Síntesis de nanopartículas cilíndricas monodispersas mediante autoensamblaje basado en cristalización de copolímeros de bloques biodegradables

Resumen

El autoensamblaje controlado por cristalización (CDSA) muestra la capacidad única de fabricar nanoestructuras cilíndricas de distribuciones de longitud estrecha. Se demuestra la polimerización de apertura de anillo organocatalizada de -caprolactona y las posteriores extensiones en cadena de metacrilato de metilo y N,N-dimetil acrilamida. Se describe un protocolo CDSA vivo que produce cilindros monodispersos de hasta 500 nm de longitud.

Resumen

La producción de micelas cilíndricas monodispersas es un desafío significativo en la química de polímeros. La mayoría de las construcciones cilíndricas formadas a partir de copolímeros dibloqueselos se producen mediante una de las tres técnicas: rehidratación de película delgada, conmutación de disolventes o autoensamblaje inducido por polimerización, y producen solo cilindros flexibles de polidisperso. El autoensamblaje impulsado por la cristalización (CDSA) es un método que puede producir cilindros con estas propiedades, estabilizando estructuras de curvatura más baja debido a la formación de un núcleo cristalino. Sin embargo, las técnicas de polimerización viva por las cuales se forman la mayoría de los bloques de formación de núcleos no son procesos triviales y el proceso CDSA puede producir resultados insatisfactorios si se lleva a cabo incorrectamente. Aquí se muestra la síntesis de nanopartículas cilíndricas a partir de reactivos simples. Se describe el secado y la purificación de los reactivos antes de una polimerización de apertura de anillo de la -caprolactona catalizada por fosfato de difenilo. Este polímero se extiende en cadena por metacrilato de metilo (MMA) seguido de N,N-dimetil acrilamida (DMA) utilizando la polimerización reversible de adición-transferencia de cadena de fragmentación (RAFT), proporcionando un copolímero tribloque que puede someterse a CDSA en Etanol. Se describe el proceso CDSA vivo, cuyos resultados producen nanopartículas cilíndricas de hasta 500 nm de longitud y una dispersión de longitud tan baja como 1.05. Se prevé que estos protocolos permitirán a otros producir nanoestructuras cilíndricas y elevar el campo de la CDSA en el futuro.

Introducción

Las nanoestructuras unidimensionales (1D), como cilindros, fibras y tubos, han atraído cada vez más atención en una variedad de campos. Entre ellos, su popularidad en la ciencia de polímeros se debe a su rica variedad de propiedades. Por ejemplo, Geng y otros demostraron que los filomicenos presentan un aumento de diez veces el tiempo de residencia en el torrente sanguíneo de un modelo de roedores en comparación con sus homólogos esféricos, y Won et al. revelaron que la fibra de polibutamideno-b-poli(óxido de etileno) las dispersiones muestran un aumento en el módulo de almacenamiento en dos órdenes de magnitud tras la reticulación del núcleo durante las medi....

Protocolo

1. Secado de tolueno

NOTA: Si tiene acceso a torres de disolvente seco, recoja el tolueno y las desgasés mediante cinco ciclos de congelación-bomba-descongelación.

1. Seque los tamices moleculares de 3o en un matraz Schlenk de 250 ml a 250-300 oC al vacío durante 48 h y transfiera a una guantera.
2. Secar dos ampollas en el horno a 150 oC durante la noche y transferirlas a la guantera.
3. Transfiera los tamices moleculares activados a las dos ampollas y retírelos de la guantera.
4. Secar un matraz de fondo redondo de dos cuellos (RBF) y añadir 100 ml de tolueno, cuyo volumen equivale, como máximo, a la mitad del ....

Resultados

El PCL fue analizado por espectroscopia de RMN ¹H y cromatografía por permeación en gel (GPC). El espectro de RMN ^{de 1}H produjo un grado de polimerización (DP) de 50, en comparación con las resonancias a 3,36 ppm y 4,08 ppm, que corresponden a los protones etílicos del grupo final y al éster en cadena, respectivamente (Figura1b). Esto proporcionó la validación de los valores de peso molecular obtenidos por GPC donde se observó un único p.......

Discusión

Se ha descrito la síntesis y el CDSA vivo del copolímero tribloque PCL₅₀-PMMA₁₀-PDMA_200. Aunque se requieren condiciones estrictas, la polimerización de apertura de anillo de la -caprolactona dio polímeros con excelentes propiedades que permitieron las extensiones de cadena exitosas de MMA y DMA. Estos polímeros tuvieron éxito en su auto-semilla, obteniendo una fase pura de micelas cilíndricas, que fueron sonicadas en partículas de semillas de L_N 98 nm. A través de la .......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
2,2'-azobisisisobutilitrilo	Sigma Aldrich
250 mL Ampolla
			dos cuellos de 250 mL
(25 mL)
Grifo B19 Tapón
			B24
Basic Alumina	Fluka
Matraz
Buchner Embudo Buchner
Hidruro de
Cánulas
	Arcos Organics
Agente de transferencia de cadena	Hecho en casa
Matraz cónico (varios tamaños)
Desecador
Éter dietílico	Merck
Dioxano	Fisher
	Sigma Aldrich
Condensador
Etanol	Fisher
Papel de filtro (varios tamaños)
Gel Instrumento de Cromografía de Permeación	Agilent Technologies Infinity 1260 II		Running DMF a 50 ° C
Guantera	Mbraun, Unilab
Placa calefactora	IKA, RCT básico
Termómetro
Metacrilato de metilo	Sigma Aldrich
Seives moleculares	Fisher	MS/1030/53
N,N-dimetil acrilamida	Sigma Aldrich
NMR espectrómetro	Bruker 400 MHz
Pentóxido de fósforo	Sigma Aldrich
RBF (varios tamaños)
Tapón Schlenk (B24)
Matraz Schlenk (250 mL)
de línea
	Bandelin Sonoplus
Sello Suba (varios tamaños)
Rejillas TEM	EmResolutions, Formvar/película de carbono Malla 300 de cobre
THF	Merck
			tres cuellos
Tolueno	Microscopio
	Jeol 2100

RBF decaclium caprolactona difenilfosfato de mercurioSonda de sonicación SchlenkAdaptador de electrónico de transmisión Fisher