חלקיקים ללא תיבה: סינתזה המברשת הראשונה של Photodegradable פולימרים הכוכבים PEG בתנאי הסביבה

Jenny Liu; Angela Xiaodi Gao; Jeremiah A. Johnson

doi:10.3791/50874

מאמר שיטה

חלקיקים ללא תיבה: סינתזה המברשת הראשונה של Photodegradable פולימרים הכוכבים PEG בתנאי הסביבה

DOI:

10.3791/50874

⸱

10 באוקטובר 2013

Jenny Liu¹ , Angela Xiaodi Gao¹ , Jeremiah A. Johnson¹

¹Department of Chemistry, Massachusetts Institute of Technology

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פולי (אתילן גליקול) (PEG) פולימרים כוכב מברשת זרוע (BASPs) עם הפצות המוניות צרות וגדלים הננוסקופי מתכונן מסונתזים בבאמצעות פילמור טבעת פתיחת metathesis (להשתובב) של macromonomer PEG-norbornene אחרי העברה של חלקים מחיים וכתוצאה מכך יוזם מברשת לבקבוקונים המכילים כמויות שונות של crosslinker bis-norbornene נוקשה, צילום cleavable.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שיטות נוחים לסינתזה המהירה, המקבילה של חלקיקים פונקציונליות diversely תאפשר גילוי של ניסוחים חדשניים לאספקת סמים, הדמיה ביולוגית, וקטליזה נתמכת. בדו"ח זה, אנו מדגימים סינתזה מקבילה של פולימר כוכב מברשת זרוע חלקיקים (BASP) על ידי "המברשת הראשונה" השיטה. בשיטה זו, poly-הסתיים norbornene (אתילן גליקול) (PEG) macromonomer (PEG-MM) הוא polymerized הראשון באמצעות פילמור פתיחת טבעת metathesis (להשתובב) כדי ליצור macroinitiator מברשת חיים. Aliquots של פתרון מניות יוזם זה מתווספים לבקבוקונים המכילים כמויות שונות של crosslinker bis-norbornene photodegradable. חשיפה לcrosslinker יוזם שורה של מברשת kinetically מבוקר + מברשת ותגובות צימוד + כוכב כוכב שסופו של דבר תשואות BASPs עם ליבות מורכבות מcrosslinker והעטרות המורכב של PEG. גודל BASP הסופי תלוי בכמות crosslinker הוסיפה. אנו מבצעים synתזה של שלוש BASPs על benchtop ללא אמצעי זהירות מיוחד כדי להסיר אוויר ולחות. הדגימות מאופיינות בכרומטוגרפיה חלחול ג (GPC); תוצאות הסכימו בשיתוף פעולה הדוק עם הדו"ח הקודם שלנו שמנוצל תנאי אינרטי (תא כפפות). תכונות עיקריות מעשיות, יתרונות, וחסרונות פוטנציאליים של שיטת המברשת הראשונה הם דנו.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

חלקיקים פולימריים נחקרו בהרחבה לשימושם הפוטנציאלי כפלטפורמות לאספקת סמים, קטליזה נתמכת, הדמיה ביולוגית, והרכבה עצמית ^1-3. יישומים מודרניים דורשים כי סינתזות nanoparticle להיות קלילה, לשחזור, תואמים עם פונקציות כימיות, וניתנים לגיוון ^4,5. פילמור טבעת פתיחת metathesis (להשתובב) של אולפינים מתוחים הוא מתודולוגיה רבת עוצמה לסינתזה של ננו פולימרים הפונקציונלי עם גדלים נשלטו והפצות המוניות צרות ^1,6-8. לדוגמא, פולי פונקציונליות norbornene (אתילן גליקול) macromonomers (PEG) (MMS) ניתן polymerized יעילות באמצעות השתובב ליצור פולימרים בקבוק מברשת מסיסים במים. השימוש בגישה זו, ננו שנושא מולקולות מרובות releasable סמים, fluorophores, וסוכני ספין ניגוד ניתן להכין במהירות ובמקביל ^{6, 9, 10.}

ROMP שימש גם לסינתזת "זרוע האחת" של פולימרים כוכב. בשיטת הזרוע הראשונה, פולימרים ליניארי הם crosslinked עם crosslinker רב תפקודי לתת ננו הכדורי בזרועות פולימריים. שרוק ועמיתים לעבודה דיווחו סינתזת השתובב הראשונה הזרוע הראשונה של פולימרים כוכב באמצעות crosslinking של norbornene, dicarbomethoxynorbornadiene, ופולימרים ליניארי dicarboxynorbornene trimethylsilyl מוגנים עם crosslinker norbornene bifunctional. ^{11, 12} Buchmeiser האריך מתודולוגיה זו לסינתזה של חומרים בעלי מגוון רחב של יישומים הכוללים קטליזה נתמכת, הנדסת רקמות, ^ו13-17 כרומטוגרפיה. אוטאני ועמיתים לעבודה הפכו את חלקיקי פולימר כוכב עם משטחים פונקציונליים באמצעות קשורות אסטרטגיה "ב- out" פילמור ^{18, 19.}

רוב polymerizations הזרוע הראשונה כרוך ביחסי גומלין מורכבים של תגובות מונומר, פולימר, וצימוד כוכב. הדואר התמורה האחרונה באמצעות מנגנון שלב צמיחה, כי בדרך כלל מוביל למשקל מולקולרי רחב הפצות (MW). כדי להתגבר על מגבלה זו בתגובות הקשורות הזרוע הראשונה העברת אטום רדיקלית פילמור, Matyjaszewski ועמיתים לעבודה שבוצעו crosslinking הזרוע הראשונה של MMS פולימריים preformed לספק פולימרים כוכב עם הפצות MW צרות מאוד ^20. במקרה זה, התפזורת סטרית של MMS, והיחס המוגבר של זרועות כוכבים לייזום אתרים, עכבו תהליכי צימוד + כוכב כוכב מבוקר היטב, והובילו לחיים, מנגנון צמיחת שרשרת.

כשניסינו את אותה אסטרטגיה בהקשר של השתובב עם-הסתיים norbornene PEG-MM וcrosslinker bis-norbornene, פולימרים כוכב עם הפצות רחבות מאוד, רב מודלים MW התקבלו. תוצאה זו הציעה כי במערכת זו MM לבד לא היה מספיק מגושם לעכב כוכב + צימוד כוכב. כדי להגדיל את חלק הארי הסטרי של זרועות כוכבים, ואפשרות להגביל uncontro זהlled צימוד, ניסיתי ראשון פלמר MM כדי ליצור פולימרים בקבוק מברשת בהעדר crosslinker ולאחר מכן להוסיף את crosslinker. היינו שמחים לגלות כי בתנאים מסוימים, "המברשת הראשונה" שיטה זו סיפקה גישה ישירה ל" פולימרים מברשת זרוע כוכבים "(BASPs) עם הפצות צרות MW וליבה מתכונן ופונקציונליות קורונה.

לאחרונה דיווחו סינתזת השתובב המברשת הראשונה של BASPs PEG באמצעות גרובס 3 דור ^שלישי זרז (איור 1) ^21. בעבודה זו, חשיפה של PEG-MM B לזרז שנוצרה macroinitiator מברשת מגורים עם אורך עמוד השדרה מוגדר (B1, איור 1). העברת aliquots של B 1 לבקבוקונים שהכילו כמויות שונות של crosslinker C יזמה BASPהיווצרות. מגה וואט, ולכן הגודל, של BASPs עולים בטור גיאומטרי עם הכמות של C הוסיפו. אנחנו סיפקנו השערה מכניסטית לתהליך צמיחה גיאומטרי זה והוכיחו כי וליבת BASPs הפונקציונלי, nitroxide כותרת העטרה יכולה להיות מוכן בקלות ללא הצורך בצעדי שינוי ההודעה פילמור-או תוספות מונומר רציפים. עם זאת, בכל דוגמאות שדווחו, היינו מודאגים לגבי שחרור משרות זרז, ואף בצענו את כל התגובות תחת N ₂ אווירה בתוך תא כפפות.

מאז הדו"ח הראשוני שלנו, מצאנו כי שיטת המברשת הראשונה היא יעילה מאוד ליצירת BASPs ממגוון רחב של MMS-הסתיים norbornene וcrosslinkers הפונקציונלי. יש לנו גם גילינו שהשיטה יכולה להתבצע על המעבדתיים ללא אמצעי זהירות מיוחד כדי להסיר אוויר או לחות.

בזאת, סדרה של שלוש BASPs של MWS השונה תהיה סאיםnthesized בשיטת המברשת הראשונה בתנאי סביבה. בקיצור, 10 שווה של B יהיה חשוף ל1.0 שווה של זרז (איור 1 א) ל15 דקות להניב BI עם תואר ממוצע של פילמור (DP) של 10. שלושה aliquots של אצווה זו של BI יועברו לצלוחיות נפרדות המכילות 10, 15, ו20 שווה (N, איור 1b) של C. לאחר 4 שעות, polymerizations יהיה הרווה באמצעות תוספת של אתר ויניל אתיל. MWS פולימר כוכב והפצות MW יאופיינו באמצעות מכשיר כרומטוגרפיה חלחול ג מצויד בגלאים רב זווית פיזור אור הלייזר (GPC קניונים).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנחנו הראשונים לתאר את הסינתזה וטיהור של PEG-MM B מ 3 גליקול kDa O-(2-aminoethyl) פוליאתילן (PEG-NH ₂₎ וnorbornene-N-hydroxysuccinimidyl אסתר (NHS). המתחם לשעבר ניתן לרכוש מסיגמה אולדריץ Inc, או שהוכן באמצעות פילמור אניוני על פי נהלי ספרות ^22,23. המתחם האחרון יכול להיות מוכן בשני שלבים על פי נוהל שפורסם ^21. הבא אנו מתארים סינתזה של זרז מזרז דור ^nd זמין מסחרי גרובס 2. לאחר מכן, אנו מדגימים את השימוש במתחם זה לסינתזת BASP מברשת הראשונה. ניסוי זה מפרט את ההליך להכנת BASPs עם N = 10, 15, ו20 מBI עם DP = 10. כל התגובות בוצעו במנדף באמצעות בקבוקוני נצנץ סטנדרטיים.

זהירות: לובש תמיד כפפות, חלוק לבן, ומעבדהמשקפיים, ולפי נהלי בטיחות במעבדות נפוצים בעת עבודה עם חומרים כימיים מסוכנים. כל ממס אורגני חייב להיות מטופלים במנדף. אפשר לשקול את מוצקים במאזן מחוץ למכסת מנוע קטר. כימיקלים לא צריכים לבוא במגע עם עור, עיניים ופה. מומלץ בחום לקרוא את MSDS לכל ממס ומוצק המשמש בהליך זה לפני שמתחיל.

1. הכנה של PEG-MM B

הוספת PEG-NH ₂ (מ"ג 300, 0.0001 mol, 1.0 EQ) לבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר מצויד בבר ומערבב.
ממיסים את ₂ ב 3 מיליליטר PEG-NH של N נטול מים, N-dimethylformamide (DMF).
הוספת 36 מ"ג אסתר norbornene-NHS (.000105 mol, 1.05 EQ) ^21.
מכסה את הבקבוקון ומערבבים תערובת תגובת לילה בטמפרטורת חדר.
הסר את בר והמערבב ומוסיף אתר diethyl לפתרון התגובה כדי לזרז PEG-MM B.
סנן הלבנה השפעתffy לזרז הרחבה ולשטוף עם אתר diethyl. לחלופין, להעביר את ההשעיה לצינור 50 מ צנטריפוגות, צנטריפוגות ב 4,000 סל"ד במשך 5 דקות בטמפרטורת חדר, ולאחר מכן למזוג supernatant. הוספת אתר טרי diethyl, צנטריפוגות, ולמזוג שוב. אנו ממליצים לחזור על 3x הליך זה בסכום כולל של 5x.
ייבש את המשקע תחת ואקום ל24 שעות כדי להסיר אתר diethyl שיורית.

2. טיהור של PEG-MM

בדו"ח הקודם שלנו, PEG-MM B הוכן מPEG-NH זמין מסחרי ₂ ושימש לסינתזת BASP ללא טיהור נוספת לאחר הייבוש (כלומר, אחרי צעד 1.7). במחקר זה, אנו להשתנות PEG-NH מקור ₂ (המסחרי לעומת תוצרת בית), ונשווה את תוצאות היווצרות BASP לפני ואחרי הטיהור גבוה כרומטוגרפיה נוזלי ביצועי preparative קפדני יותר (הכנה-HPLC) MM. בהמשכו של מחקר זה, ד"רMM מטען המתקבל לאחר צעד 1.7 נקרא B1 כ. Prep-HPLC שימשה לטהר B1 לתת B2. MM מטוהר מקביל prep-HPLC המסונתזת במעבדה שלנו באמצעות פילמור אניוני נקרא B3. Prep-HPLC בוצעה באמצעות קולטר HPLC בקמן (מודול ממס 127p ומודול גלאי 166p) עם לולאת מדגם 1-מיליליטר ועמודה הפוך שלב Agilent Zorbax 300SB-C18 PrepHT בטמפרטורת חדר.

הגדרת HPLC עם ממס: מים deionized (מערכת Millipore טיהור, 18.2 Ω) עם 1% חומצה אצטית, B ממס: אצטוניטריל.
משאבות ראש ולאזן טור עם 95% A ו-B 5%
לפזר PEG-MM באצטוניטריל או MeOH (150 מ"ג / מיליליטר).
לסנן דרך מסנן מזרק ניילון 13 מ"מ 0.45 מיקרומטר.
שיטת HPLC קבע:
- שיעור זרימה: 20 מיליליטר / דק '
- דקות 0-1: שיפוע ליניארית 10% B ו 90%
- 1-10 דקות: Lineaשיפוע r 90% B ו 10%
- 10-13 דקות: מתג לתנאי התחלה (5% B ו 95%) ולאזן מחדש את עמודה
- גלאי UV הגדר כדי לזהות הספיגה ב 256 ננומטר
טען 0.8 מיליליטר של מדגם על לולאת המדגם.
הזרק מדגם.
לאסוף את שיא הספיגה העיקרי (בתנאים שצוינו, מוצר elutes בין 5-7 דק ').
חזור על פעולה במידת צורך. שלב את השברים טהורים יחד בבקבוק מסביב לתחתית.
הסר את כל הממס באמצעות אידוי סיבובי.
Redissolve המוצר בdichloromethane ולהוסיף נתרן גופרתי. נער בעדינות או לעורר את הבקבוק מעת לעת ל≅ 1 שעות.
סנן את התערובת באמצעות מסנן זכוכית fritted.
תתרכז באמצעות אידוי סיבובי. יבש תחת ואקום הלילה.
ניתן לאפיין PEG-MM על ידי ¹ H-NMR בתקליטור ₂ Cl ₂ (15-20 מיליליטר mg/0.7 CD ₂ Cl _2, D1-500MHz ומעלה מומלץ עם מעל 128 סריקות ועיכוב רגיעה,= 2.0 שניות), וMALDI-TOF שימוש במצב חיובי יינון ו 2 - (4-hydroxyphenylazo) חומצת benzoic כמטריצת MALDI.
ניתן לאחסן PEG-MM במשך חודשים בבקבוקון נצנץ ב 4 ° C.

3. הכנת Catalyst

הוסף 2 זרז גרובס דור ^nd (500 מ"ג, 0.589 mmol) ל20 מיליליטר בקבוקון מאובזר עם בר ומערבב.
הוספת פירידין (כ .474 מיליליטר, 5.89 מילימול, 10 EQ) לבקבוקון. צבע הפתרון צריך מייד לשנות מאדום לירוק. אפשר התגובה לבחוש עד שכל הצבע האדום נעלמה והפתרון הפך צמיג (15-30 דק ').
מלא את בקבוקון התגובה עם פנטן הקר כדי לזרז מורכב.
סנן את ההשעיה כדי לאסוף את המשקע הירוק (זרז). לשטוף 4x עם 15 מיליליטר של פנטן הקר.
ייבש את מוצק הירוק תחת ואקום לילה.
יכול להיות מורכבהמאוחסן במשך חודשים בטמפרטורת חדר בתא ייבוש המעבדתיים ללא אובדן משמעותי של פעילות. לאמצעי זהירות נוסף, אנחנו בדרך כלל לאחסן המורכבים במקפיא -20 ° C בתוך תא כפפות. כמויות לנוחיותכם, אנו שוקלים מראש ידועים של ל4 בקבוקוני נצנץ מיליליטר מייד לאחר הייבוש (שלב 3.5). לאחר מכן, אנו לאחסן הבקבוקונים האלה במקפיא תא הכפפות. כאשר מוכן לרוץ תגובה להשתובב, פשוט אנחנו לוקחים בקבוקון אחד מתוך תא הכפפות ולהשתמש כמתואר להלן (שלב 4.4).

4. הכנת מלאי הפתרון של חיים מברשת פולימרים (BI) עם DP = 10

ב3 מיליליטר הבקבוקון עם כובע בורג גז חזק מצויד בבר ומערבב, לשקול את 65 מ"ג (0.020 מילימול, 10 EQ) של MM B. סכום זה תואם את 20 מ"ג של MM לכל אחת מ3 הגדלים שונים של BASPs, ו -5 שאריות מ"ג לניתוח GPC של BI. השתמש במרית כדי להוסיף את MM ישירות לחלק התחתון של הבקבוקון. Try כדי למנוע חומר מהקפדה על הצדדים של הבקבוקון כתרחיש זה עלול להוביל לזיהום MM במוצר BASP הסופי.
ממיסים את MM B ב158 μl של THF. מייד מכסה את הבקבוקון לאחר הוספת THF, כדי למנוע אידוי ממס. שים לב: הריכוז הסופי של MM במהלך פילמור צריך להיות 0.05 M. אם 158 μl של THF מתווסף כאן, אז 243 μl של פתרון זרז, צעד 4.4, יתווסף לתת 401 μl בסך הכל THF, אשר תואם את [MM ] = 0.05 מ 'הסכום של ממס במהלך שלב זה יכול להיות מגוון, כל עוד הסכום של ממס במהלך שלב 4.4 הוא מגוון גם לתת [MM] 0.05. מצאנו כי polymerizations בוצע עם [MM] <0.05 לפעמים לא להמשיך להשלים את ההמרה.
תן הפתרון מערבב עד שכל MM הוא מומס. מחממים קל במידת צורך. הימנע מהתזת הפתרון צמיג על הצדדים או הכובע של הבקבוקון.
בשלב הבא, להוסיף כמות ידועה (2.8מ"ג לדוגמא זו) של זרז ל3 מיליליטר בקבוקון (או להשיג בקבוקון עם זרז שקל מראש). הוספת THF נטול מים (466 μl בדוגמא זו) כדי לתת פתרון זרז 6 מ"ג / מיליליטר. מכסה את הבקבוקון באופן מיידי. לאפשר הזרז ללהתמוסס לחלוטין;. בעדינות לנער את הבקבוקון במידת הצורך יש להשתמש בפתרון זה באופן מיידי זרז להשתובב. הערה 1: פתרון הזרז צריך להיות בצבע ירוק יער. אם הוא שחור, או ירקרק חום, ולאחר מכן היא צפויה מפורקת, וזה כנראה לא יניבו תוצאות משביעות רצון להשתובב. אם פירוק מתרחש, אנו מציעים הכנת זרז טרי (על פי סעיף 3 לעיל), או באמצעות THF טרי מזוקק. הערה 2: הסכום של THF הוסיף לנבחרה כדי להבטיח ש[ MM] הסופי הוא ~ 0.05. סכום זה יכול להיות מותאם, כל עוד התאמות פיצוי נעשות לפתרון MM בשלב 4.2.
הוספת 243 μl (1.46 מ"ג; 1 EQ ל-B ) של פתרון הזרז במהירות (לא dropwise) לפתרון MM ערבוב. נסה לשמור את קצה המחט בדיוק מעל פתרון MM כאשר מוסיפים לבקבוקון. הימנע מתיז את תערובת התגובה על הצדדים והכובע של הבקבוקון, כמתיז יכול להוביל לMM שייר והטומאה BI בBASP הסופי.
כובע הבקבוקון מייד ולתת מערבבים תערובת תגובה במשך 15 דקות כדי ליצור את macroinitiator המברשת (BI).

5. כינונה של BASPs

הוספת 3.6 ± 0.1 מ"ג (6.18 μmol, 10 EQ לסכום של BI שיועבר בשלב 5.2), 5.5 ± 0.1 מ"ג (9.28μmol, 15 EQ לסכום של BI שיועבר בשלב 5.2), ו7.3 ± 0.1 מ"ג (12.4μmol, 20 EQ לסכום של BI שיועבר בשלב 5.2) של C crosslinker לשלוש 3 מיליליטר צלוחיות נפרדות מצוידים בברים ומערבבים. נסה לשקול את crosslinker ישירות על גבי התחתית של הבקבוקון כדי למנוע חומר מהקפדה על הצדדים של הבקבוקון. הערה: crosslinker C אינו מסיס מאוד בTHF. מסיבה זו, משמש המוצק ישירות בשלב זה. במקרים בהם crosslinker הוא מסיס, אז פתרון מניות מרוכז של crosslinker יכול להתבצע וכמויות שונות של פתרון זה יכול להיות מועברות לצלוחיות. שוב, את הריכוז של polymerizations הסופי צריך להיות> 0.05 M; אם הממס מתווסף crosslinker אז ירידה מפצה של ממס צריך להיעשות במקום אחר.
הוספת 123 μl (0.618 μmol) של פתרון BI לכל אחת משלוש המבחנות המכילות C. נסה לשמור את קצה המחט בדיוק מעל crosslinker המוצק כשמוסיף לבקבוקון. מוסיף את פתרון הבינה העסקית בבת אחת ולא dropwise.
מכסה את הבקבוקונים ולעורר התגובות ב RT לעדהשלמה. עם MM הספציפי הזה ושילוב crosslinker, התגובה היא מלאה ב~ 4 שעות; המשיך לבחוש עד 24 שעה אין כל השפעה נראית לעין על צמיחת BASP. לפקח על ידי GPC כדי להבטיח המרה של BI מלא.
להרוות את התגובות על ידי הוספת טיפה אחת של אתר ויניל אתיל לפתרון BI שנותר וכל אחד מN = 10, 15, ו20 תערובות תגובת BASP. מערבבים ל10 דקות כדי להבטיח מרווה שלם.

6. לדוגמא הכנת GPC

תוצאות GPC הקניונים התקבלו במערכת LC Agilent 1260 מצוידים בעמודה Shodex GPC KD-806M, גלאי קניונים וויאט שחר Heleos-II, וגלאים מקדמים שבירה וויאט Optilab T-Rex בטמפרטורת חדר. DMF עם 0.025 M LiBr בקצב זרימה של 1.0 מיליליטר / דקה שימשה כeluent. תוצאות נותחו באמצעות תוכנת אסטרה 6 הניתנת על ידי וויאט.

בעזרת פיפטה זכוכית חדשה לכל בקבוקון תגובה, לטבול את קצה פיפטה לתוך תמיסת התגובה להכין מדגם קטן של התגובה. לשטוף את החלק הפנימי של פיפטה עם 250 μl של 0.025 M LiBr בDMF לתת ריכוז סופי של בערך 3 מ"ג / מיליליטר.
סנן את המדגם בדילול דרך מסנן polytetrafluoroethylene 0.45 מיקרומטר לפני הפקדת המדגם לתוך בקבוקון GPC.
הגדרת ריצות GPC-קניונים ולנתח את התוצאות ברגע שהפועל הושלם.

רשימה של קיצורים:

: זרז bis-פירידין דור ^השלישי גרובס 3

B: פולי (אתילן גליקול) macromonomer (PEG) (MM)

B1: PEG MM הוכן באמצעות זמין מסחרי (אולדריץ) PEG-NH ₂ ושימוש ללא טיהור HPLC.

B2: PEG MM הוכן באמצעות זמין מסחרי (אולדריץ) PEG-NH _{2 ומשמש לאחר טיהור HPLC.}

B3: PEG MM הוכן באמצעות מסונתז חדש PEG-NH ₂ ומשמש לאחר טיהור HPLC.

BASP: פולימר כוכב מברשת זרוע

BI: חיים יוזם מברשת

C: crosslinker photodegradable

D: מדד dispersity המסה טוחנת

DMF: N, N-dimethylformamide

DP: פילמור תואר ממוצע המספר

GPC: כרומטוגרפיה חלחול ג

Prep-HPLC: כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים preparative

קניונים: פיזור אור הלייזר רב זווית

MM: macromonomer

MW: משקל מולקולרי

_w M: מו הממוצע במשקלמסת lar

N: מספר שווה crosslinker (יחס בין C ל)

NHS: N-hydroxysuccinimidyl

PEG: פוליאתילן גליקול

PEG-MM: macromonomer norbornene-PEG (המכונה גם מתחם B)

להשתובב: פילמור metathesis פתיחת טבעת

THF: tetrahydrofuran

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 2 מראה GPC עקבות עבור מגוון רחב של BASPs הוכן מB1, B2, B3 ו. בכל המקרים, הנתונים ממחישים כי הגדלת שווי של crosslinker (N) מובילה לעלייה בגודל של BASP. כפי שנצפה בדו"ח הקודם שלנו, 10 שווה של crosslinker אינו מספיק כדי להשיג BASPs האחיד; N = 10 המדגם מראה עקבות GPC בבירור רב מודלים עם כמות גדולה של פולימר מברשת שיורי במיוחד במקרה של B1 MM קנה בלתי ( איור 2 א). כמויות גדולות י...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יתרון המפתח של סינתזת BASP המברשת הראשונה הוא היכולת הייחודית לסנתז במהירות ננו בגודל ובהרכב מגוונים במקביל ללא צורך בציוד מיוחד. במחקר זה, אנו מדגימים את השיטה סינתטית המברשת הראשונה באמצעות norbornene macromonomer פונקציונליות PEG (ב ', איור 1) וcrosslinker אסתר nitrobenzyl bis-norbornene (C, איור 1). PEG רשתות מ-B להקנות מסיסות במים למבנה BASP הסופי. Crosslinker מבוסס nitrobenzyl הוא photodegradab...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יש המחברים אין לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מודים למחלקה לכימיה ב-MIT והוועדה מושגי MIT לינקולן מעבדות מתקדמות לתמיכה בעבודה זו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
Grubbs Second Generation	Catalyst Materia (או Sigma Aldrich)	C848 (Sigma Aldrich: 569747)	משמש כפי שנרכש מהיצרן. *ניתן כמתנה נדיבה.

פירידין	סיגמא אולדריץ'	270970	משמש כפי שנרכש מהיצרן
O-(2-אמינואתיל)פוליאתילן גליקול 3000	סיגמא אולדריץ'	07969	משמש כפי שנרכש מהיצרן
PEG-MM	N/A	N/A	מסונתז בעקבות ההליכים המדווחים (אסמכתא 21, פרוטוקול 1)
נורבורנן-N-הידרוקסיסוקסימידיל (NHS) אסטר	N/A	N/A	מסונתז בעקבות הנהלים המדווחים (אסמכתא 21)
Bis-norb-NBOC Crosslinker	N/A	N/A	מסונתז בעקבות הנהלים המדווחים (אסמכתא 21)
Pentane	Sigma Aldrich	158941	משמש כפי שנרכש מהיצרן
Tetrahydrofuran (דרגת HPLC)	Sigma Aldrich	34865	מיובש ומטוהר על עמודי
טיהור ממסדיכלורומתאן	VWR	BDH1113-4LG	משמש כפי שנרכש מהיצרן
אצטוניטריל (דרגת HPLC)	סיגמא אולדריץ'	34998	משמש כפי שנרכש מהיצרן
חומצה אצטית	סיגמא אולדריץ'	A6283	משמש כפי שנרכש מהיצרן
נתרן סולפט	סיגמא אולדריץ'	239313	משמש כפי שנרכש מהיצרן
דיאתיל אתר	סיגמא אולדריץ'	673811	משמש כפי שנרכש מהיצרן
דימתילפורממיד (דרגת HPLC)	סיגמא אולדריץ'	270547	משמש כפי שנרכש מהיצרן
ליתיום ברומיד	סיגמא אולדריץ'	213225	משמש כפי שנרכש מהיצרן
MillQ Biocel A10	Millipore
Beckmann Coulter HPLC (מודול ממס 127p, גלאי 166p)	בקמן קולטר
Zorbax 300SB-C18 PrepHT עמודת פאזה הפוכה	Agilent
1260 אינסוף כרומטוגרפיה נוזלית	Agilent
GPC KD-806M עמודה	Shodex
Dawn Heleos II מפזר אור	Wyatt
Optilab T-rEX גלאי מקדם שבירה	Wyatt
בקבוקוני נצנוץ מזכוכית - 40 מ"ל	Chemglass	CG-4909-05
בקבוקוני נצנוץ מזכוכית - 4 מ"ל	Chemglass	CG-4904-06
בקבוקוני נצנוץ מזכוכית (פקק מרופד PTFE) - 2 מ"ל	Agilent	5183-4518
מוטות ערבוב	VWR	5894x	גדלים שונים
13 מ"מ 0.45 ומיקרו; m מסנן מזרק ניילון	PerkinElmer	02542903
13 מ"מ 0.45 ומיקרו; m מסנן מזרק פוליטטרפלואורואתילן	PerkinElmer	02542909
1 מ"ל מזרקים חד פעמיים	VWR	53548-001
צנטריפוגה דלי נדנדה או דומה			אמור להיות מסוגל להגיע לכ 4,000 סל"ד
בקבוק
מכלול
מאייד סיבובי
מאזניים

תחתון עגולמסנן זכוכית פריטה

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bielawski, C. W., Grubbs, R. H. Living ring-opening metathesis polymerization. Prog. Polym. Sci. 32, 1-29 (2007).
Hawker, C. J. The Convergence of Synthetic Organic and Polymer Chemistries. Science. 309, 1200-1205 (2005).
Peer, D., Karp, J. M., Hong, S., Farokhzad, O. C., Margalit, R., Langer, R. Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy. Nat. Nano. 2, 751-760 (2007).
Whitesides, G. M. Nanoscience, Nanotechnology, and Chemistry. Small. 1, 172-179 (2005).
Leitgeb, A., Wappel, J., Slugovc, C. The ROMP toolbox upgraded. Polymer. 51, 2927-2946 (2010).
Johnson, J. A., Lu, Y. Y., Burts, A. O., Lim, Y. -H., Finn, M. G., Koberstein, J. T., Turro, N. J., Tirrell, D. A., Grubbs, R. H. Core-Clickable PEG-Branch-Azide Bivalent-Bottle-Brush Polymers by ROMP: Grafting-Through and Clicking-To. J. Am. Chem. Soc. 133, 559-566 (2010).
Bielawski, C. W., Grubbs, R. H. Highly Efficient Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP) Using New Ruthenium Catalysts Containing N-Heterocyclic Carbene Ligands. Angew. Chem. Int. Ed. 39, 2903-2906 (2000).
Love, J. A., Morgan, J. P., Trnka, T. M., Grubbs, R. H. A Practical and Highly Active Ruthenium-Based Catalyst that Effects the Cross Metathesis of Acrylonitrile. Angew. Chem. Int. Ed. 41, 4035-4037 (2002).
Lu, J. A., Johnson, Y. Y., Burts, A. O., Xia, Y., Durrell, A. C., Tirrell, D. A., Grubbs, R. H. Drug-Loaded, Bivalent-Bottle-Brush Polymers by Graft-through ROMP. Macromolecules. 43, 10326-10335 (2010).
Burts, A. O., Li, Y. J., Zhukhovitskiy, A. V., Patel, P. R., Grubbs, R. H., Ottaviani, M. F., Turro, N. J., Johnson, J. A. Using EPR To Compare PEG-branch-nitroxide "Bivalent-Brush Polymers" and Traditional PEG Bottle-Brush Polymers: Branching Makes a Difference. Macromolecules. 45, 8310-8318 (2012).
Bazan, G. C., Schrock, R. R. Synthesis of star block copolymers by controlled ring-opening metathesis polymerization. Macromolecules. 24, 817-823 (1991).
Saunders, R. S., Cohen, R. E., Wong, S. J., Schrock, R. R. Synthesis of amphiphilic star block copolymers using ring-opening metathesis polymerization. Macromolecules. 25, 2055-2057 (1992).
Buchmeiser, M. R., Wurst, K. Access to Well-Defined Heterogeneous Catalytic Systems via Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP): Applications in Palladium(II)-Mediated Coupling Reactions. J. Am. Chem. Soc. 121, 11101-11107 (1999).
Weichelt, F., Frerich, B., Lenz, S., Tiede, S., Buchmeiser, M. R. Ring-Opening Metathesis Polymerization-Based Synthesis of CaCO3 Nanoparticle-Reinforced Polymeric Monoliths for Tissue Engineering. Macromol. Rapid Comm. 31, 1540-1545 (2010).
Weichelt, F., Lenz, S., Tiede, S., Reinhardt, I., Frerich, B., Buchmeiser, M. R. ROMP-Derived cyclooctene-based monolithic polymeric materials reinforced with inorganic nanoparticles for applications in tissue engineering. Beilstein J. Org. Chem. 6, 1199-1205 (2010).
Mayr, M., Mayr, B., Buchmeiser, M. R. Monolithic Materials: New High-Performance Supports for Permanently Immobilized Metathesis Catalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 40, 3839-3842 (2001).
Mayr, B. H., ölzl, G., Eder, K., Buchmeiser, M. R., Huber, C. G. Hydrophobic, Pellicular, Monolithic Capillary Columns Based on Cross-Linked Polynorbornene for Biopolymer Separations. Anal. Chem. 74, 6080-6087 (2002).
Otani, H., Fujita, S., Watanabe, Y., Fujiki, M., Nomura, K. A Facile, Controlled Synthesis of Soluble Star Polymers Containing a Sugar Residue by Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP). Macromol. Symp. 293, 53-57 (2010).
Nomura, K., Watanabe, Y., Fujita, S., Fujiki, M., Otani, H. Facile Controlled Synthesis of Soluble Star Shape Polymers by Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP). Macromolecules. 42, 899-901 (2009).
Gao, H., Ohno, S., Matyjaszewski, K. Low Polydispersity Star Polymers via Cross-Linking Macromonomers by ATRP. J. Am. Chem. Soc. 128, 15111-15113 (2006).
Liu, J., Burts, A. O., Li, Y., Zhukhovitskiy, A. V., Ottaviani, M. F., Turro, N. J., Johnson, J. A. "Brush-First" Method for the Parallel Synthesis of Photocleavable, Nitroxide-Labeled Poly(ethylene glycol) Star Polymers. J. Am. Chem. Soc. 134, 16337-16344 (2012).
Studer, P., Larras, V., Riess, G. Amino end-functionalized poly(ethylene oxide)-block-poly(methylidene malonate 2.1.2) block copolymers: synthesis, characterization, and chemical modification for targeting purposes. Eur. Polym. J. 44, 1714-1721 (2008).
Mosquet, M., Chevalier, Y., Le Perchec, P., Guicquero, J. P. Synthesis of poly (ethylene oxide) with a terminal amino group by anionic polymerization of ethylene oxide initiated by aminoalcoholates. Macromol. Chem. Phys. 198, 2457-2474 (1997).
Burchard, W. Solution properties of branched macromolecules. Adv. Polym. Sci. 143, 113-194 (1999).
Gao, H. F. Development of Star Polymers as Unimolecular Containers for Nanomaterials. Macromol. Rapid Comm. , 722-734 (2012).
Blencowe, A., Tan, J. F., Goh, T. K., Qiao, G. G. Core cross-linked star polymers via controlled radical polymerisation. Polymer. 50, 5-32 (2009).
Burts, A. O., Liao, L., Lu, Y. Y., Tirrell, D. A., Johnson, J. A. Brush-first and Click: Efficient Synthesis of Nanoparticles that Degrade and Release Doxorubicin in Response to Light. Photochem. Photobiol. , (2013).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

חלקיקים ללא תיבה: סינתזה המברשת הראשונה של Photodegradable פולימרים הכוכבים PEG בתנאי הסביבה

במאמר זה

סיכום

תקציר

מבוא

פרוטוקול

תוצאות

דיון

גילויים

תודות

חומרים

מקורות

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

מאמרים קשורים