Síntesis y caracterización de supramoleculares Coloides

Resumen

Se describe un protocolo para la síntesis y caracterización de coloides recubiertos con fracciones supramoleculares. Estos coloides supramoleculares se autoensamblan tras la activación de los enlaces de hidrógeno entre las moléculas ancladas en la superficie por la luz ultravioleta.

Resumen

El control sobre el ensamblaje coloidal es de suma importancia para el desarrollo de materiales coloidales funcionales con propiedades estructurales y mecánicas personalizadas para aplicaciones en fotónica, administración de fármacos y tecnología de recubrimiento. Aquí presentamos una nueva familia de bloques de construcción coloidales, acuñados coloides supramoleculares, cuyo autoensamblaje se controla a través de la funcionalización de la superficie con una fracción supramolecular derivada del benceno-1,3,5-tricarboxamida (BTA). Dichos BTA interactúan a través de enlaces de hidrógeno direccionales, fuertes pero reversibles con otros BTA idénticos. En este trabajo se presenta un protocolo que describe cómo acoplar estos BTAs a coloides y cómo cuantificar el número de sitios de acoplamiento, lo que determina la multivalencia de los coloides supramoleculares. Las mediciones de dispersión de la luz muestran que el índice de refracción de los coloides es casi igual al del disolvente, lo que reduce fuertemente las fuerzas de van der Waals entre los coloides. Antes de la fotoactivación, los coloides permanecen bien dispersos, ya que los BTA están equipados con un grupo fotolábil que bloquea la formación de enlaces de hidrógeno. La desprotección controlada con luz ultravioleta activa los enlaces de hidrógeno de corto alcance entre los BTA, lo que desencadena el autoensamblaje coloidal. La evolución del estado disperso al estado agrupado se monitoriza mediante microscopía confocal. Estos resultados se cuantifican aún más mediante el análisis de imágenes con rutinas simples utilizando ImageJ y Matlab. Esta fusión de la química supramolecular y la ciencia coloidal ofrece una ruta directa hacia el ensamblaje coloidal sensible a la luz y a la temperatura codificado en la monocapa injertada en la superficie.

Introducción

Materiales coloidales mesoestructurados encuentra una amplia aplicación en la ciencia y la tecnología, como sistemas modelo para estudios fundamentales sobre los materiales atómicos y moleculares ^{de 1,2,} como materiales fotónicos ^3,4, como sistemas de administración de fármacos ^5,6, como revestimientos ⁷ y en la litografía para el patrón de superficie ^8,9. Desde coloides liófobos son materiales metaestables que con el tiempo se agregan de forma irreversible debido a las interacciones de van der Waals omnipresente, su manipulación en las estructuras diana específicas es notoriamente difícil. Numerosas estrategias ....

Protocolo

1. Síntesis de núcleo-corteza partículas de sílice

Nota: Las partículas de sílice se sintetizan de acuerdo con el siguiente procedimiento, que se basa en el método de Stöber ^24,25.

1. Síntesis de las semillas de sílice fluorescentes
   1. Disolver 105 mg (0,27 mmol) de isotiocianato de fluoresceína en 5 ml de etanol.
   2. Añadir 100 l de (3-aminopropil) trietoxisilano (APTES, 0,43 mmol) a la solución anterior.
   3. Sonicar la solución durante 5 min y se deja reaccionar durante la noche bajo una atmósfera de argón a temperatura ambiente mientras se agitaba. El complejo APTES....

Resultados

Dado que el procedimiento de dos etapas usado para sintetizar los coloides supramoleculares (figura 1A), acopla el BTA- derivados (Figura 1B) en una segunda etapa a temperatura ambiente y en condiciones de reacción suaves, se asegura su estabilidad.

Figura 1. Esquema de la síntesis de coloides supramoleculares. A)<.......

Discusión

Cuando ciclohexano, con un índice de refracción de 1,426, se usa como un disolvente para dispersar los BTA-coloides, interacciones de van der Waals son muy débiles, ya que los índices de refracción de los coloides y disolvente son casi los mismos. Tenga en cuenta que la concentración de coloides funcionalizados utilizados para los experimentos de SLS en ciclohexano es mucho más alta en comparación con los coloides de sílice desnudos en agua. Esto es necesario para obtener una dispersión suficientemente fuerte debido al .......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
APTES	Sigma-Aldrich
FTIC	Sigma-Aldrich
TEOS	Sigma-Aldrich
LUDOX AS-40	Sigma-Aldrich		Partículas de sílice de 13 nm de radio
MilliQ	---	---	18.2 MΩ &punto medio; cm a 25 ° C
Etanol	SolvaChrom---
Amoníaco (25% en agua)	Sigma-Aldrich		---
Cloroformo	SolvaChrom		---
Ciclohexano	Sigma-Aldrich		---
Dimetilformamida (DMF)	Sigma-Aldrich		---
Alcohol estearílico	Sigma-Aldrich		---
N,N-Diisopropiletilamina (DIPEA)	Sigma-Aldrich		---
Benzotriazol-1-il-oxitripirirroidinofosfato de hexafluorofosfato (PyBOP)	Sigma-Aldrich		---
Succinimidil 3-(2-piridilditio)propionato (SPDP)	Sigma-Aldrich		---
Dithiothreitol (DTT)	Sigma-Aldrich		---
NVOC-C11-OH	sintetizado	---	I. de Feijter, 2014 Materiales responsivos a partir de construcciones supramoleculares adaptativas, Tesis doctoral, Universidad Técnica de Eindhoven, Países Bajos
BTA	Synthesized	---	I. de Feijter, 2014 Materiales responsivos a partir de construcciones supramoleculares adaptativas, Tesis doctoral, Universidad Técnica de Eindhoven, Países Bajos
Centrífuga	Thermo Scientific		Heraeus Megafuge 1.0
Baño de ultrasonidos	VWR		Limpiador ultrasónico
Bombas peristálticas	Harvard Apparatus		PHD Ultra Syringe Pump
Horno UV	Luzchem		LZC-a V Reactor UV equipado con bombillas UVA de 8x8 (λ máx.=354  nm)
Placa calefactora de agitador	Heidolph		MR-Hei Standard
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Sistema	de goniómetro compacto ALV CGS-3 MD-4 de dispersión de luz, equipado con un correlacionador digital en tiempo real Tau múltiple (ALV-7004) y un láser de estado sólido (λ=532 nm, 40 mW)
			Ti Eclipse con un láser de argón con λ excitación=488  nm
Espaciadores de portaobjetos	Sigma-Aldrich		Grace BioLabs Espaciador de imagen de sellado seguro (1 pocillo, diámetro y veces; espesor 13 mm y veces; 0,12 mm)
Jeringas	BD Plastipak		Jeringa de 20 ml
Tubo de plástico	SCI	BB31695-PE/5	Tubo micromédico esterilizable con gas de óxido de etileno
Mezclador de vórtice pulsante	VWR		Eléctrico: 120  V, 50/60  Hz, 150  Rango de velocidad W: 500 – 3.000 rpm

Espectrofotómetro UV-Vis Espectrofotómetro Thermo Scientific NanoDrop 1000 Microscopio confocal Nikon