Un método 'Plug and Play' para crear nanoconjuntos dispersables en agua que contiene un polímero anfífilo, colorantes orgánicos y conversión ascendente Nanopartículas

El objetivo general de este protocolo es demostrar cómo se sintetizan las nanopartículas de conversión ascendente y cómo se pueden encapsular con moléculas de colorante orgánico para preparar nanoensamblajes dispersables en agua. Este método puede responder a preguntas en los campos de la nanotecnología y la fotoquímica, como por ejemplo cómo se pueden transferir nanopartículas de disolventes orgánicos a entornos acuosos, y cómo mantener su fotorreactividad en el agua. La principal ventaja de nuestro método único de registro y juego es su simplicidad y versatilidad.

El procedimiento de encapsulación se puede aplicar a una variedad de nanopartículas y combinaciones de dispositivos orgánicos. La combinación de nanopartículas de conversión ascendente y moléculas fotoactivas permitirá el acceso a una gama más amplia de fármacos que requieren la activación de la luz ultravioleta. Además, este método puede proporcionar información sobre la transferencia de energía entre las nanopartículas luminiscentes y las moléculas de colorante orgánico.

Generalmente, la encapsulación de nanopartículas requiere un cuidado extremo, especialmente con respecto al paso de transferencia de fase. Por ejemplo, los errores en la secuencia de adición o en las proporciones de reactivos podrían conducir fácilmente a la agregación de partículas. La demostración visual de este método es fundamental porque hay varios pasos desafiantes que involucran la técnica de encapsulación.

Por lo tanto, requiere un tiempo, cantidad de materiales y temperaturas precisos. Primero coloque un manto calefactor de 250 mililitros en una placa de agitación regular y conecte el manto a un termopar. Coloque un matraz de fondo redondo de 250 mililitros equipado con una barra de agitación magnética sobre el manto calefactor.

Con una sujeción adecuada, conecte un adaptador de aire al cuello izquierdo del matraz de fondo redondo y conecte este adaptador de aire a una línea de schleck con tubo de plástico. A continuación, coloque un adaptador de vidrio en el cuello derecho del matraz de fondo redondo y fije un adaptador de termómetro en el adaptador de vidrio. Inserte una sonda de temperatura en el matraz a través del adaptador del termómetro y conéctelo al termopar.

Coloque una destilación, la cabeza en el medio, el cuello del matraz de fondo redondo y coloque un tapón encima de la cabeza de destilación. Conecte el cabezal a un condensador, seguido de un adaptador de destilación al vacío y un matraz de fondo redondo de 50 mililitros. Luego conecte el adaptador de destilación al vacío a un burbujeador a través de un tubo de plástico.

A continuación, un punto 17 gramos de acetato de atrio, 0,439 gramos de acetato de itum y 0,0727 gramos de acetato de erbio en el matraz de fondo redondo de 250 mililitros, agregue 30 mililitros de ácido oleico y 75 mililitros de esenio al matraz. Usando un cilindro graduado, conecte el matraz a la línea de colector doble y gire la válvula correspondiente para mantener el matraz conectado a la línea de nitrógeno. Encienda el termopar y ajuste la temperatura a 80 grados centígrados.

Calentar gradualmente el sistema a esta temperatura configurando el termopar en la configuración de 50 a 500 mililitros. Después de que todos los materiales de partida se hayan disuelto, retire la manta calefactora y deje que la reacción se enfríe a 30 grados centígrados. Cuando la temperatura alcance los 30 grados centígrados, retire el cabezal de destilación, cambie el adaptador de aire del cuello izquierdo al cuello medio y cierre el cuello izquierdo con un tapón.

A continuación, introduzca lentamente el vacío en el matraz de reacción girando la válvula en la línea de nitrógeno de la línea de nitrógeno a la línea de vacío. Cuando la solución deje de burbujear, aumente la temperatura a 115 grados centígrados a una velocidad de cinco grados centígrados por minuto. Después de 15 minutos a 115 grados centígrados, retire la manta calefactora y enfríe la reacción a 50 grados centígrados.

A continuación, vuelva rápidamente a la configuración a la forma original volviendo a conectar el cabezal de destilación al cuello central y el adaptador de aire al cuello izquierdo. Durante el proceso de enfriamiento, añada 74 gramos de hidróxido de sodio, 0,5 gramos de fluoruro de amonio a una botella de plástico con tapón y disuelva los reactivos en 50 mililitros de metanol por sonicación tras la sonicación. Vierta la solución en el matraz de fondo redondo de 250 mililitros y enjuague los lados del matraz con cinco mililitros de metanol.

Después de dejar que la solución se revuelva a 50 grados durante 30 minutos, aumente la temperatura a 75 grados centígrados para destilar el metanol durante la destilación, vacíe el matraz de recolección cuando sea necesario. Una vez finalizada la destilación, caliente la reacción a 300 grados centígrados bajo protección de nitrógeno lo más rápido posible. Una vez que la temperatura alcance los 300 grados centígrados, mantenga esta temperatura durante una hora.

Si es necesario, cubra la configuración con papel de aluminio para ayudar a mantener la temperatura. Luego retire la fuente de calor, permitiendo que la reacción se enfríe a temperatura ambiente. Después de enfriar a temperatura ambiente, divida la solución uniformemente en tres tubos de centrífuga de plástico de 50 mililitros y llene cada tubo hasta la escala de 50 mililitros usando una centrífuga de etanol anhidro, todos los tubos a 3, 400 veces G durante 15 minutos.

Después de desechar el supranadante, disperse la nanopartícula de conversión ascendente o los gránulos de UCNP en 7,5 mililitros de hexanos y llene cada tubo con etanol hasta la escala de 50 mililitros. Después de la centrifugación a 3.400 veces G durante 15 minutos, deseche la nariz y vuelva a dispersar los cnps sólidos de U en 30 mililitros de cloroformo en el tubo. A continuación, transfiera la solución a un frasco de vidrio para su uso posterior.

En este punto, 25 miligramos de poliestireno, Ultima e hidruro o PSMA en tres mililitros de cloroformo. En un vial de centelleo equipado con una barra de agitación magnética, agregue 250 microlitros de la solución madre de cloroformo UCNP al vial. Revuelva la solución a temperatura ambiente durante dos horas.

A continuación, disuelva 160 miligramos de polieteramina 2070. En un mililitro de cloroformo, agregue la solución al vial de centelleo en una porción con una pipeta. Después de agitar la solución durante la noche a temperatura ambiente, dispense la cantidad adecuada de moléculas de colorante orgánico en el vial de centelleo en una porción.

A continuación, revuelva la solución resultante durante una hora. A continuación, retire el cloroformo a presión reducida utilizando un evaporador rotativo. Cuando termine, agregue tres mililitros de una solución acuosa de hidróxido de sodio 0.001 molar al vial de centelleo y sonique el vial hasta que se forme una suspensión lechosa.

Después de volver a colocar el vial en el evaporador rotativo, retire con cuidado el cloroformo restante hasta que la suspensión se convierta en una solución transparente. A continuación, transfiera la solución del vial de centelleo a dos tubos de centrifugación cónicos de 1,5 mililitros, centrifugue las soluciones a 20, 600 veces G durante 25 minutos. Después de desechar el sobrenadante, agregue 1,5 mililitros de agua desionizada a cada tubo y sonique los tubos para volver a dispersar los gránulos en el agua después de la centrifugación en las mismas condiciones que antes.

Deseche el sobrenadante y agregue 1,5 mililitros de agua desionizada a cada tubo. Una vez que los gránulos se han vuelto a dispersar en el agua por sunación, filtre cada muestra acuosa de dispersión de nanopartículas a través de un filtro de jeringa de 0,2 micras para obtener las muestras finales para posteriores pruebas. Tras la irradiación con un láser de 980 nanómetros en el infrarrojo cercano, se produce una emisión verde a partir de la muestra TPP UCNP, que se asigna a la emisión del atrio de sodio dopado con erbio.

Al irradiar la muestra mezclada D-A-E-U-N-C-P con luz ultravioleta, el isómero abierto del anillo incoloro se convierte en el anillo coloreado. El isómero cerrado y la exposición a la luz visible desencadenan el proceso inverso. Como es típico de la diara Atenea, ninguno de los isómeros abiertos en anillo absorbe en la región visible del espectro electromagnético.

La irradiación de los isómeros abiertos en anillo con luz de 365 nanómetros produce sus homólogos en anillo cerrado. Se observó fotocromía selectiva porque los dos cromóforos encapsulados dentro de la capa de polímero de D-A-E-U-C-N-P tienen bandas de absorción bien separadas, lo que apoya la conclusión de que la capa de polímero anfifílico ayuda a mantener la eficiencia de las reacciones fotográficas en el agua. Dado que las bandas de emisión de las CMP de U se superponen con las bandas de absorción de los isómeros cerrados en anillo, la extinción de la emisión de las CMP de U se logra mediante un proceso de transferencia de energía.

Cuando la muestra se irradia con luz visible de una longitud de onda superior a 650 nanómetros, solo se cierra el anillo, los isómeros regresan al anillo, el isómero abierto y se regenera la emisión roja. Si bien la emisión verde todavía se apaga hasta cierto punto, una vez dominada, esta técnica se puede realizar en 48 horas si se realiza correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar limpiar toda la cristalería a fondo para garantizar una síntesis exitosa de las nanopartículas después de su desarrollo.

Esta técnica allanó el camino para los investigadores en el campo de la bioimagen. Les permitió crear y explorar cómo se pueden utilizar las nanopartículas de conversión ascendente con fluorescencia sintonizable para mejorar la calidad de la imagen. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo sintetizar estas nanopartículas de conversión ascendente y hacer nanoensamblajes que contengan esas partículas y moléculas de colorante orgánico.

No olvide que trabajar con lantánidos, solventes orgánicos, espacios acuosos y temperaturas elevadas puede ser extremadamente peligroso. Siempre se deben tomar precauciones, como el uso de equipo de protección personal, mientras se realiza este procedimiento.