מאפייני electroactive פולימר החלקיקים מציגים photothermal

סיכום

פרוטוקול מוצג לסינתזה והכנה של ננו-חלקיקים המורכבים מפולימרים אלקטרואקטיביים.

תקציר

מודגמת שיטה לסינתזה של פולימרים אלקטרואקטיביים, החל מסינתזה של מונומרים מצומדים מורחבים באמצעות תהליך תלת-שלבי המסתיים בצימוד Negishi. צימוד Negishi הוא תהליך צימוד צולב שבו מבשר כימי מאושר תחילה, ואחריו טרנסמטלציה עם ZnCl₂. ניתן לחבר את תרכובת האורגנוזינק המתקבלת למבשר ארומטי דיברום כדי לתת את המונומר המצומד. ניתן להכין סרטי פולימר באמצעות אלקטרופולימריזציה של המונומר ולאפיין אותם באמצעות וולטמטריה מחזורית וספקטרוסקופיה אינפרא אדום אולטרה סגול (UV-Vis-NIR). ננו-חלקיקים (NPs) מוכנים באמצעות פילמור תחליב של המונומר באמצעות מערכת דו-פעילי שטח כדי להניב פיזור מימי של הפולימר NPs. ה-NPs מאופיינים באמצעות פיזור אור דינמי, מיקרוסקופ אלקטרונים וספקטרוסקופיה UV-Vis-NIR. תאימות ציטולוגית של NPs נחקרת באמצעות בדיקת כדאיות התא. לבסוף, תרחיפי ה-NP מוקרנים בלייזר NIR כדי לקבוע את יעילותם כחומרים פוטנציאליים לטיפול פוטותרמי (PTT).

מבוא

פולימרים electroactive לשנות את תכונותיהם (צבע, מוליכות, תגובתיות, נפח, וכו ') בנוכחות שדה חשמלי. פעמים המיתוג מהירות, tunability, עמידות, ומאפיינים קלים של פולימרים האלקטרו הובילו ליישומים רבים מוצעים, כוללים אנרגיה חלופית, חיישנים, electrochromics, והתקנים ביו-רפואיים. הפולימרים electroactive הם שעשוי להיות שימושיים כאלקטרודות סוללה וקבלים גמישות, קל משקל. ¹ יישומים של פולימרים האלקטרו במכשירי electrochromic כוללים מערכות בוהק הפחתה לבניינים וכלי רכב, משקפי שמש, משקפי מגן, התקני אחסון אופטיים, וטקסטיל חכם. ^2-5 חכמים חלונות יכולים להפחית את דרישות אנרגיה על ידי חסימת אורכי גל מסוים של אור על פי דרישה והגנת פנים של בתים ומכוניות. חכם טקסטיל ניתן להשתמש בבגדים כדי לסייע בהגנה מפני קרינת UV. יש לי ⁶ פולימרים electroactive also החל להיות בשימוש במכשירים רפואיים. בין הפולימרים electroactive בשימוש במכשירים ביו-רפואיים, polypyrrole (PPy), polyaniline (פאני), ופולי (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) הם בין הנפוצים ביותר. לדוגמא, אלו סוגים של פולימרים משמשים בדרך כלל כמתמרים במכשירי biosensor גם ⁷ יישומים במשלוח טיפולי הראו הבטחה.; מחקרים הוכיחו את שחרורו של תרופות וחלבונים טיפוליים מהתקנים שהוכנו מפולימרי electroactive. ^8-12 לאחרונה, פולימרים electroactive שימשו כסוכנים טיפוליים בטיפול photothermal. ^13-15 בטיפול photothermal, סוכני photothermal חייבים לקלוט אור בליד -infrared אזור (ניר) (~ 700-900 ננומטר), הידוע גם בחלון הטיפולי, שבו אור יש עומק המרבי של חדירה ברקמה, בדרך כלל עד 1 סנטימטר. ^16,17 בטווח זה, chromophores ביולוגי כגון המוגלובין , יש לי המוגלובין, שומנים, מים וחומצן קטנים ללאהספיגה, המאפשרת לאור לחדור בקלות. כאשר סוכני photothermal לקלוט אור בחלון טיפולי זו, photoenergy מומר לאנרגיית photothermal.

ארווין ועמיתים לעבודה שדווחו בעבר alkoxy-הוחלפו מונומרים בנזן BIS-מעדות שהיו מסונתזים באמצעות צימוד Negishi. ¹⁸ צימוד Negishi הוא שיטה מועדפת לקשר פחמן-פחמן היווצרות. תהליך זה יש יתרונות רבים, כוללים השימוש בחומרי ביניים organozinc, שהם פחות רעילים ונוטים להיות תגובתיות גבוהה מorganometallics האחר המשמשת. ^19,20 תרכובות Organozinc הן גם תואמות עם מגוון רחב של קבוצות פונקציונליות על organohalides. ²⁰ ב תגובת צימוד Negishi, organohalide וorganometal הם מצמידים באמצעות פלדיום (0) זרז. ²⁰ בעבודה שהוצגה במסמך זה, שיטת צימוד צולבת זו מנוצלת בסינתזה של 1,4-2,5-BIS dialkoxy ( 3,4-ethylenedioxythienyl) benzene (BEDOT-B (OR) ₂₎ מונומרים. אז יכולים להיות polymerized מונומרים אלה בקלות אלקטרוכימי או כימי להניב פולימרים שהם מועמדים מבטיחים לשימוש ביישומים ביו-רפואיים.

שיטות מקובלות להכנת השעיות פולימרים קולואידים בתמיסות מימיות עבור יישומים ביו-רפואיים בדרך כלל כרוכות בפירוק של פולימרים בתפזורת ואחריו טכניקות אידוי nanoprecipitation או תחליב-ממס. ^21,22 על מנת לייצר צירופים של פולי (BEDOT-B (OR) ₂₎ , גישה מלמטה למעלה מודגמת כאן שם הצירופים ומסונתזים באמצעות בפילמור תחליב אתר. פילמור התחליב הוא תהליך שהוא להרחבה בקלות והיא שיטה מהירה יחסית להכנת NP. ²² מחקרים באמצעות פילמור התחליב לייצר צירופים של פולימרים האלקטרו אחרים דווחו לPPy וPEDOT. ^15,23,24 צירופים וPEDOT, למשל, הוכן באמצעות p תחליב ספרייolymerization. ²⁴ שיטה זו היא קשה לשחזר, ובדרך כלל תשואות חלקיקים גדולים יותר, בגודל מיקרון. הפרוטוקול המתואר במאמר זה בוחן את השימוש בשיטת הטיפה-sonication להכין reproducibly צירופים ופולימר 100 ננומטר.

בפרוטוקול זה, פולימרים electroactive מותאמים לקלוט אור באזור ניר דומה לפולי שדווחו בעבר (BEDOT-B (OR) ₂₎ מסונתזים ומאופיין להפגין את הפוטנציאל שלהם במכשירי electrochromic וכסוכני PTT. ראשית, הפרוטוקול לסינתזה של מונומרים באמצעות צימוד Negishi מתואר. מונומרים מאופיינים באמצעות NMR וספקטרוסקופיה UV-Vis-ניר. ההכנה של מתלי קולואיד NP באמצעות פילמור תחליב חמצוני בתקשורת מימית מתוארת גם. ההליך מבוסס על תהליך פילמור שני שלבים שתואר קודם לכן על ידי תחליב אל האן ואח. שמוחל על מונומרים השונים. מערכת דו-שטח היאמשמש לשליטה monodispersity NP. Assay כדאיות תא משמש להערכת cytocompatibility של הצירופים ו. לבסוף, את הפוטנציאל של צירופים ואלה לפעול כמתמרים PTT לידי ביטוי על ידי הקרנה עם לייזר ניר.

פרוטוקול

זהירות: יש להתייעץ בכל גיליונות נתוני בטיחות הרלוונטיים (SDS) לפני השימוש. כמה מהחומרים הכימיים המשמשים בסינתזות אלה שעלולים להיות מסוכנים. אנא השתמש בכל נהלי הבטיחות המתאימים, כולל ציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, מעיל מעבדה, מכנסיים ארוכים, נעליים סגורה ובוהן), ולבצע סינתזות בברדסי קטר. Lithiation הוא מסוכן במיוחד וצריכה להתבצע רק על ידי אנשים שהוכשרו כראוי עם פיקוח.

1. מונומר סינתזה

הערה: איור 1 מציג את המסלול הכימי להכנת מקדים ומונומרים סינתזה שמתואר בסעיפים 1.2-1.5.

1. חומרים
   1. לטהר מעדות כפי שתואר לעיל. ²⁵
   2. Recrystallize tetrabutyl פרכלורט אמוניום (TBAP) מאתיל אצטט ויבש תחת ואקום במשך 24 שעות. לכיל n-butyllithium (nBuLi, 2.5 M בhexanes) כפי שתואר על ידי et al Hoye. ^{26 תוך 48 שעות לפני שימוש כדי לקבוע את הריכוז בפועל.}
   3. סולפט יבש מגנזיום ואשלגן פחמתי ב 100 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות לפני השימוש. להשתמש בכל הכימיקלים אחרים המשמשים בפרוטוקול זה כפי שהתקבל.
2. סינתזה של 1,4-Dialkoxybenzenes
   הערה: איור 1 א מציג את ההכנה של 1,4-dihexyloxybenzene באמצעות 1-bromohexane.
   1. לצייד בקבוק תחתון עגול שלושה-צוואר מיובש בתנור עם מחיצה, מתאם כניסת ארגון, ומצויד במתאם לשקע גז מחובר לbubbler הקבל. להוסיף בר ומערבבים לבקבוק לפני האיטום.
   2. חבר את מתאם הכניסה לקו Schlenk באמצעות פולי (ויניל כלוריד) צינורות (PVC) ולטהר את הבקבוק התחתון העגול עם ארגון.
   3. להוסיף 12.5 גר '(113.5 mmol) של הידרוקינון לבקבוק התחתון העגול ולפזר אותו ב 20 מיליליטר של tetrahydrofuran נטול מים (THF) עם ערבוב.
   4. בנפרד, לפזר 14 גרם (250 mmol) של KOH ב 30 מיליליטר של אתנול באחת-צווארבקבוק עגול תחתון ומערבבים עד שהיא נמסה.
   5. נמס ברגע, לאט להוסיף את פתרון KOH לבקבוק עגול התחתון שלושה-הצוואר באמצעות מזרק. אפשר התערובת לעורר עבור שעה 1.
   6. אחרי שעה 1, להוסיף 250 mmol של 1-bromoalkane לתערובת התגובה.
   7. מחממים את תערובת התגובה בריפלוקס במשך 24 שעות עם ערבוב תחת ארגון.
   8. לאחר 24 שעות, לאפשר את תערובת התגובה להתקרר לRT ולהוסיף מים DI 15 מיליליטר ו -10 מיליליטר של dichloromethane.
   9. מעבירים את התערובת למשפך separatory. לבודד את השכבה האורגנית ולשטוף אותו שלוש פעמים עם 10 מיליליטר של מים DI.
   10. ייבש את השכבה האורגנית מעל 15 גרם של MgSO ₄ במשך 15 דקות.
   11. הסר את ₄ MgSO באמצעות סינון ואקום באמצעות נייר סינון.
   12. הסר את הממס מהפתרון המסונן באמצעות מאייד סיבובי על 50 מעלות צלזיוס ו -21 kPa להניב 1,4-dialkoxybenzene כלבן מוצק גולמי.
   13. Recrystallize המוצר הגולמי על ידי הוספה מספיק אתנול חם ללפזר את המוצר. ברגע מומס, מניח באמבט קרח כדי לגרום להתגבשות.
   14. לאסוף גבישים באמצעות סינון ואקום באמצעות נייר סינון ולשטוף עם אתנול קר.
   15. ייבש את הגבישים תחת ואקום במשך 24 שעות על RT ולאחסן אותם תחת ארגון עד לשימוש נוסף. הליך זה מייצר 1,4-dihexyloxybenzene.
   16. לאפיין את המוצר באמצעות נקודת התכה וH ¹ ו ^-13 ספקטרוסקופיה NMR C. ²⁷
3. סינתזה של moieties אסתר 1,4-Dialkoxybenzenes מכילה
   הערה: איור 1 מציג את המסלול הכימי להכנת 1,4-dialkoxybenzene באמצעות אתיל-4-bromobutanoate.
   1. לצייד בקבוק תחתון עגול שלושה-צוואר מיובש בתנור עם מחיצה, מתאם כניסת ארגון, ומצויד במתאם לשקע זכוכית המחובר לbubbler הקבל. להוסיף בר ומערבבים לבקבוק לפני האיטום.
   2. חבר את מתאם הכניסה לקו Schlenk באמצעות צינורות PVC ולטהר עם ארגון.
   3. שוקל 1.88 גר '(93.5 mmol) של KI ו15.69 גרם (93.3 mmol) של K ₂ CO ₃ ולהוסיף לבקבוק התחתון העגול.
   4. להוסיף 25 מיליליטר של N נטול מים, -dimethylformamide N (DMF) ומערבבים עד מלחים מתמוססים.
   5. ברגע שנמס, להוסיף 2.5 גרם (18.7 mmol) של הידרוקינון לתערובת התגובה ולאפשר לעורר התגובה עד שהיא נמסה.
   6. כאשר כל המוצקים מומסים, להוסיף 46.8 mmol של bromoalkanoate אלקיל; לחמם את תערובת התגובה בריפלוקס במשך 24 שעות תחת ארגון עם ערבוב מתמיד.
   7. הסר את תערובת התגובה מהחום ולאפשר לו להתקרר לRT.
   8. מעבירים את תערובת התגובה למשפך separatory ולהוסיף מים (20 מיליליטר) ואתיל אצטט (20 מיליליטר) כדי לחלץ את השכבה האורגנית. לבודד את השכבה האורגנית ולשטוף אותו שלוש פעמים במים (20 מיליליטר מנות).
   9. ייבש את השכבה האורגנית מעל 15 גרם של MgSO ₄ במשך 15 דקות. ברגע שהתייבש, להסיר MgSO ₄ מהתערובת באמצעות סינון ואקום באמצעות filנייר ter.
   10. הסר את הממס באמצעות מאייד רוטרי ב 100 מעלות צלזיוס ו -21 kPa. ייבש את המוצר הגולמי תחת ואקום ב RT O / N.
   11. Recrystallize המוצר על ידי הוספה רק אתנול חם מספיק כדי להמס את כל המוצק. ברגע מומס, לקרר את הבקבוק בקרח ולאפשר ליצירת גבישים. לאסוף את המוצר באמצעות סינון ואקום ולשטוף עם אתנול קר.
   12. ייבש את הגבישים תחת ואקום ב RT למשך 24 שעות ולאחסן בארגון עד לשימוש נוסף. הליך זה מייצר 1,4-BIS בנזן (butanoyloxy אתיל).
   13. לאפיין את המוצר באמצעות נקודת התכה וH ¹ ו ^-13 ספקטרוסקופיה NMR C. ²⁸
4. סינתזה של 1,4-Dialkoxy-2,5-dibromobenzenes
   הערה: המסלול הכימי להכנת 1,4-dialkoxy-2,5-dibromobenzenes מוצגת באיור 1 א ו -1 B.
   1. להתאים בקבוק תחתון עגול יבש, שלוש-צוואר עם כניסת ארגון, משפך בנוסף לחץ קבוע כתרים עםפקק זכוכית או מחיצה, ולשקע מחוברים למצוידים במשפך זכוכית הפוך התלוי מעל פתרון 1 M NaOH צינורות פלסטיק.
   2. בבקבוק התחתון בסיבוב הזה, לפזר 218 mmol של 1,4-dialkoxybenzene בdichloromethane (15 מיליליטר).
   3. בנפרד, להוסיף 12 מיליליטר (598 mmol) של Br ₂ בבקבוק 250 מ"ל ולדלל עם dichloromethane (12 מיליליטר).
   4. מעבירים את פתרון ₂ / dichloromethane Br למשפך בנוסף לחץ המתמיד. להוסיף dropwise פתרון Br ₂ לתוך הבקבוק התחתון העגול שלושה-הצוואר עם ערבוב תחת ארגון במשך תקופה של 2 שעות.
   5. לאחר תוספת מלאה, לאפשר התגובה לעורר O / N תחת זרימה רציפה ארגון.
   6. להרוות את התגובה על ידי הוספת המים DI (20 מיליליטר), ויוצקים את התערובת לתוך משפך separatory.
   7. לבודד את השכבה האורגנית ולשטוף שלוש פעמים עם מים די (20 מיליליטר מנות). ייבש את השכבה האורגנית מעל 15 גרם של MgSO ₄ במשך 15 דקות.
   8. הסר את MgSO ₄ על ידיסינון ואקום באמצעות נייר סינון, ולהסיר את הממס באמצעות מאייד סיבובי על 75 מעלות צלזיוס ו -21 kPa.
   9. לטהר 1,4-dialkoxy-2,5-dibromobenzene הגולמי על ידי הוספה רק אתנול חם מספיק כדי להמס את כל המוצק. ברגע מומס, לקרר את הבקבוק בקרח ולאפשר ליצירת גבישים. לאסוף את המוצר באמצעות סינון ואקום ולשטוף עם אתנול קר.
   10. ייבש את המוצר המטוהר תחת ואקום ב RT O / N; לאחסן תחת ארגון.
   11. לאפיין את המוצר באמצעות נקודת התכה וH ¹ ו ^-13 ספקטרוסקופיה NMR C. ^27,28
5. Negishi צימוד של 1,4-Dialkoxy-2,5-dibromobenzenes עם 3,4-Ethylenedioxythiophene (מעדות)
   הערה: תרשים 1C מראה את צימוד Negishi של 1,4-2,5-dibromobenzenes dialkoxy עם מעדות כדי ליצור מונומרים M1 ו- M2.
   1. להתאים בקבוק תחתון נקי שלושה-צוואר עגול עם מחיצה, מצויד במתאם בקרת זרימת כניסה המחובר לארגון הקבל, וזרימה קון לשקע גזמתאם Trol מחובר לbubbler.
   2. חבר את מתאם הכניסה לקו Schlenk באמצעות צינורות PVC-מוקף חומה עבה. בגין זורם ארגון לתוך בקבוק התגובה לכמה דקות.
   3. באמצעות מבער בונזן, להבה-לייבש את המכשיר תחת ואקום ולטהר עם ארגון שלוש פעמים על מנת להבטיח סביבה חסרת אוויר.
   4. שוקל 1.07 גר '(10 mmol) של עדות מטוהרת ולהוסיף לבקבוק התגובה באמצעות מזרק מוחדר דרך המחיצה. לדלל את מהעדות עם THF נטול מים (20 מיליליטר) ומערבבים בארגון.
   5. צ'יל הבקבוק המכיל את הפתרון מהעדות באמצעות אמבט הקרח / אצטון יבש במשך 15 דקות ב-78 מעלות צלזיוס.
   6. לאחר 15 דקות, להוסיף לאט 11 mmol nBuLi בdropwise פתרון hexanes תוך שמירה על הטמפרטורה ב-78 מעלות צלזיוס. מערבבים את התגובה ב-78 מעלות צלזיוס במשך שעה 1.
      הערה: הריכוז של nBuLi המדויק צריך להיקבע על ידי טיטרציה לפני השימוש כאמור בסעיף 1.1.
   7. אחרי שעה 1 של ערבוב, להסיר את הקרח / ba אצטון היבשה.
   8. מייד לאחר הסרת האמבטיה, להוסיף 14.13 מיליליטר של 1.0 dropwise ₂ פתרון M ZnCl. אפשר התגובה להמשיך במשך שעה 1 תוך ערבוב על RT.
   9. אחרי שעה 1 של ערבוב, להוסיף 4 mmol של 1,4-dialkoxy-2,5-dibromobenzene ופלדיום 0.08 mmol של tetrakis (triphenylphosphine) (0) לתערובת התגובה.
   10. מחממים את תערובת התגובה בריפלוקס (70 מעלות צלזיוס) באמבטית שמן.
   11. לעקוב אחר התקדמות של תגובה באמצעות כרומטוגרפיה בשכבה דקה (TLC): קח את aliquots הקטן (0.2 מיליליטר) של תערובת התגובה יומית באמצעות מזרק ולזרז לתוך 2 מיליליטר 1 M HCl. לחלץ עם 2 מיליליטר CHCl ₃ ולזהות את התמצית על צלחת TLC סיליקה צד הכתמים של פתרונות של העדות וappropriate1,4-dialkoxy-2,5-dibromobenzene. Elute עם אצטט 60:40 אתיל: הקסאן.
   12. כאשר התגובה היא מלאה, לאפשר את תערובת התגובה להתקרר לRT. להרוות את התגובה על ידי הוספת 10 מיליליטר של 1 M HCl ואחריו התוספת של dichloromethane (20 מיליליטר).
   13. TR ansfer למשפך separatory ולבודד את השכבה האורגנית.
   14. שטוף את השכבה האורגנית עם מים די עד שהמים לשטוף כבר לא חומצי. בדוק את החומציות של המים לשטוף עם נייר pH.
   15. ייבש את השכבה האורגנית מעל 15 גרם של ₄ MgSO, מסנן, ולהסיר ממס באמצעות מאייד סיבובי על 50 מעלות צלזיוס ו -21 kPa להניב מונומר הגולמי הוארך נטיה (M1 או M2) ככתום-צהוב מוצק.
   16. Recrystallize המוצר הגולמי באמצעות פתרון חם של 3: 1 אתנול: פתרון לבנזן M1 או 7: 2 הקסאן: בנזין לM2. להוסיף תערובת ממס חמה מספיק כדי להמס את מוצק. ברגע מומס, לקרר את הבקבוק בקרח ולאפשר ליצירת גבישים. לאסוף את המוצר באמצעות סינון ואקום ולשטוף עם אתנול קר.
   17. ייבש את המוצר תחת ואקום במשך 24 שעות ב RT. אחסן בחושך תחת ארגון.
   18. לאפיין את המוצר באמצעות נקודת התכה וH ¹ ו ^-13 ספקטרוסקופיה NMR C. ¹⁸

s = "jove_title"> 2. אלקטרוכימיה

1. Electropolymerization
   1. בבקבוק 50 מיליליטר נפח להכין 100 פרכלורט tetrabutylammonium מ"מ תמיסת אלקטרוליט (TBAP) באצטוניטריל נטול מים (CH ₃ CN).
   2. בבקבוק 10 מיליליטר נפח להכין מונומר מ"מ 10 פתרון (M1 או M2) באמצעות פתרון CN 100 מ"מ TBAP / CH ₃ כdiluent.
   3. הוסף חוט כסף (אלקטרודה פסאודו-התייחסות) ודגל פלטינה (אלקטרודה דלפק) לתא אלקטרוכימי המיובש בתנור.
   4. הכנס כפתור טרי מלוטש פלטינה (2 מ"מ קוטר ²⁾ לשימוש כאלקטרודה עבודה. ודא שהחלק התחתון של האלקטרודה כפתור פלטינה לא נוגע בחלק התחתון של תא אלקטרוכימי.
   5. מלא את תא אלקטרוכימי עם תמיסת אלקטרוליט מונומר מספיק כדי להבטיח שהעצות של כל שלוש אלקטרודות שקועים בפתרון.
   6. דה-לאוורר את הפתרון במשך 5 דקות על ידי ארגון בעדינות מבעבע באמצעות מחט שקועה בהפתרון דואר.
   7. להעלות את המחט 2 מ"מ מעל הפתרון וימשיך זרימת ארגון לאורך הניסוי כדי לשמור על שמיכת ארגון על הפתרון.
   8. חבר את האלקטרודות לpotentiostat ולהתחיל פילמור ידי רכיבה על אופני חמש פעמים הפוטנציאל מוטלות בשיעור לטאטא של 100 mV / sec ומגוון אפשרי בין -1.5 V ו1.0 V.
   9. רשום את התפוקה הנוכחית במהלך תהליך זה כדי ליצור voltammograms המחזורית.
2. פולימר אלקטרוכימיה
   1. לאחר סרט הפולימר מופקד על האלקטרודה העבודה כפתור פלטינה, להסיר את כל אלקטרודות מתמיסת אלקטרוליט מונומר ועדינות לשטוף עם פתרון ללא מונומר אלקטרוליט (3 מיליליטר).
   2. הוסף את האלקטרודות לתא אלקטרוכימי נקי ולהוסיף מספיק תמיסת אלקטרוליט ללא מונומר כדי להבטיח שהעצות של כל שלוש אלקטרודות שקועים בפתרון.
   3. חבר את האלקטרודות לpotentiostat. מחזור TW הפוטנציאל מיושםפעמים o בשיעור של 50 mV לטאטא / sec ומגוון אפשרי בין -1.5 V ו1.0 V.
   4. חזור על הניסוי ב 100, 200, 300, ו -400 mV / sec. רשום את התפוקה הנוכחית במהלך כל ניסוי כדי ליצור voltammograms המחזורית.
3. הכנת Electropolymerized הסרטים לUV-Vis-ניר ספקטרוסקופיה וphotothermal לימודים
   1. הכן סרטי פולימר כאמור בסעיף 2.1 לעיל, הפעם באמצעות תחמוצת אינדיום בדיל (איטו) שקופיות זכוכית -coated כמו האלקטרודה העבודה. לגדול סרטי הפולימר מעל 5 מחזורים בקצב סריקה של 100 mV / sec.
   2. לאחר בתצהיר פולימרים, להסיר את האלקטרודות מפתרון מונומר ולשטוף עם אצטוניטריל (5 מיליליטר).
   3. אחסן את סרט הפולימר באצטוניטריל לפני ספקטרוסקופיות לימודים.

3. הכנת NP

איור 2 מראה סכמטי של התהליך המשמש להכנת NP באמצעות פילמור תחליב.

1. יחסי ציבורepare פתרון 1 מיליליטר של 2% (w / v) פולי (חומצה 4-styrenesulfonic חומצה-שיתוף maleic) (PSS-שיתוף MA) במים בבקבוקון זכוכית. הוסף בר ומערבבים מגנטיים קטנה לבקבוקון. זהו השלב המימי.
2. הכן של 16 מ"ג / מיליליטר בפתרון מונומר כלורופורם 100 μl בצינור microcentrifuge.
3. הכן את הפתרון האורגני על ידי המסת 0.03 גרם של חומצת sulfonic dodecylbenzene (DBSA) בפתרון מונומר 100 μl. מערבבים את הפתרון האורגני באמצעות מערבל מערבולת אוטומטי במשך 30-60 דקות על מנת להבטיח אחידות של הפתרון.
4. הוסף את השלב האורגני לdropwise השלב המימי ב 10 μl חלקים תוך ערבוב עם בר ומערבבים מגנטי עד הנפח של הפתרון האורגני המלא משמש. לאפשר ערבוב במשך 60 שניות בין תוספות.
5. הוסף 2 מיליליטר של מים כדי לדלל את התערובת. הסר את סרגל מערבבים מהבקבוקון.
6. Sonicate התחליב באמצעות sonicator בדיקה עבור הסכום כולל של 20 שניות ב 10-שניות במרווחים במשרעת של 30% ואילו טבילהבקבוקון באמבט קרח.
7. הסר את בקבוקון המדגם מאמבט הקרח, להחליף את בר ומערבבים, וממשיך לבחוש התחליב.
8. להוסיף 3.8 μl של פתרון 100 מ"ג / מיליליטר של FeCl ₃ במים לתחליב מונומר. לאפשר פילמור להתרחש עבור שעה 1 תוך ערבוב מתמיד. צירופים ותשואות פרוטוקול זה של פולימר התייצבו עם PSS-שיתוף-MA.
9. הסר את ההשעיה NP מהצלחת ומערבבים ומעביר ל7 מיליליטר צינורות צנטריפוגה. צנטריפוגה ההשעיה ב75600 XG במשך 3 דקות; לשחזר את supernatant וזורקי גלולה.
10. Dialyze supernatant במשך 24 שעות באמצעות 100 צינורות דיאליזה kDa מולקולריים הפסקת משקל (MWCO).

4. סרטים פולימריים וNP אפיון

הערה: אפיון סרטי הפולימר וצירופים ובאמצעות ספקטרוסקופיה-Vis-ניר UV, וצירופים ובאמצעות פיזור אור דינמי, ניתוח פוטנציאל זטה, ומיקרוסקופ אלקטרונים.

1. קביעת קליטת הפולימר בUV-Vis-Nספקטרום IR ²⁹
   1. השעיות NP: מעבירים את ההשעיה לקובט קוורץ ולרכוש ספקטרום של 300 - 1,000 ננומטר במרווח סריקה של 5 ננומטר.
   2. סרטי פולימר חמצון: העבר את שקופיות זכוכית איטו מצופה פולימר לקובט קוורץ ולמלא את קובט עם אצטוניטריל נטול מים. הוסף 2 טיפות של תמיסת 100 מ"ג / מיליליטר של FeCl ₃ בCHCl ₃ לאצטוניטריל ולערבב כדי להבטיח את סרט הפולימר הוא מתחמצן באופן מלא. לרכוש ספקטרום בין 300 - 1,000 ננומטר במרווח סריקה של 5 ננומטר.
   3. סרטי פולימר מופחתים: העבר את שקופיות זכוכית איטו מצופה פולימר לקובט ולמלא את קובט עם אצטוניטריל נטול מים. הוסף טיפה אחת של הידרזין לנוזל ומערבבים על מנת להבטיח את סרט הפולימר מופחת באופן מלא. לרכוש ספקטרום בין 300 - 1,000 ננומטר במרווח סריקה של 5 ננומטר.
2. קביעת גודל NP שימוש דינמי פיזור אור (DLS) ³⁰
   1. הפעל את מכשיר DLS ולאפשרזה כדי להתחמם במשך 15 דקות.
   2. לדלל את ההשעיה NP במים לריכוז של 0.01 מ"ג / מיליליטר ומקום בקובט קלקר חד פעמי.
   3. הנח קובט בקורא ולהתחיל מדידה.
3. קביעת פוטנציאל NP זיטה ³¹
   1. הפעל את מכשיר פוטנציאל זטה ולאפשר לו להתחמם במשך 30 דקות.
   2. הכן את המדגם על ידי דילול 200 μl של ההשעיה NP ב800 μl של 10 מ"מ פתרון KCl.
   3. מלא קובט קלקר חד פעמי עם 700 μl של המדגם.
   4. הכנס את תא אלקטרודה פוטנציאל זטה לתוך המדגם להבטיח כי אין בועות לכודות בין האלקטרודות או בנתיב אור הלייזר.
   5. הכנס את קובט במכשיר ובצע את ההוראות להפעלת תוכנת המדידה.
4. קביעת גודל NP באמצעות סריקה מיקרוסקופית אלקטרונים (SEM) ³²
   1. יצוק ירידה של 10 μl של השעיות NP על הוופלים Si ולאפשר לו להתייבש.
   2. גמגום מעיל הצירופים ויבשים עם 2 ננומטר של אירידיום.
   3. תמונת הדגימות במרחק עבודה של 5 מ"מ ובשעת 5 קילו וולט.

5. לחקור Cytocompatibility של הצירופים ו

הערה: יש לבצע כל מניפולציות התא בארון בטיחות ביולוגית (זרימת מכסה המנוע למינרית) על מנת למנוע זיהום של התאים עם חיידקים, שמרים, פטריות או מהסביבה, וכדי להגן על המשתמש מפני מחלות זיהומיות פוטנציאליות. כל הפתרונות והציוד המשמשים בתאים צריכים להיות סטרילי. להשתמש בטכניקות תרבית תאי ספטית נכונה.

1. תרבות Skov-3 תאי סרטן השחלות בצלוחיות T75 על 37 מעלות צלזיוס בחממה CO ₂ (5% CO ₂₎ באמצעות הנשר בינוני השתנה Dulbecco (DMEM) בתוספת 10% בסרום שור עוברי כמדיום גידול.
2. תאי זרע בצפיפות תאים של 5000 תאים / גם בצלחת 96-היטב ודגירה של 24 שעות על 37 מעלות צלזיוס בCO ₂ חממה.
3. מייד לפני השימוש, לדלל השעיה NP במדיום גידול מלא בריכוז של 1 מ"ג / מיליליטר.
4. סנן את השעיות NP ידי עובר דרך מסנן 0.2 מיקרומטר סטרילי ולדלל את הריכוזים הרצויים חשיפה (2-500 מיקרוגרם / מיליליטר) עם מדיום גידול מלא בתוספת 1% פניצילין / סטרפטומיצין.
5. הסר את המדיה מכל אחת מהבארות בצלחת 96-היטב בעדינות על ידי pipetting ולהחליף עם של מתלי NP 100 μl בריכוזי החשיפה השונים, או עם של תקשורת NP-חופשית 100 μl עבור שני פקדי cytocompatibility חיוביים ושליליים. לנצל 6 בארות לשכפל לכל מצב.
6. מייד לפני השלב הבא, להכין פתרון 0.5 מ"ג / מיליליטר של 3 (4,5-dimethylthiazol-2-י.ל.) ברומיד -2,5-diphenyltetrazolium (MTT) בDMEM האדום ללא פנול. סינון סטרילי פתרון MTT דרך מסנן 0.2 מיקרומטר סטרילי.
7. לאחר מאפשר הצירופים ולדגירה עם התאים לתקופה הרצויה של זמן (typically 24 או 48 שעות), להסיר השעיות NP ידי pipetting בזהירות.
8. מייד להחליף את התקשורת עם הבא בהתאם למצב:
   1. לשליטה cytocompatibility השלילית, להוסיף 100 מתנול μl לכל אחד מ6 בארות ולאפשר לשבת במשך לפחות 5 דקות. לאחר טיפול מתנול, להחליף את מתנול עם של 0.5 מ"ג / מיליליטר פתרון MTT-מסונן סטרילי 100 μl בDMEM האדום ללא פנול.
   2. לביקורת החיובית ודגימות שטופלו NP, להחליף בינוני עם של 0.5 מ"ג / מיליליטר פתרון MTT-מסונן סטרילי 100 μl בDMEM האדום ללא פנול.
9. דגירה התאים עבור 2 עד 4 שעות בחממה. לאחר דגירה, לבדוק את התאים תחת מיקרוסקופ כדי לבדוק את היווצרות גבישי formazan.
10. מוציא בזהירות את פתרון MTT על ידי pipetting ולהחליף אותו עם של dimethylsulfoxide 100 μl (DMSO).
11. מניחים את הצלחת גם 96 על שייקר ומערבבים במשך כמה דקות כדי לעודד פירוק לגבישי mazan.
12. מדוד את הספיגה של כל טוב ב590 ננומטר (ספיגת שיא של מוצר formazan) ו -700 ננומטר (בסיס).
13. להפחית את ספיגת המדגם ב 700 ננומטר (בסיס) שב590 ננומטר עבור כל אחד.
14. לנרמל את הספיגה תוקנה על ידי חלוקתו בממוצע של הבקרה החיובית ולהמיר אחוז על ידי הכפלה ב -100.
15. לקבוע את הכדאיות הממוצעת אחוזים וסטיית תקן לכל מצב.

6. photothermal התמרה לימודים

הערה:. בעבודה זו מערכת לייזר שתוארה קודם לכן על ידי פאתני וTunell מנוצלת ³³

1. התמרה photothermal של השעיות NP
   1. לדלל צירופים ובמי DI לריכוז של עניין.
   2. להוסיף השעיה NP 100 μl לטוב של צלחת 96-היטב. מניחים את הצלחת היטב על צלחת חמה נשמרה על 25 מעלות צלזיוס.
   3. הפעל את אספקת החשמל לליזר ולאפשר לו to לחמם לכמה דקות. במחקר זה נעשה שימוש בדיודת לייזר-סיב בשילוב 808 ננומטר דורג עד 1 W של כוח.
   4. מסלול קרן הלייזר לכיוון הבמה המדגם באמצעות סיב אופטי. השתמש בעדשה קמורה לסטות קרן הלייזר לגודל הנקודה הרצויה.
   5. מדוד את תפוקת החשמל באמצעות מד כוח סטנדרטי ולהתאים לעצמה של 1 W / ² סנטימטר.
   6. הפעל את המצלמה IR (אינפרא אדום המצלמה InSb (מערכות FLIR SC4000)) ולהגדיר את האזור של עניין מקום (ROI) לקרוא את הטמפרטורה של נקודת 6 מ"מ שבו הלייזר ממוקד.
   7. מניחים את גם של ריבית בנקודה של קרן לייזר מוקדי. רשום את הטמפרטורה הבסיסית של המדגם. הפעל את הלייזר ולהקרין גם ברציפות במשך 5 דקות בזמן הקלטת הטמפרטורה.
   8. לאחר 5 דקות, לכבות את הלייזר וממשיך להקליט את הטמפרטורה של היטב עד שהוא מתקרר בחזרה לטמפרטורה הבסיסית מתחילה.
      הערה: חום ולקרר כל השעיה שלוש פעמים ולחשב אתשינוי טמפרטורה ממוצע על פני זמן. השתמשו במי DI של 25 מעלות צלזיוס במקום השעיה NP כביקורת שלילית להמרת photothermal.
2. התמרה photothermal של פולימר סרטים
   1. העבר את שקופיות זכוכית איטו מצופה פולימר לצלחת חמה נשמרה על 25 מעלות צלזיוס.
   2. הפעל את אספקת החשמל לליזר ולאפשר לו להתחמם במשך כמה דקות. במחקר זה נעשה שימוש בדיודת לייזר-סיב בשילוב 808 ננומטר דורג עד 1 W של כוח.
   3. מסלול קרן הלייזר לכיוון הבמה המדגם באמצעות סיב אופטי. השתמש בעדשה קמורה לסטות קרן הלייזר לגודל הנקודה הרצויה.
   4. מדוד את תפוקת החשמל באמצעות מד כוח סטנדרטי ולהתאים לעצמה של 1 W / ² סנטימטר.
   5. הפעל את המצלמה IR (אינפרא אדום המצלמה InSb (מערכות FLIR SC4000)) ולהגדיר את האזור של עניין מקום (ROI) לקרוא את הטמפרטורה של נקודת 6 מ"מ שבו הלייזר ממוקד.
   6. מניחים את הסרט בנקודה של קרן לייזר מוקדי. רשום את bטמפרטורת aseline של המדגם. הפעל את הלייזר ומקרין את המדגם ברציפות במשך 5 דקות בזמן הקלטת הטמפרטורה.
   7. לאחר 5 דקות, לכבות את הלייזר וממשיך להקליט את הטמפרטורה של המדגם עד שהוא מתקרר בחזרה לטמפרטורה הבסיסית מתחילה.
      הערה: חום ולקרר כל סרט שלוש פעמים ולחשב את השינוי בטמפרטורה הממוצע על פני זמן. השתמש בשקופית איטו חשופה של 25 מעלות צלזיוס כביקורת שלילית להמרת photothermal.

תוצאות

פרוטוקול תגובת מניב M1 ו- M2 מוצג באיור 1. ניתן לאפיין מונומרים על ידי H ¹ ו- ¹³ ספקטרוסקופיה NMR C, נקודת התכה, וניתוח יסודי. ספקטרום NMR H ¹ מספק מידע בנוגע לקישוריות של אטומים והסביבות האלקטרוניים שלהם; כך, הוא משמש באופן שיגרתי כדי לוודא שתגובות הושלמו בהצלחה. תגובות צימוד Negishi כרוכות צימוד של טבעת פניל ​​מהעדות, שגרמו לשיא פרוטון פניל ​​לעבור מ7.1 עמודים לדקה ל -7.8 עמודים לדקה. פרוטון thien...

דיון

בעבודה זו, צירופים ופולימר electroactive היו מסונתזים כסוכני PTT פוטנציאל לטיפול בסרטן. ההכנה של הצירופים ומתוארים, החלה בסינתזה של מונומרים אחרי פילמור תחליב. בעוד הכנת צירופים ובאמצעות פולימרים electroactive כגון מעדות וpyrrole תוארה קודם, מאמר זה מתאר את ההכנה של צירופים ופולימרים מתחילה עם מונומרים נטיה מורחבים ייחודיים, הוכחה כי תהליך זה יכול להתארך עד מונומרים גדולים יותר, מורכבים יותר.

שני מסלולים שונים נח...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
אלקטרודה עובדת פלטינה בקוטר 2 מ"מ	CH Instruments	CH102	מלוטש באמצעות נייר זכוכית עדין מאוד
3,4-ethylenedioxythiophene	Sigma-Aldrich	483028	מטוהר על ידי זיקוק ואקום
3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazolium Bromide (MTT) 98%	Alfa Aesar	L11939
505 Sonic Dismembrator	Fisher Scientific™	FB505110	קצה 1/8 אינץ' ומדורג ב-500  דיודת
לייזר וואט 808 ננומטר	ThorLabs		L808P1WJ מדורג ב-1 W
אצטוניטריל נטול מים 99%	Acros	61022-0010
Avanti J-26 XPI	Beckman Coulter	393127
Bromohexane 98%	MP Biomedicals	202323
דיאליזה (100,000) MWCO	SpectrumLabs	G235071
דימתיל סולפוקסיד 99% (DMSO)	BDH	BDH1115
דימתילפורממיד נטול מים (DMF) 99%	אקרוס	326870010
דודציל בנזנסולפונאט (DBSA)	TCI	D0989
דולבקו' מדיום נשר שונה (DMEM)	קורנינג	10-013 קורות חיים
EMS 150 TES ציפוי מקרטע			מיקרוסקופיה אלקטרונית
אתנול (EtOH) 100%	BDH	BDH1156
אתיל 4-ברומובוטיראט (98%)	אקרוס	173551000
אתיל אצטט 99%	פישר	UN1173
סרום בקר עוברי (FBS)	קורנינג	35-010-CV
Helios NanoLab 400	FEI
הקסאן	פישר	H306-4
חומצה הידרוכלורית (HCl)	פישר	A142-212
הידרוקינון 99.5%	אקרוס	120915000
הידרוזין נטול מים 98%	סיגמא-אולדריץ'	215155
תחמוצת בדיל אינדיום (ITO) מצופה גלס	דלתא טכנולוגיות	CG-41IN-CUV	4-8 Ω/sq
ברזל כלוריד 97% FeCl3	Sigma-Aldrich	157740
מגנזיום גופרתי (MgSO4)	פישר	593295	מיובש ב-100 ° C
SKOV-3	ATCC	HTB-26
מתנול	BDH	BHD1135
n-בוטליתיום (2.5 מ')	סיגמא-אולדריץ'	230707	פולי פירופורי
(חומצה סטירנסולפונט-קו-מאלית) (PSS-co-MA) 20,000 מגה-וואט	סיגמא-אולדריץ'	434566
אשלגן פחמתי	סיגמא-אולדריץ		209619 מיובש ב-100 ° C
אשלגן הידרוקסיד	אלפא Aesar	A18854
אשלגן יודיד	פישר	P410-100
RO-5 ערבוב	IKA-Werke
SC4000 מצלמת IR	FLIR
סינרגיה H4 קורא היברידי	Biotek
Tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) 99%	Sigma-Aldrich	3579274	מטוהר על ידי התגבשות מחדש באתיל אצטט,
טטרה-הידרופוראן נטול מים (THF), 99%	סיגמא-אולדריץ'	401757
טטראקיס(טריפנילפוספין), פלדיום(0),	סיגמא-אולדריץ'	216666
תרמו-מיקסר	אפנדורף
, USB פוטנציוסטט/גלוונוסטט,	WaveNow	AFTP1
Zetasizer Nano Zs	סידור אופטי של מלברן		175°
אבץ כלורי (1 מ') ZnCl2	Acros	370057000