מאמר זה מתאר תהליך לייצור ננו-חלקיקים פולימריים בהרכבה עצמית באמצעות פילמור פיזור בתיווך אור נראה. שימוש באור נראה באנרגיה נמוכה לשליטה בפילמור מאפשר היווצרות ניתנת לשחזור של מיצלות דמויות תולעת בהרכבה עצמית בתכולת מוצקים גבוהה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מאמר זה מתאר תהליך לייצור ננו-חלקיקים פולימריים בהרכבה עצמית באמצעות פילמור פיזור בתיווך אור נראה. שימוש באור נראה באנרגיה נמוכה לשליטה בפילמור מאפשר היווצרות ניתנת לשחזור של מיצלות דמויות תולעת בהרכבה עצמית בתכולת מוצקים גבוהה.
מוצג כאן פרוטוקול לסינתזה קלה של מיצלות דמויות תולעת על ידי פילמור פיזור בתיווך אור נראה. גישה זו מתחילה בסינתזה של פוליפולימר הידרופילי (אוליגו (אתילן גליקול) מתיל אתר מתאקרילט) (POEGMA) באמצעות פילמור הפיך של העברת שרשרת (RAFT). תחת קרינת אור נראה קלה (λ = 460 ננומטר, 0.7 mW/cm2), ניתן להאריך את השרשרת בנוכחות זרז פוטו-רדוקס מבוסס רותניום, Ru(bpy)3Cl2 עם מונומר שני ליצירת קופולימר בלוק מוגדר היטב בתהליך המכונה רפסודת העברת אלקטרונים פוטו-מושרה (PET-RAFT). כאשר משתמשים ב-PET-RAFT כדי להאריך POEGMA עם בנזיל מתאקרילט (BzMA) באתנול (EtOH), ננו-חלקיקים פולימריים בעלי מורפולוגיות שונות נוצרים באתרם על פי מנגנון הרכבה עצמית המושרה על ידי פילמור (PISA). הרכבה עצמית לננו-חלקיקים המציגים שרשראות POEGMA בעטרה ובשרשראות פולי (בנזיל מתאקרילט) (PBzMA) בליבה מתרחשת באתרה עקב חוסר המסיסות ההולך וגובר של בלוק PBzMA באתנול. מעניין לציין כי ניתן לנטר בקלות את היווצרותן של מיצלות דמויות תולעת טהורות מאוד על ידי התבוננות בהופעת ג'ל צמיג מאוד באתרו עקב הסתבכות ננו-חלקיקים המתרחשת במהלך הפילמור. תהליך זה מאפשר בכך סינתזה ניתנת לשחזור יותר של מיצלות דמויות תולעת פשוט על ידי ניטור צמיגות התמיסה במהלך הפילמור. בנוסף, ניתן ליישם את גירוי האור לסירוגין באופן ON/OFF המדגים שליטה זמנית על מורפולוגיה של ננו-חלקיקים.
הסינתזה של ננו-חלקיקי מורפולוגיה nonspherical (ואחרים) הושגה באופן מסורתי באמצעות הליך הרכבה עצמית רב שלבים החל הסינתזה וטיהור diblock amphiphilic המוגדר היטב (או multiblock) קופולימרים. אחת טכניקות הרכבה עצמית הנפוצות ביותר היה לפופולרי אייזנברג בשנת 1990 והיא כרוכה פירוקה של קופולימר בלוק amphiphilic בתוך ממס משותף לשני בלוקי הפולימר ואחריו התוספת האיטית של סלקטיבית ממס עבור אחת מהאבן 1-3 . כמו ממס סלקטיבית (בדרך כלל מים) הוא הוסיף, קופולימר לחסום עובר הרכבה עצמית כדי ליצור חלקיקים פולימריים. המורפולוגיה הסופית (או התערובות של מורפולוגיות) של החלקיקים נקבעות על ידי מספר רב של גורמים כגון האורכים היחסיים של כל בלוק פולימר, שיעור בנוסף מים ואת אופי הממס הנפוץ. עם זאת, גישה זו בדרך כלל מאפשרת רק לייצור nanoparticles ב תוכן מוצק נמוך יחסית (פחות מ -1% WT) וכך מגביל מדרגיות 4 מעשית. בנוסף, ההיווצרות לשחזור של פאזות "ביניים" כגון מיצלות תולעת דמוית יכולה להיות קשה בשל הטווח הצר של פרמטרים הדרושים כדי לייצב מורפולוגיה 5 nonspherical זה.
The-הרכבה עצמית המושרה פילמור (PISA) הגישה חלקית מענה לחסרונות של הגישה אייזנברג ידי ניצול תהליך פילמור עצמו לנהוג הרכבה עצמית באתרו המאפשר סינתזה nanoparticle ב הרבה תוכן מוצקים יותר (בדרך כלל 10-30% WT) 6 -8. בגישת PISA טיפוסית, תהליך פילמור חיים משמש שרשרת להאריך macroinitiator מסיס ממס (או מאקרו-CTA) עם מונומר כי הוא בתחילה מסיס מדיום התגובה אך מהווה פולימר מסיס. הגישה PISA נעשה שימוש כדי לסנתז מיצלות דמוית תולעת ידי בדיקת שיטתי מספר לשעבר פרמטרי perimental ושימוש דיאגרמות שלב מפורטים כמו "מפת דרכים" סינטתית 5,9.
למרות הסינתזה שלהם המאתגרת, יש עניין רב חלקיקים תולעית בשל המאפיינים המעניינים שלהם ביחס לעמיתיהם הכדוריים שלהם. לדוגמא, אנו הוכחנו כי טעון תרופה קצרה וארוכת מיצלות דמוית תולעת המסונתזת באמצעות גישת PISA יש גבוהה משמעותי רעיל במבחנה לעומת מיצלות כדורית או שלפוחית 10. אחרים הראו קשר בין יחס הממדים nanoparticle וזמן זרימת הדם in vivo מודלים 11. אחרים הראו כי הסינתזה של חלקיקים דמויי תולעת באמצעות מתודולוגיה PISA מתאימה מניבה ג'ל מקרוסקופית בשל ההסתבכות ננומטריים של סיבי ננו-חלקיקים. ג'ל אלו הוכיחו פוטנציאל כמו ג'לים sterilizable בשל התנהגות סול ג'ל thermoreversible שלהם 12.
ontent "> פרוטוקול זה מתאר שיטה המאפשרת ניטור באתרו של היווצרות של מיצלות דמוית תולעת פשוט על ידי התבוננות צמיגות פתרון במהלך פילמור. מחקרים קודמים של ג'לים micellar דמוית תולעת דומה הראו כי מעל לטמפרטורה קריטית, אלה חלקיקים עוברים מעבר תולעת-כדור הפיך וכך יוצרים תפוצות חופשיות זורמות בטמפרטורות גבוהות. נכון להיום, מערכות אלה השתמשו תרכובת אזו רגישה תרמי ליזום פילמור נשלט 13,14 וכך gelation לא יכול לצפות בקלות במערכות אלו במהלך פילמור התרמית. ממחקרים אלה, זה היה שיערותיו כי סינתזת חלקיקים נגזרים PISA בטמפרטורות נמוכות עשויה לאפשר תצפית של התנהגות gelation זו באתרו.לאחרונה דיווחנו על השימוש בטכניקת photopolymerization הטמפרטורה קלילה חדר לתווך בתהליך PISA להניב חלקיקים שלמורפולוגיות שונות 15. כאן, פרוטוקול דמיין מוצג לסינתזה לשחזור של מיצלות דמוית תולעת על ידי התבוננות בהתנהגות הצמיגה הפתרון במהלך פילמור. התמורה פילמור פיזור בקלות באמצעות זמינים מסחרית דיודות פולטות אור (LEDs) (λ = 460 ננומטר, 0.7 mW / cm 2).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
סינתזה 1. אפיון POEGMA מאקרו-CTA
2. הכנת POEGMA- ב -PBzMA חלקיקי שימוש PISA
3. במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM) הדמיה של מורפולוגיה Nanoparticle
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה, פרוטוקול פילמור שני שלבים משמש לסינתזה של מיצלות דמוית תולעת באמצעות גישת PISA (איור 1). בשלב הראשון, פילמור של OEGMA מתבצע מניב-CTA מאקרו POEGMA אשר יכול לשמש כמייצב צעד פילמור שלאחר מכן. תמורת פילמור PET-הרפסודה בתנאי פיזור בשל insolubility של PBzMA באתנול אשר מוביל בסופו של דבר להיווצרות ננו-חלקיקים. במהלך פילמור, את תערובת התגובה השקופה בתחילה ניתן לצפות להיות מעונן בהתאם פילמור פיזור ולבסוף מעברת למצב דמוי ג'ל צמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול דמיין זה מדגים את היכולת לפקח על ההיווצרות של מיצלות דמוית תולעת פשוט על ידי התבוננות הופעת ההתנהגות דמוית ג'ל. השירות של גישה זו טמון ביכולת לפקח היווצרות תולעת במהלך פילמור בהשוואה לשיטות אחרות. הליך זה יכול להתבצע באמצעות פילמור שני שלבים של שני מונומרים זמינים מסחרית (OEGMA ו BzMA) להניב -PBzMA ב POEGMA- עצמית התאספו קופולימרים diblock amphiphilic.
יצוין כאן כי כורה בגיאומטריות כור שונות...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
CB אסיר תודה על מלגת העתיד שלו ממועצת המחקר האוסטרלית (ARC-FT12010096) ו-UNSW אוסטרליה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 4-Cyano-4- (phenylcarbonothioylthio)חומצה פנטנואית (CPADB) | סיגמא-אולדריץ' | 722995-5G | |
| אוליגו(אתילן גליקול) מתיל אתר מתאקרילט (OEGMA) | סיגמא-אולדריץ' | 447935-500 מ"ל | ממוצע Mn 300, מכיל 100 ppm MEHQ כמעכב, 300 ppm BHT כמעכב |
| 2,2′-אזוביס (2-methylpropionitrile) (AIBN) | Sigma-Aldrich | ||
| Ru(bpy)3Cl2.6H2O | Sigma-Aldrich | 544981-1G | |
| בנזיל מתקרילט (BzMA) | Sigma-Aldrich | 409448-1L | מכיל מונומתיל אתר הידרוקינון כמעכב |
| תחמוצת אלומיניום ( בסיסי) | Chem-Supply Pty Ltd אוסטרליה | AL08371000 | |
| 95% אתנול (EtOH) | Sucrogen Bio Ethanol | 80889 | |
| Acetonitrile (MeCN) | Chem-Supply Pty Ltd אוסטרליה | RP1005-G2.5L | |
| Tetrahydrofuran (THF) | Chem-Supply Pty Ltd אוסטרליה | TA011-2.5L | |
| משקאות חריפים נפט (40-60 ° C) | Chem-Supply Pty Ltd אוסטרליה | PA044-2.5L | |
| Diethyl | Ether Chem-Supply Pty Ltd אוסטרליה | EA0362.5L | |
| Dimethylacetamide (DMAc) | VWR International Australia | ALFA22916. M1 | לניתוח GPC |
| פיפטות פסטר (230 מ"מ) | Labtek | 355.050.503 | |
| כוסות זכוכית | Labtek | 025.01.902 (2L)/ 2110654 (1L) | 2 L מיועדת לחיבור פסי LED ליצירת הכור העגול |
| רצועת LED מסחרית | EcoLab | n/a | λ = 460 ננומטר, 4.8 W/m |
| 4 מ"ל בקבוקוני זכוכית | Labtek | APC502214B | |
| 0.9 מ"ל קוורץ Cuvette | Starna Scientific Ltd | 21/Q/2 | |
| מחט (0.8 מ"מ x 38 מ"מ) | בקטון דיקסון | 302017 | לתגובות דה-חמצן |
| מחט (0.8 מ"מ x 120 מ"מ) | B בראון אוסטרליה | 4665643 | לתגובות דה-חמצן |
| מחיצת פקק שרוול (מחיצת גומי) | Sigma-Aldrich | z564680/z564702 | |
| ערבוב פלטות חימום | VWR International Australia/In Vitro Technologies | 97018-488/RADRR91200 | |
| מערבל מערבולת | VWR International אוסטרליה | 412-0098 | |
| תנור ואקום | במבחנה טכנולוגיות | MEMVO200 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.