257,7 mg NIPAM, 3,5 mg BIS und 1,5 mg Methacryloxyethylgruppe Thiocarbamoyl Rhodamin B (Farbstoff) in Glasgefäß und 10 ml gefiltertes Doppel destillierened Wasser. </li><li> Ultrasonicate der Farbstoff-Monomer-Lösung 15 min um den Farbstoff in Wasser zu lösen. </li><li> Bereiten Sie die gleiche Lösung ohne Farbstoff in einen separaten Glasgefäß. </li><li> Bereiten verschiedener Verdünnungen der Monomerlösung mit dem Farbstoff der Monomerlösung ohne den Farbstoff unter Verwendung einer Konzentrationsreihe mit verschiedenen Farbstoffkonzentrationen zu erhalten. In dieser Arbeit verwenden Farbstoff in einem Konzentrationsbereich von 0,02 bis 0,1 mmol / L. </li><li> Man löst 8,4 mg KPS in 10 ml filtriert doppelt destilliertem Wasser, um die Initiatorlösung zu erhalten. </li><li> Übertragung von 0,5 ml der Konzentrationsreihe und 0,5 ml der KPS-Lösung Röhrchen mit 10 mm Durchmesser zu testen, um die endgültigen Reaktionslösungen zu erhalten, und abdichten sie mit Gummimembranen. </li><li> Vorwärmen ein Ölbad in einem doppelwandigen Glasbehälter mit einem Heizungs Zirkulators verbunden bis 63 ° C. </li><li> Deoxygenize die Reaktionslösungen durch 20 min mit Stickstoff durch 120 mm Nadeln gespült wurde. </li><li> Legen Sie die Rohre in afloating Plattform und die Plattform in den vorgeheizten Ölbad getaucht werden. Die Temperatur auf 60 ° C. Anfänglich höhere Temperatur im Bad ist notwendig, da die Raumtemperatur-Lösungen das Bad abkühlen. Für hohe Präzision Teilchengrösse tuning hat die Temperatursteuerung während der anfänglichen Reaktion streng sein, typischerweise ± 0,1 ° C. </li><li> Ließ die Reaktion für eine angemessene Zeit fortzufahren. Typischerweise 1 Stunde ist genug. </li><li> Übertragen die Reaktionsrohre schnell in einen Ofen bei 60 ° C und stellte einen Tropfen der heißen Dispersion auf 10 ml gefiltertes doppelt destilliertem Wasser vorgewärmt über PNIPAM Volumenphasenübergangstemperatur (VPTT, 32 -34 ° C) 1 für DLS Charakterisierung in der zusammengeklappten Zustand. </li><li> Lassen Sie den Rest der Dispersionen auf Raumtemperatur abkühlen und übertragen sie in Zentrifugenröhrchen. </li><li> Zentrifugieren Sie die Lösung dreimal für 40 min bei 257.000 xg und verdünnen die Mikrogele schließlich in 2 ml filtriert doppelt destilliertem Wasser for die Verwendung als Tracer-Partikel. </li></ol></li></ol> 2. Light Scattering Charakterisierung <ol><li> Hydrodynamischen Radius Bestimmung in zusammengeklappten Zustand durch Dynamic Light Scattering <ol><li> Waschen Sie Küvetten und mit Acetondampf Glas. </li><li> Wärme 10 ml filtriert (zB 200 nm oder kleiner RC - Filter) doppelt destilliertem Wasser über PNIPAM VPTT. </li><li> Übertragen einer Tropfen Heiß Dispersion auf das gefilterte Wasser, das eine vorgewärmte Nadel (0,9 x 40 mm) und die Spritze (1 ml). </li><li> Mildern des DLS Goniometer Indexanpassung Bad auf 50 ° C und übertragen Sie die Probe auf das Gerät, ohne dass es abkühlen. </li><li> Finden Sie die größte Streuwinkel, wo die Streuintensität ausreicht, um eine Korrelogramm zu erwerben, die von Testmessungen durchführen. <ol><li> Analysenküvette einsetzen (10 mm Durchmesser Glasrohr mit 1 ml der Partikeldispersion). Bewegen Sie den Detektor Arm zu kleinen Streuwinkel (hier 30 °). </li><li> Schauen Sie sich die Strahlprofil for Mehrfachstreuung: kein Glühen um den Primärstrahl, keine Mehrfachstreuung usw. Überprüfen Sie, ob der Zählerbereich für die Messung bei der niedrigsten Streuwinkel geeignet ist (ca. zwischen 30 und 600 kHz; oberen rechten Ecke des Software - Fensters..) </li><li> Bewegen Sie den Goniometerarm auf höchste Streuwinkel (120 ° wählen hier). Überprüfen Sie, ob die Zählrate noch hoch genug für die Messung ist (zwischen 30 und 600 kHz). Wenn die Intensität zu niedrig ist, bewegen Sie den Arm zu senken Winkelstreuung. </li></ol></li><li> Überprüfen Sie den Strahl visuell durch das Toluolbad Glas auf dem niedrigsten Streuwinkel, wenn Glühen um den einfallenden Strahl Mehrfachstreuung erfolgt beobachtet wird. In diesem Fall reduzieren die Laserintensität oder einer höheren Verdünnung verwenden. </li><li> Erwerben 20 Korrelogramme zwischen dem minimalen und maximalen Streuungswinkel (zB 30 ° - 140 °) mit minimaler Erfassungszeit von 60 sec. Erhöhen Sie die Erfassungszeit für schwache Intensität große StreuwinkelFalls benötigt. </li></ol></li><li> Datenanalyse 37 <ol><li> Berechnen Vektorgrößen für den Streuwinkelstreuung gemäß <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq2.jpg" /> Ist , wobei n der Brechungsindex der Dispersion, <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq3.jpg" /> die Wellenlänge des Lasers im Vakuum und <img alt="Gleichung 4" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq4.jpg" /> der Streuwinkel. </li><li> Im Fall stellt die Messtechnik-Software, die Intensität Korrelationsfunktion <img alt="Gleichung 5" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq5.jpg" /> , Wandeln es in elektrische Feld Korrelationsfunktion <img alt="Gl 6" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq6.jpg" /> gemäß <img alt="Gl 7" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq7.jpg" /> . Parameter <img alt="Gl 8" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq8.jpg" /> ist ein uninteressant instrumental Parameter auf den Grad der räumlichen Kohärenz des gestreuten Lichts Ove bezogenenr der Detektorfläche. </li><li> Führen Sie Kumulantenanalyse auf Korrelogramme, also passen Polynom zweiter Ordnung zum Logarithmus jedes elektrischen Feldkorrelationsfunktion <img alt="Gl 9" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq9.jpg" /> durch lineare kleinsten Quadrate. <img alt="Gl 8" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq8.jpg" /> erscheint als der Achsenabschnitt der Passung und der genaue Wert wird in Bezug auf die Datenanalyse ohne Bedeutung. Beschränken die Passform zu einem sinnvollen Wert τ Verzögerungszeit, beispielsweise so , dass die Korrelationsamplitude von 10 bis 20% der maximalen Amplitude. Der Koeffizient der Term erster Ordnung ist die mittlere Abnahmerate der Korrelationsfunktion, <img alt="Gleichung 10" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq10.jpg" /> . </li><li> Finden Sie den wahrscheinlichsten Wert für die mittlere Diffusionskoeffizient <img alt="Gl 11" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq11.jpg" /> der Partikel durch linear kleinsten Quadrate auf <img alt="Gl 12" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq12.jpg" /> . Ob<img alt="Gleichung 10" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq10.jpg" /> gegen <img alt="Gl 13" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq13.jpg" /> nicht linear erscheinen und den Ursprung innerhalb des Fehlers durchlaufen, ist die Partikelgrößenverteilung breit und hydrodynamischen Radius wird schlecht definiert werden. </li><li> Berechnen Sie den mittleren hydrodynamischen Radius von der Stokes-Einstein-Beziehung <img alt="Gleichung 14" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq14.jpg" /> gegebenen <img alt="Gleichung 15" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq15.jpg" /> die Boltzmann-Koeffizient, <img alt="Gl 16" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq16.jpg" /> die absolute Temperatur und <img alt="Gl 17" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq17.jpg" /> die Viskosität der Dispersion bei <img alt="Gl 16" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq16.jpg" /> . Propagieren der Standardabweichung <img alt="Gl 11" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq11.jpg" /> nach <img alt="Gleichung 18" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq18.jpg" /> . </li&gt; </ol></li><li> Partikelstrukturbestimmung durch statische Lichtstreuung <ol><li> Waschen Sie Küvetten und mit Acetondampf Glas. Verwenden 20 mm Durchmesser oder größer Küvetten die zylindrische Linseneffekt zu minimieren. </li><li> Filter (200 nm RC-Filter oder kleiner) in etwa 20 ml doppelt destilliertem Wasser auf einem Glasfläschchen und übertragen einen Tropfen gereinigt Dispersion in das Fläschchen. Das Filter wird mit 10 ml Wasser, bevor es für die Probenvorbereitung zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Herstellungsverfahren zurückbleibt. </li><li> Überprüfen Probe gegen jede Umgebungslichtquelle. Wenn blauen Farbton beobachtet wird, wird die Probe wahrscheinlich zu konzentrieren. Verdünnte entsprechend. </li><li> Bereiten Sie Hintergrund Wasserprobe durch die Küvette mehrmals mit gefiltertem Wasser gespült und dann füllen, um geeignete Probenvolumen in Abhängigkeit von der Küvette und der Laserposition im Gerät. Der Laser muss durch die Probe passieren, ohne von dem Meniskus gebrochen wird. </li><li> Kalibrieren Sie den instrument unter Verwendung einer Toluol Probe. </li><li> Messen Sie Wasser-Streuung (Hintergrund) in der gesamten verfügbaren Winkelbereich. </li><li> Messen Sie die Streuintensität von der Probe während des gesamten verfügbaren Winkelbereich vorzugsweise bei mehreren Wellenlängen. Das Streumuster auf der vorderen Streuintensität normalisiert wird als Formfaktor bekannt. </li><li> Wenn Partikelstruktur bekannt ist, verwenden Sie die entsprechende Modellausdruck globale Anpassung an den Datensätzen bei verschiedenen Wellenlängen gemessen zu berechnen. </li><li> Für unbekannte Verwendung Partikelstruktur regularisiert direkt (wie FitIt! 33) oder eine allgemeinere indirekte inversen Fourier 21,22 Routine in Verbindung mit Entfaltungs des Paares Abstand Verteilungsfunktion (nur für kugelförmige Teilchen) 23,24 , um ungefähre Klassifizierung der Partikel verwandeln Art. </li><li> Im Fall liefert die Armatur oder Inversionsroutine eine Schätzung der Partikelradius Verteilungsfunktion, die Berechnung der PolydispersitätIndex (Standardabweichung der Verteilung von seinem Mittelwert geteilt). </li></ol></li></ol> 3. Partikelverfolgung durch Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie HINWEIS: Tracer und Matrixteilchen von 465 ± 7 nm und 405 ± 7 nm hydrodynamischen Radien bei 20 ° C wurden jeweils für die Partikelverfolgung verwendet. <ol><li> Probenvorbereitung <ol><li> Bereiten Sie konzentrierte Matrix Mikrogeldispersion durch Redispergierung bekannte Menge an gefriergetrockneten unmarkierten Mikrogel bekannte Menge doppelt destilliertem Wasser. Fügen Sie ein kleines Volumen von markierten Tracerpartikel. </li><li> Bestätigen Sie die entsprechende Tracer Mikrogel Konzentration im Mikroskop. Die optimale Konzentration ist ein Kompromiss zwischen gleichzeitigen Erwerb von maximal Anzahl von Spuren, während die niedrig genug Tracer-Konzentration aufweist, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Tracerpartikel Spuren während der Erfassung überqueren vernachlässigbar ist. </li><li> Bereiten Sie konzentrierten Dispersionen durch VerdampfenWasser in einem Ofen. Bestimmen Gewichtskonzentration durch das Gewicht der Dispersion auf das ursprüngliche Gewicht der Probe vor der Verdampfung zu vergleichen. </li></ol></li><li> Datenerfassung und Auswertung <ol><li> Verwenden Sie eine entsprechende Objektivlinse der gewünschten Vergrößerung und Blende zur Anregung der Tracer und gleichzeitige Fluoreszenz Sammlung aus der Probe. In dieser Arbeit verwenden, um eine 100X / 1.3 NA -Ölimmersionsobjektiv Linse. </li><li> Legen Sie die Feuchtigkeitskammer auf einen xyz-Piezo-Tabelle, die in ein kommerzielles Mikroskop passt. </li><li> Um die Probe vor dem Austrocknen zu verhindern, wird ein Plasma gereinigt Deckglas in die Feuchtigkeitskammer und Pipette 10 ul Poly (NIPAM) Dispersion der gewünschten Konzentration auf den Schlupf. </li><li> In Abhängigkeit von der Anregungs- und Emissionsspektren des Fluoreszenzfarbstoffs, einen geeigneten Laser zur Anregung verwendet werden und die Laserleistung entsprechend einzustellen. Die Intensität sollte ausreichend niedrig sein, schnelle Photobleaching der Farbstoffe zu vermeiden, aber beidie gleichzeitig stark genug für eine genaue Einzelpartikelpositionierung (siehe unten). In dieser Arbeit verwenden , um eine 561 nm diodengepumpten Festkörperlaser und halten Sie die Laserleistung konstant bei 16 mW (ca. 0,5 kW cm -2 bei der Probe) bei allen Messungen. </li><li> Zur Erzielung homogene Probenbeleuchtung, verwenden Sie die kritische Beleuchtung Setup hier beschrieben. Dazu koppeln die Laser in eine Multimode-Faser (NA 0,22 ± 0,02, 0,6 mm Kerndurchmesser), schütteln Sie die Faser mit einem Vortexer um zeitlich Durchschnitt aus Laserspeckles verwenden und projizieren die Faser in der Probenebene zu beenden. </li><li> Kalibrieren Sie die z Abstand von der Rückreflexion des Deckglases und mehreren Mikrometern in die Probe fokussieren, indem das Ziel leicht nach oben bewegen und fixieren Sie die z-Position einen z-Kompensator verwendet wird. Dies vermeidet Grenzflächeneffekte mit dem Deckglas. </li><li> Stellen Sie die Detektorparameter wie Belichtungszeit, zu der Stärke des Fluoreszenzsignals. In diesem Fall verwenden Sie eine EMCCD Kameramit Belichtungszeit von 0,1 sec, Elektronenvervielfachungsmodus und Verstärkung von 50. </li><li> Erwerben mehrere Filme mit der entsprechenden Anzahl von Rahmen eine ausreichende Verzögerungszeit zu erhalten, um den mittleren quadratischen Verschiebung der Mikrogele in verschiedenen Bereichen der Probe zu berechnen. In dieser Arbeit, Erwerb Rahmenzahlen von 500 oder 1.000 Frames verwenden. </li><li> Analysieren Sie die Daten , die durch die Positionierung der Partikel in jedem Rahmen mit Gauß - Angleich 25 und verwenden Sie ein geeignetes Partikel - Tracking - Algorithmus 26 , um die mittlere quadratische Verschiebung erhalten. 27 berechnen Werte Mittelwert und Standardabweichung durch Mittelung über alle Titel in allen Filmen. Berechnen Sie die lange Zeitverzögerung Diffusionskoeffizienten durch lineare Regression aus <img alt="Gl 19" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq19.jpg" /> , woher <img alt="Gleichung 20" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq20.jpg" /> ist der mittlere quadratische Verschiebung der mittleren Diffusionskoeffizienten D und die Verzögerungszeit &amp; tgr;. </li><li> Europäische SommerzeitiMate die Anomalie Parameter γ aus der anomalen Diffusionsgleichung <img alt="Gleichung 21" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq21.jpg" /> indem die Daten auf logarithmische Skala Transformation, wodurch man <img alt="Gl 22" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq22.jpg" /> . Die Anomalie Parameter <img alt="Gl 23" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq23.jpg" /> wird durch die Ableitung der Handlung gegeben. Das Derivat kann durch die Finite-Differenzen der Datenpunkte geschätzt werden, oder die Datenpunkte durch Polynomfunktionen Montage und Differenzierung analytisch. Bestimmen Sie den ausreichenden Grad der Polynomfit Funktionen durch die Anpassungs Residuen und Restnorm Plotten für Polynomordnung erhöhen. </li><li> Wiederholen Sie den Vorgang für verschiedene Konzentrationen der Mikrogelteilchen Matrizen. </li></ol></li></ol>

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<li>Weeks, E. R., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subdiffusion+and+the+cage+effect+studied+near+the+colloidal+glass+transition%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Subdiffusion and the cage effect studied near the colloidal glass transition.</a> Chem. Phys. 284 (1-2), 361-367 (2002).</li>
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<li>Holtzer, L., Meckel, T., Schmidt, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanometric+three-dimensional+tracking+of+individual+quantum+dots+in+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanometric three-dimensional tracking of individual quantum dots in cells.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (5), 053902-053904 (2007).</li>
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</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Zugabe von geringen Mengen von funktionellen Comonomer kann eine signifikante Wirkung auf die Partikelgröße und Struktur der PNIPAM abgeleitet Mikrogele. Gleichzeitige kleine Reagenzglas Polymerisation ist eine gute Methode, um solche Änderungen zu berücksichtigen, und hilft, schnell die richtigen Reaktantenzusammensetzungen für Zielpartikelgröße finden für Upscaling der Reaktion nach Bedarf. Die Masse der Teilchen etwa exponentiell abhä...

Stimuli-sensitive Poly (N Isopropylacrylamid) (PNIPAM) Mikrogele 1,2 haben kontinuierliche Interesse in den vergangenen zwei Jahrzehnten angezogen aufgrund ihres Potenzials in den verschiedenen intelligenten Anwendungen. Nachgewiesene Anwendungsfälle sind schaltbare Emulsionsstabilisatoren 3-8, Mikrolinsen 9, Zellkultur - Substrate für die einfache Zellernte 10,11 und intelligente Träger für niedermolekulare Verbindungen und anderen biomedizinischen 12 verwendet. Aus einer Grundlagenforschung Sicht haben diese Teilchen erwiesen für die Untersuchung Themen wie kolloidale Wechselwirkungen 13-15 und Polymer-Lösungsmittel - Wechselwirkungen 16-18 nützlich. Erfolgreiche Verwendung von PNIPAM-Mikrogele und ihre Derivate in einer gegebenen Anwendung benötigt typischerweise Wissen über die mittlere Partikelgröße und die Breite der Teilchengrößenverteilung. Für die korrekte Interpretation der experimentellen Ergebnisse Beteiligung PNIPAM MikroGele, die Kornstruktur, die durch funktionelle Comonomere beeinflußt werden kann, muß bekannt sein. Dynamische und statische Lichtstreuung (DLS und SLS sind) sind in einzigartiger Weise geeignet, diese Informationen für den Erwerb, weil diese Methoden sind schnell und relativ einfach zu bedienen; und sie untersuchen die Partikeleigenschaften nicht-invasiv in ihrer natürlichen Umgebung (Dispersion). auch DLS und SLS sammeln Daten aus großen Anzahl von Teilchen, die die Vorspannung die sich aus kleinen Probengrößen, die typisch für Mikroskopieverfahren zu vermeiden. Daher ist das erste Ziel dieser Arbeit für die Praxis gute Praxis in Bezug auf die Lichtstreuung zur Einführung neuer kolloidale Charakterisierung. Typischerweise wird die Fällungspolymerisation in Labormaßstab durchgeführt und das Finden der richtigen Reaktionsbedingungen für bestimmte Partikeleigenschaften aufwendig und viele Wiederholungen der Synthese erforderlich sein kann. Im Gegensatz zu großen Batch - Synthese, nicht gerührte Fällungspolymerisation 19,20 ist arapid Verfahren, bei dem Chargen unterschiedlicher Reaktionszusammensetzung können gleichzeitig ertragreiche Teilchen mit enger Größenverteilung polymerisiert werden. Die gleichzeitige Polymerisation minimiert experimentelle Variation und große Leistung bedeutet, dass richtige Reaktionsbedingungen schnell gefunden werden kann, um die Reaktion für Upscaling. Daher ist unser zweites Ziel, den Nutzen von nicht gerührten Fällungspolymerisation in Prototyping und in Anwendungen zu zeigen, dass nicht eine große Menge an Produkt erfordern. Verschiedene Aspekte der Synthese und Charakterisierung kommen zusammen in dem Beispiel der Anwendung der fluoreszenzmarkierten PNIPAM-Mikrogele in kolloidalen Wechselwirkung Forschung. Hier verwenden wir eine hochgenaue Einzelpartikelverfolgung, die Diffusion von markierten Tracers Mikrogele in Dispersion von nicht-markierten Matrix Mikrogele über einen weiten Konzentrationsbereich Matrix zu untersuchen und den Käfig-Effekt in konzentrierter kolloidalen Dispersion lösen. Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie ist gut geeignet, for diesen Zweck, da sie kann unter einer großen Anzahl von potentiell unterschiedlichen Matrixspezies das spezifische Verhalten von einigen Tracermoleküle zu charakterisieren. Dies steht im Gegensatz zu Techniken wie DLS, SLS und Rheologie, die die Gesamtdurchschnittseigenschaften von Systemen messen und daher nicht das Verhalten von kleinen Anzahl von Sonden Teilchen in einem großen System auflösen kann. Weiterhin kann in diesem speziellen Beispiel herkömmlichen Lichtstreuungsverfahren nicht auch aufgrund der hohen Partikelkonzentration verwendet werden, die starke Mehrfachstreuung führt jede Standardanalyse ungültig gemacht. Die Verwendung von automatischen Datenverarbeitung und statistischen Methoden ermöglichen die Analyse von Gesamtsystemverhalten auch für Einzelpartikelverfolgung, wenn über große Probengrößen gemittelt.

<table><tbody><tr><td>Aceton</td><td>VWR Chemicals</td><td>KRAF13455</td><td></td></tr><tr><td>Bisacrylamid</td><td>AppliChem</td><td>A3636</td><td></td></tr><tr><td>n-Hexan</td><td>Merck</td><td>104374</td><td></td></tr><tr><td>N-Isopropylacrylamid</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC412785000</td><td>rekristallisiert aus n-Hexan</td></tr><tr><td>Methacryloxyethylthiocarbamoylrhodamin B</td><td>Polysciences</td><td>23591</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumperoxodisulfat</td><td>Merck</td><td>105091</td><td></td></tr><tr><td>Silikonöl 47 V 350</td><td>VWR Chemicals</td><td>83851</td><td></td></tr><tr><td>Toluol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244511</td><td></td></tr><tr><td>F12 Kälte-/Heizungsumwälzpumpe</td><td>Julabo</td><td>9116612</td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop</td><td>Olympus</td><td>IX83</td><td></td></tr><tr><td>XY(Z) Piezo System</td><td>Physik Instrumente</td><td>P-545.3R7</td><td></td></tr><tr><td>100X Öl-Immersionsobjektiv</td><td>Olympus</td><td>UPLSAPO</td><td></td></tr><tr><td>QuadLine Strahlteiler</td><td>AHF Analysentechnik</td><td>F68-556T</td><td></td></tr><tr><td>Cobolt Jive 150 Laser</td><td>Cobolt</td><td>0561-04-01-0150-300</td><td></td></tr><tr><td>Multimode Fiber Thorlabs</td><td></td><td>UM22-600</td><td></td></tr><tr><td>iXON Ultra 897 EMCCD Kamera</td><td>Andor</td><td>DU-897U-CS0-BV</td><td></td></tr><tr><td>Laser-Goniometer</td><td>SLS Systemtechnik</td><td>Mark III</td><td></td></tr><tr><td>CF40 Kryo-Kompakt-Zirkulator</td><td>Julabo</td><td>9400340</td><td></td></tr><tr><td>Laser-Goniometer-System&nbsp;</td><td>ALV GmbH</td><td>ALV / CGS-8F</td><td></td></tr><tr><td>Multi-Tau Korretator</td><td>ALV GmbH</td><td>ALV-7004</td><td></td></tr><tr><td>Lichtstreuelektronik</td><td>ALV GmbH</td><td>ALV / LSE 5004</td><td></td></tr><tr><td>Photonenzählmodul</td><td>PerkinElmer</td><td>SPCM-CD2969</td><td>2 Stück im Pseudo-Kreuzkorrelationsmodus</td></tr><tr><td>633 nm HeNe Laser</td><td>JDS Uniphase</td><td>1145P</td><td></td></tr><tr><td>F32 Kälte/Heizung Umwälzpumpe</td><td>Julabo</td><td>9312632</td><td></td></tr></tbody></table>

kontrollierte synthese und fluoreszenz-tracking von hoch uniform poly (<em&gt; n</em&gt; isopropylacrylamid) mikrogele

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive Poly (N Isopropylacrylamid) (PNIPAM) Mikrogele haben verschiedene potenzielle praktische Anwendungen und nutzt in der Grundlagenforschung. In dieser Arbeit verwenden wir einzelne Partikel von fluoreszenzmarkierten PNIPAM-Mikrogele als Schaufenster für Tuning Mikrogel Größe durch eine schnelle nicht gerührten Fällungspolymerisation Verfahren zu verfolgen. Dieser Ansatz eignet sich für das Prototyping neuer Reaktionszusammensetzungen und Bedingungen oder für Anwendungen, die keine großen Mengen des Produkts benötigen. Microgel Synthese, Partikelgröße und Strukturbestimmung durch dynamische und statische Lichtstreuung sind im Protokoll aufgeführt. Es wird gezeigt, dass die Zugabe von funktionellen Comonomeren einen großen Einfluß auf die Kornkeimbildung und Struktur haben kann. Einzelpartikel Tracking von Weitfeldfluoreszenzmikroskopie ermöglicht eine Untersuchung der Diffusion von markiertem Tracer-Mikrogele in einer konzentrierten Matrix von nicht-markiertem Mikrogele, ein System nicht leicht untersucht durchandere Verfahren, wie beispielsweise dynamische Lichtstreuung.

Die Anzahl der PNIPAM Mikrogelteilchen in der Charge und damit die endgültige Partikelvolumen, wird früh in der Reaktion während der Phase der Keimbildung 20 Thiocarbamoyl Rhodamin B beeinflußt die Keimbildung durch Reduzierung der Teilchendichte in der Charge Hydrophobic Comonomer Farbstoff methacryloxyethyl bestimmt. Die Abnahme der Partikelkonzentration für zwei unterschiedliche Anfangs NIPAM Konzentrationen könne...

Nicht gerührt Fällungspolymerisation liefert eine schnelle, reproduzierbare Prototyping Ansatz zur Synthese von Stimuli empfindlichen Poly (N Isopropylacrylamid) Mikrogele mit enger Größenverteilung. In diesem Protokoll Synthese, Charakterisierung Lichtstreuung und Einzelpartikelfluoreszenz-Tracking dieser Mikrogele in einem Weitfeldmikroskopie Einrichtung demonstriert.

Kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Hoch Uniform Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Mikrogele

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit besteht darin, das dynamische Verhalten und die Wechselwirkungen weicher kolloidaler Teilchen in Dispersionen mit unterschiedlichen Teilchendichten im Bereich der Glasübergangsregion zu untersuchen. Mikrogel sind weiche Objekte, die ihre Größe, Form und Beweglichkeit entsprechend ihrer Umgebung anpassen können. Im Gegensatz zu starren kolloidalen Teilchen gibt es bei weichen Mikrogelen noch viele offene Fragen bezüglich ihres Verhaltens.Der Hauptvorteil der Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie liegt in der Möglichkeit, einzelne Mikrogele mit hoher Genauigkeit zu lokalisieren, ihre Bewegung direkt in C2 zu verfolgen und die Diffusionsmengen zu analysieren. Um die Dynamik einzelner Mikrogele in dichten Systemen zu untersuchen, müssen nur eine geringe Anzahl von Mikrogelen fluoreszenzmarkiert sein. Die nicht gerührte Fällungspolymerisation ermöglicht die parallele Synthese von Mikrogelen unter variablen Reaktionsbedingungen, um bequem die Größe der markierten und unmarkierten Mikrogele anzupassen. Die dynamische Lichtstreuung liefert die mittleren hydrodynamischen Radien der Mikrogele mit einer Genauigkeit von wenigen Nanometern. Lösen Sie 1,8 Gramm NIP

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Research

Forschung

JoVE Journal

Chemistry

Chemie

Diese Arbeit beschreibt die Bildung von Poly(ethylenglykol) (PEG)-Mikrogelen durch eine photopolymerisierte Fällungsreaktion. Durch die Erhöhung des PEG-Molekulargewichts wurde der Durchmesser des Mikrogels und das Quellverhältnis erhöht. Einfache Anpassungen an die PEG-Mikrogel-Fällungsreaktion werden für zukünftige Anwendungen von Mikrogelen als Wirkstoffverabreichungsvehikel und Tissue-Engineering-Gerüste untersucht.

Merkmale der Niederschlag gebildet Polyethylene Glycol-Mikrogele durch Molekulargewicht der Reaktanden Controlled

Unser Labor hat DNA-vernetzte Polyacrylamid-Hydrogele, ein dynamisches System Hydrogel entwickelt, um die Effekte der Modulation Gewebesteifigkeit auf die Zellfunktion zu verstehen. Hier bieten wir Schaltpläne, Beschreibungen und Protokolle, um diese Hydrogele vorzubereiten.

Herstellung von DNA-vernetztem Polyacrylamid, Hydrogele

Wir präsentieren ein Protokoll zur Synthese von Janus-Mikrohydrogelen, die vollständig aus dem gleichen Basismaterial, Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAAm), bestehen, mit einer klar kompartimentierten Struktur, die auf der Phasentrennung einer übersättigten NIPAAm-Monomerlösung basiert. Die synthetisierten Janus-Mikrohydrogele weisen einzigartige Eigenschaften wie anisotrope Thermoreaktionsfähigkeit und organophile/hydrophile Belastbarkeit auf.

Synthese von Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Janus Microhydrogels für anisotroper Thermo-Ansprechempfindlichkeit und organophiler / Hydrophilie Belastbarkeit

Eine effiziente, dreistufige Synthese von RAFT-basierten fluoreszierenden Glykopolymeren, bestehend aus Glykonomenpräparation, Copolymerisation und Nachmodifikation, wird demonstriert. Dieses Protokoll kann verwendet werden, um RAFT-basierte statistische Glykopolymere mit den gewünschten Strukturen herzustellen.

Leichte und effiziente Herstellung von Tri-Komponente Fluorescent Glycopolymere über RAFT-kontrollierte Polymerisation

Wir beschreiben einen sequentiellen Prozess zur lichtvermittelten Bildung und anschließenden biochemischen Strukturierung von synthetischen Hydrogelmatrizen für dreidimensionale Zellkulturanwendungen. Die Konstruktion und Modifikation von Hydrogelen mit zytokompatibler Photoclick-Chemie wird demonstriert. Darüber hinaus werden einfache Techniken zur Quantifizierung und Beobachtung von Mustern und zur Bestimmung der Zellviabilität innerhalb dieser Hydrogele vorgestellt.

Licht-vermittelte Bildung und Musterung von Hydrogelen für Zellkulturanwendungen

Ein Protokoll für die Synthese und Charakterisierung von Diffusionsbewegung von zyklischen Polymeren auf der Einzelmolekülebene vorgestellt.

Synthese cyclischer Polymere und Charakterisierung ihrer Diffusionsbewegung im geschmolzenen Zustand auf der Einzelmolekülebene

Die Zelldifferenzierung wird durch eine Vielzahl von Mikroumgebungsfaktoren reguliert, einschließlich der beiden Matrixzusammensetzung und Substratmaterialeigenschaften. Wir beschreiben hier eine Technik unter Verwendung von Zellmicroarrays in Verbindung mit Traktionskraftmikroskopie sowohl Zelldifferenzierung und biomechanischen Zell-Substrat-Wechselwirkungen als Funktion der Mikroumgebungskontext zu bewerten.

Ein Hochdurchsatz-Zellarray-Plattform für korrelative Analyse von Zelldifferenzierung und Zugkräften

Dieses Manuskript beschreibt die Herstellung von magnetischen und wärmeempfindlichen Mikrogelen über eine temperaturinduzierte Emulsion ohne chemische Reaktion. Diese empfindlichen Mikrogele wurden durch Mischen von Poly ( N- isopropylacrylamid) (PNIPAAm), Polyethylenimin (PEI) und Fe 3 O 4 -NH 2 Nanopartikeln für die potentielle Verwendung in magnetisch und thermisch getriggerter Arzneimittelfreisetzung synthetisiert.

Magnetisches und thermisch empfindliches Poly (<em&gt; N.</em&gt; -isopropylacrylamid) -basierte Mikrogele für die magnetisch getriggerte kontrollierte Freisetzung

Kollektive Zellmigration in Entwicklung, Wundheilung und Krebsmetastasierung wird oft von den Gradienten von Wachstumsfaktoren oder Signalmolekülen geleitet. Hier wird ein experimentelles System beschrieben, das Traktionsmikroskopie mit einem mikrofluidischen System kombiniert und demonstriert, wie die Mechanik der kollektiven Migration unter biochemischen Gradienten quantifiziert werden kann.

Traktionsmikroskopie integriert mit Mikrofluidik für chemotaktische kollektive Migration

Mikrogelstäbchen mit komplementären reaktiven Gruppen werden durch Mikrofluidik mit der Fähigkeit hergestellt, sich in wässriger Lösung zu vernetzen. Die anisometrischen Mikrogele klemmen und verbinden sich zu stabilen Konstrukten mit größeren Poren im Vergleich zu sphärischen Systemen. Mit GRGDS-PC modifizierte Mikrogele bilden makroporöse 3D-Konstrukte, die für die Zellkultur verwendet werden können.

Vernetzte makroporöse 3D-Gerüste aus Mikrogelstäben

Dieses Protokoll beschreibt eine Reihe von Methoden zur Synthese der Mikrogelbausteine für mikroporös geglühte Partikelgerüste, die für eine Vielzahl von Anwendungen der regenerativen Medizin verwendet werden können.

Mikrofluidische Synthese von Mikrogelbausteinen für mikroporös geglühte Partikelgerüste

Erfahren Sie die kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Poly(N-Isopropylacrylamid)-Mikrogelen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung der Diffusionsdynamik einzelner Mikrogel-Partikel in dichten Systemen.

Kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Hoch Uniform Poly (

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