מולקולות צבע אורגניות וננו-חלקיקים הממירים חומצה אולאית אינם מסיסים במים. פרוטוקול זה מתאר שיטת 'הכנס והפעל' המאפשרת העברה של מולקולות צבע אורגניות והמרת חלקיקים מהממס ההידרופובי הראשוני שלהם למים.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
מולקולות צבע אורגניות וננו-חלקיקים הממירים חומצה אולאית אינם מסיסים במים. פרוטוקול זה מתאר שיטת 'הכנס והפעל' המאפשרת העברה של מולקולות צבע אורגניות והמרת חלקיקים מהממס ההידרופובי הראשוני שלהם למים.
בפרוטוקול זה, אנו מתארים תחילה הליך לסינתזה של ננו-חלקיקים מסוממים בלנטניד (UCNPs). לאחר מכן אנו מדגימים כיצד ליצור פולימרים אמפיפיליים באתרם, ומתארים פרוטוקול לעטיפת ה-UCNPs המוכנים ומולקולות צבע אורגניות שונות (פורפירינים ודיאריליתנים) באמצעות קליפות פולימר ליצירת ננו-מכלולים יציבים הניתנים לפיזור מים. לדגימות הננו-אסמבל המכילות הן את ה-UCNPs והן את הצבעים האורגניים של ה-diarylethene יש תכונות פוטוכימיות ופוטופיזיקליות מעניינות. עם קרינת UV של 365 ננומטר, קבוצת הדיארילת'ן עוברת שינוי צבע חזותי. כאשר הדגימות מוקרנות באור נראה באורך גל ספציפי אחר, הצבע דוהה והדגימות חוזרות למצב חסר הצבע הראשוני. הדגימות גם פולטות אור נראה מה-UCNPs בעת הקרנה עם אור אינפרא אדום קרוב של 980 ננומטר. ניתן לכוונן את עוצמת הפליטה של הדגימות באמצעות הקרנה חלופית עם UV ואור נראה. ניתן לבצע אפנון של הקרינה במשך מחזורים רבים ללא השפלה ניכרת של הדגימות. הליך אנקפסולציה רב-תכליתי זה מאפשר העברה של מולקולות וננו-חלקיקים הידרופוביים מממס אורגני למדיום מימי. הפולימר מסייע בשמירה על מיקרו-סביבה דמוית שומנים עבור המולקולות האורגניות כדי לסייע בשימור ההתנהגות הפוטוכימית שלהן במים. לפיכך, שיטה זו אידיאלית להכנת מערכות מגיבות לאור הניתנות לפיזור מים. השימוש באור קרוב לאינפרא אדום להפעלת ננו-חלקיקים ממירים מאפשר להשתמש באור באנרגיה נמוכה יותר להפעלת תגובות פוטו במקום אור אולטרה סגול מזיק יותר.
היום יש עדיין צורך דחוף לפתח סוגים חדשים של סוכנים ביו-הדמיה. בדיקות ניאון רומן רבות תועדו היטב. 1-6 עם זאת, חל שיפור משמעותי ברזולוציית התמונה עדיין מהווה אתגר. 7 אחת שיטה מעשית היא לווסת ישירות בדיקות הקרינה בין מדינה 'אור' emissive ומדינה 'חשוכה' הרווה. 8-12 שיטה מסוימת זו יושמה לפתח טכנולוגיות כגון דלדול פליטה מאולץ (STED) מיקרוסקופיה 13 ומיקרוסקופיה סטוכסטיים שיקום אופטי (סערה). 14
גישה נוספת ללווסת הקרינה היא הזוג chromophores photoresponsive יחד עם בדיקות ניאון. 15,16 החלפת כרומופור photoresponsive בין שני איזומרים שבו רק אחד מאיזומרים יכול לשמש acceptor אנרגיה-העברה יעילה, מאפשר שליטה על מרווה של הקרינה מהבדיקה דואר באמצעות העברת פורסטר תהודת אנרגיה (סריג) ומנגנונים אחרים. התוצאה היא יצירת מדינת emissive ומדינה הרוותה שיכול להיות לסירוגין על ידי חשיפה של chromophore photoresponsive לאורכי גל שונה של אור.
chromophores diarylethene Photoresponsive ניתן מתג השחרור הפיך בין האיזומר טבעת-פתוחה חסר צבע והאיזומר טבעת סגורה בצבע על קרינת UV ועם אור הנראה. 17-19 יציבות התרמית של שני איזומרים וספקטרום קליטה מתכונן לאיפור האיזומר-סגור הטבעת diarylethenes מועמדים טובים מאוד כסריג שליטה acceptors. חלקיקי upconverting מסומם-נתניד 20-23 NaYF 4 שימושיים ליו-הדמיה. 24 חלקיקים אלה לקלוט אור האינפרה-אדום קרוב ופולטים אור במספר אזורים של הספקטרום הנראה. דוגמאות לאפנון הקרינה על ידי שילוב של chromophores diarylethene photoresponsive וחלקיקים כבר מראשדיווח לציין על ידי הקבוצה שלנו. 25-27 עם זאת, המערכות שתוארו בכל דוגמא נדרשה שינוי סינטטי נוסף לצרף diarylethenes אל פני השטח של חלקיקים, אשר מסבך את הפיתוח של מערכות מגוונות יותר.
במסמך זה אנו מדגימים שיטה פשוטה "plug-and-play 'להכין מולקולות מים מסיסות צבע אורגני וחלקיקי upconverting photoresponsive משתמשים באסטרטגית הרכבה עצמית. הבחירה של פולימרים; פולי (אנהידריד -maleic alt styrene-) וpolyether אמין 2,070 לספק גם סביבה הידרופובי והידרופילי. הקטעים הידרופובי לסייע הפולימר להחזיק מולקולות אורגניות בדרך כלל מים מסיסים וחלקיקי upconverting יחד, ואילו האזור הידרופילי של הפולימר הוא קריטי לשמירה על המים המסיסות. אנחנו הראשונים נדגים סינתזה של חלקיקי upconverting בשיטת התגרענות התרמית. לאחר מכן, אנחנו נוכיח הוw המולקולות אורגניות וחלקיקי upconverting כמוסות בתוך אזורים הידרופובי של פגז הפולימר ולהישאר יציבים בתקשורת מימית, פשוט על ידי שיתוף ערבוב פתרון של חלקיקי upconverting, הפולימר ומולקולות צבע אורגניים שונות, ואחריו הליך עבודה-אפ נוח. אנחנו גם מדגימים כיצד לווסת פליטת הקרינה של האסיפות באמצעות הקרנת אור חיצונית. אנו צופים היקף השימוש בשיטה זו "plug-and-play 'לעשות nanoassemblies מים מסיסות ימשיך להתרחב.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. סינתזה של NaYF 4 / Yb 3+ / Er 3+ upconverting החלקיקים (UCNP)
2. Nanoassemblies עצרת של מים-מסיסות המכיל אורגניות דיי מולקולות וחלקיקי upconverting
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ספקטרום קליטה וספקטרום photoluminescence נאספו למדגם DAE-UCNP. ספקטרום הקליטה משמש להשוואת החפיפה ספקטרלית בין chromophores diarylethene הסגור וחלקיקי upconverting. תמונות של הדגימות (שני TPP-UCNP וDAE-UCNP) נכללו גם להפגין אנקפסולציה המוצלחת של מולקולות אורגניות לצבוע וחלקיקי upconverting, אשר ממוקמים בתוך פגזי פולימר amphiphilic בשלב המימי. האפנון של פוטוכימיה וקרינה גם שמוצג על ידי הארת הדגימות עם מקורות אור שונים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש לי חלקיקים מסונתזים על פי פרוטוקול זה התפלגות גודל 20-25 ננומטר מרוכז בסביבות 22.5 ננומטר. 26,27 הם יכולים להיות מסווגים כחלקיקים כדוריים עם מבנה סריג 4 מארח α-NaYF. ישנם שני שלבים קריטיים בפרוטוקול זה. בסינתזת UCNP, זה חיוני כדי לשמור על טמפרטורת החימום והזמן מדויק ככל האפשר כדי להבטיח הפצה צרה של גודל חלקיקים. בנוסף בו זמנית של NaOH וNH 4 F יחד עם התוספת של יוני lanthanides בתחילת התגובה לא הניבה חלקיקים בגודל מופץ היטב ומורפולוגיה טובה. לאחר ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי מועצת המחקר למדעי הטבע וההנדסה (NSERC) של קנדה, תוכנית כיסאות המחקר של קנדה ואוניברסיטת סיימון פרייזר. עבודה זו עשתה שימוש במתקנים משותפים של 4D LABS הנתמכים על ידי קרן קנדה לחדשנות (CFI), קרן פיתוח הידע של קולומביה הבריטית (BCKDF) ואוניברסיטת סיימון פרייזר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| איטריום אצטט | סיגמא | 326046 | איטריום (III) אצטט הידרט |
| איטרביום אצטט | סיגמא | 544973 | איטרביום (III) אצטט הידרט |
| ארביום אצטט | סיגמא | 325570 | ארביום (III) אצטט הידרט |
| חומצה אולאית | סיגמא | 75096 | תקן אנליטי |
| אוקטדקן | סיגמא | O806 | טכני מגיב |
| NaOH | Sigma | S5881 | דרגה |
| NH4F | מגיב סיגמא | 216011 | ACS |
| Poly(styrene-co-maleic anhydride) | Sigma | 442399 | ממוצע Mn = 1700 |
| JeffAmine 2070 | Huntsman | M-2070 | |
| Varian Carry 300 | Agilent | ||
| JDSU NIR לייזר | לייזר דיודות JSDU | L4-9897510-100M | 980 ננומטר |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה