Name: סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 26 s
Description: למד סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים מצופים ביחידות סופרמולקולריות לשימוש במדע החומרים. שיטה זו מאפשרת שליטה מדויקת בהרכבה עצמית תלוית אור UV ובטמפרטורה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים ארגון הולנד למחקר מדעי (NWO ECHO-Stip גרנט 717.013.005, NWO vidi גרנט 723.014.006) עבור תמיכה כספית.

<ol><li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloids+with+valence+and+specific+directional+bonding%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Colloids with valence and specific directional bonding.</a> Nature. 491 (7422), 51-55 (2012).</li>
<li>Klinkova, A., Therien-Aubin, H., Choueiri, R. M., Rubinstein, M., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+analogs+of+molecular+chain+stoppers%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Colloidal analogs of molecular chain stoppers.</a> PNAS. 110 (47), 18775-18779 (2013).</li>
<li>Galisteo-Lõpez, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+photonic+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Self-assembled photonic structures.</a> Adv. Mater. 23 (1), 30-69 (2011).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+colour+printing+using+a+magnetically+tunable+and+lithographically+fixable+photonic+crystal%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Structural colour printing using a magnetically tunable and lithographically fixable photonic crystal.</a> Nat. Photonics. 3 (9), 534-540 (2009).</li>
<li>Dinsmore, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidosomes%3A+Selectively+permeable+capsules+composed+of+colloidal+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Colloidosomes: Selectively permeable capsules composed of colloidal particles.</a> Science. 298 (5595), 1006-1009 (2002).</li>
<li>Destribats, M., Rouvet, M., Gehin-Delval, C., Schmitt, C., Binks, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emulsions+stabilised+by+whey+protein+microgel+particles%3A+Towards+food-grade+Pickering+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Emulsions stabilised by whey protein microgel particles: Towards food-grade Pickering emulsions.</a> Soft Matter. 10 (36), 6941-6954 (2014).</li>
<li>Prevo, B. G., Hon, E. W., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assembly+and+characterization+of+colloid-based+antireflective+coatings+on+multicrystalline+silicon+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Assembly and characterization of colloid-based antireflective coatings on multicrystalline silicon solar cells.</a> J. Mater. Chem. 17 (8), 791-799 (2007).</li>
<li>Kitaev, V., Ozin, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+surface+patterns+of+binary+colloidal+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Self-assembled surface patterns of binary colloidal crystals.</a> Adv. Mater. 15 (1), 75-78 (2003).</li>
<li>Plettl, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-Close-Packed+crystals+from+self-assembled+polystyrene+spheres+by+isotropic+plasma+etching%3A+adding+flexibility+to+colloid+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Non-Close-Packed crystals from self-assembled polystyrene spheres by isotropic plasma etching: adding flexibility to colloid lithography.</a> Adv. Funct. Mater. 19 (20), 3279-3284 (2009).</li>
<li>Yethiraj, A., Van Blaaderen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+colloidal+model+system+with+an+interaction+tunable+from+hard+sphere+to+soft+and+dipolar%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A colloidal model system with an interaction tunable from hard sphere to soft and dipolar.</a> Nature. 421 (6922), 513-517 (2003).</li>
<li>Spruijt, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+assembly+of+oppositely+charged+hairy+colloids+in+water%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Reversible assembly of oppositely charged hairy colloids in water.</a> Soft Matter. 7 (18), 8281-8290 (2011).</li>
<li>Kraft, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+roughness+directed+self-assembly+of+patchy+particles+into+colloidal+micelles%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Surface roughness directed self-assembly of patchy particles into colloidal micelles.</a> PNAS. 109 (27), 10787-10792 (2012).</li>
<li>Rossi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cubic+crystals+from+cubic+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Cubic crystals from cubic colloids.</a> Soft Matter. 7 (9), 4139-4142 (2011).</li>
<li>Erb, R. M., Son, H. S., Samanta, B., Rotello, V. M., Yellen, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+assembly+of+colloidal+superstructures+with+multipole+symmetry%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry.</a> Nature. 457 (7232), 999-1002 (2009).</li>
<li>Vutukuri, H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+analogues+of+charged+and+uncharged+polymer+chains+with+tunable+stiffness%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Colloidal analogues of charged and uncharged polymer chains with tunable stiffness.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 51 (45), 11249-11253 (2012).</li>
<li>De Greef, T. F. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+science%3A+Supramolecular+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Materials science: Supramolecular polymers.</a> Nature. 453 (7192), 171-173 (2008).</li>
<li>De Feijter, I., Albertazzi, L., Palmans, A. R. A., Voets, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-responsive+colloidal+assembly+driven+by+surface-grafted+supramolecular+moieties%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Stimuli-responsive colloidal assembly driven by surface-grafted supramolecular moieties.</a> Langmuir. 31 (1), 57-64 (2015).</li>
<li>Celiz, A. D., Lee, T. C., Scherman, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-mediated+dispersion+of+cold+nanoparticles%3A+using+supramolecular+moieties+on+the+periphery%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Polymer-mediated dispersion of cold nanoparticles: using supramolecular moieties on the periphery.</a> Adv. Mater. 21 (38-39), 3937-3940 (2009).</li>
<li>Cantekin, S., De Greef, T. F. A., Palmans, A. R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Benzene-1%2C3%2C5-tricarboxamide%3A+A+versatile+ordering+moiety+for+supramolecular+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Benzene-1,3,5-tricarboxamide: A versatile ordering moiety for supramolecular chemistry.</a> Chem. Soc. Rev. 41 (18), 6125-6137 (2012).</li>
<li>Mes, T., Van Der Weegen, R., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-chain+polymeric+nanoparticles+by+stepwise+folding%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Single-chain polymeric nanoparticles by stepwise folding.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 50 (22), 5085-5089 (2011).</li>
<li>van Blaaderen, A., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+monodisperse+colloidal+organo-silica+spheres%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of monodisperse colloidal organo-silica spheres.</a> J. Colloid Interf. Sci. 156 (1), 1-18 (1993).</li>
<li>Van Helden, A. K., Jansen, J. W., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+spherical+monodisperse+silica+dispersions+in+nonaqueous+solvents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of spherical monodisperse silica dispersions in nonaqueous solvents.</a> J. Colloid Interf. Sci. 81 (2), 354-368 (1981).</li>
<li>Israelachvili, J. Intermolecular and Surface Forces. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIsraelachvili%2C+J+%22Van+der+Waals+forces+between+particles+and+surfaces%22">Van der Waals forces between particles and surfaces</a>. , 3rd, Elsevier. 253-289 (2011).</li>
<li>van Blaaderen, A., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+colloidal+dispersions+of+fluorescent%2C+monodisperse+silica+spheres%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of colloidal dispersions of fluorescent, monodisperse silica spheres.</a> Langmuir. 8 (12), 2921-2931 (1992).</li>
<li>Giesche, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+monodispersed+silica+powders+II.+Controlled+growth+reaction+and+continuous+production+process%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Eur.+Ceram.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of monodispersed silica powders II. Controlled growth reaction and continuous production process.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 14 (3), 205-214 (1994).</li>
<li>Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlations+between+the+Rayleigh+ratio+and+the+wavelength+for+toluene+and+benzene%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Correlations between the Rayleigh ratio and the wavelength for toluene and benzene.</a> Chem. Phys. 367 (1), 44-47 (2010).</li>
</ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

כאשר cyclohexane, עם מקדם שבירה של 1.426, משמש כממיס לפיזור-קולואידים BTA, אינטראקציות ואן דר ואלס חלשים מאוד, שכן המדדים השבירה של קולואידים ממס הם כמעט אותו דבר. ראוי לציין, כי הריכוז של קולואידים פונקציונליים המשמש ניסויי SLS ב cyclohexane הוא הרבה יותר גבוה לעומת קולואידים סיליקה החשופים במים. הדבר נחוץ כדי להשיג פיזור מספיק חזק בגלל הקונטרסט הנמוך כמו המדדים השבירים הם כמעט מתאימים. כמויות זעירות של מים בדגימות cyclohexane מזוהות מייד, גם אם בעקיפין, על ידי אשכולות שאינם זניח...

חומרים קולואידים Mesostructured למצוא יישום נרחב בתחומי מדע וטכנולוגיה, כמו מערכות מודל לימודי יסוד על חומרים אטומיים ומולקולריים 1,2, כחומרי פוטוניים 3,4, כמו מערכות אספקת סמי 5,6, כמו ציפויים 7 וב ליתוגרפיה עבור דפוסי שטח 8,9. מאז קולואידים lyophobic הם חומרי metastable כי בסופו של דבר לצבור באופן בלתי הפיך בשל האינטראקציות ואן דר ואלס בכל מקום, המניפולציה שלהם לתוך מבני יעד ספציפיים היא קשה לשמצה. רבים אסטרטגיות פותחו לשלוט הרכבה עצמית קולואידים כולל שימוש ותוספות לכוון את האינטראקציות 10,11 או דלדול אלקטרוסטטית 12,13, או גורמים חיצוניים כגון 14 מגנטי או חשמלי 15 שדות. אסטרטגיה חלופית מתוחכמת כדי להשיג שליטה על המבנה, דינמיקה ומכניקה של מערכות אלה היא שנינות functionalization שלהםמולקולות h אינטראקציה באמצעות כוחות ספציפיים כיוונית. כימיה מולקולרית מציעה ארגז כלים מקיף של מולקולות קטנות שמציגות אתר ספציפי, כיוונית ואינטראקציות חזקות עדיין הפיכות, אשר יכול להיות מווסתת בחוזק ידי קוטביות ממסה, טמפרטורת 16 אור. מאז תכונותיהם נחקרו רבות בכמויות בתמיסה, מולקולות אלה הן מועמדים אטרקטיביים לבנות חומרים רכים לשלבים אקזוטיים באופן צפוי. למרות הפוטנציאל הברור של גישה משולבת כגון לתזמר הרכבה קולואידים באמצעות כימיה מולקולרית, דיסציפלינות אלה להתממשק כמעט ולא להתאים את תכונותיהם של חומרים קולואידים mesostructured 17,18. פלטפורמה מוצקה של קולואידים מולקולריים חייבת למלא שלוש דרישות עיקריות. ראשית, צימוד של המחצית המולקולרית צריך להיעשות בתנאים-מתונים כדי למנוע שפלה. שנית, כוחות פני השטח separations גדול יותר מגע ישיר צריכים להיות נשלט על ידי המוטיבים הקשורים, כלומר קולואידים ציפוי צריכים כמעט באופן בלעדי אינטראקציה באמצעות אינטראקציות בנפח נשלל. לכן, הגודל הפיסיקלי הכימי של קולואידים צריך להיות מותאם לדכא אינטראקציות אחרות טבועות במערכות קולואידים, כגון ואן דר ואלס או כוחות אלקטרוסטטיים. שלישית, אפיון צריך לאפשר ייחוס חד-משמעי של האסיפה לנוכחות של moieties המולקולרי. כדי לעמוד בשלושה תנאים מוקדמים אלה, סינתזה שני שלבים חזקים של קולואידים מולקולריים פותחה (איור 1 א). בצעד ראשון, חלקיקי סיליקה NVOC הפונקציונלית הידרופובי מוכנים עבור פיזור cyclohexane. קבוצת NVOC ניתן בקעה בקלות, מניב חלקיקים פונקציונליים אמינים. תגובתיות הגבוהה של אמינים מאפשרת-functionalization פוסט פשוט עם המחצית המולקולרית הרצוי באמצעות מגוון רחב של מצבי תגובה חריפים. בזאת, אנו יחסי ציבורepare קולואידים מולקולריים ידי functionalization של חרוזים סיליקה עם אלכוהול Stearyl וכן בנזן-1,3,5-tricarboxamide (BTA) נגזרים 20. אלכוהול Stearyl משחק מספר תפקידים חשובים: הוא הופך את organophilic קולואידים וזה מציג repulsions הסטרית לטווח קצר אשר מסייעת להפחית את האינטראקציה הספציפית בין קולואידים 21,22. ואלס כוחות ואן דר מופחתים נוספים בגלל ההתאמה הקרובה בין מקדם השבירה של קולואידים ואת 23 הממס. אור-ו thermoresponsive לטווח קצר כוחות משטח אטרקטיבי מופקים על ידי שילוב של o -nitrobenzyl מוגן BTAs 20. O -nitrobenzyl מחצית היא קבוצה צילום cleavable שחוסמת את היווצרות קשרי מימן בין BTAs הסמוך כאשר המאוגדת ואימידים ב discotics (איור 1b). עם photocleavage ידי אור UV, BTA בתמיסה הוא מסוגל לזהות ולתקשר עם מולקולות BTA זהות דרך ע&quot;ה פי 3מערך אג&quot;ח ydrogen, עם כוח מחייב כי הוא טמפרטורה מאוד תלויה 17. מאז ואן דר ואלס אטרקציות הן מינימאליות עבור חלקיקי סיליקה מצופה Stearyl ב cyclohexane וכן אור וטמפרטורה-עצמאי, הרכבת קולואידים הגירויים מגיבים ציינה חייבת להיות בתיווך BTA. וידאו מפורט זו ממחיש כיצד לסנתז ולאפיין קולואידים מולקולריים ואיך ללמוד ההרכבה העצמית שלהם על-קרינת UV על ידי מיקרוסקופ confocal. בנוסף, פרוטוקול ניתוח תמונה פשוט להבחין singlets קולואידים מ קולואידים התקבצו וכדי לקבוע את הסכום קולואידים לכל אשכולות מדווחים. הרבגוניות של האסטרטגיה סינתטי מאפשרת בקלות להשתנות גודל החלקיקים, כיסוי השטח וכן מחצית מחייב הציג, אשר פותחת אפיקים חדשים לפיתוח משפחה גדולה של אבני הבניין קולואידים עבור חומרים מתקדמים mesostructured.

<table><tbody><tr><td>APTES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FTIC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TEOS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>LUDOX AS-40</td><td>חלקיקי</td><td>סיליקה של 13 ננומטר ברדיוס</td></tr><tr><td>MilliQ</td><td>---</td><td></td><td>---18.2 M&Omega; &middot; ס"מ ב-25 מעלות; C</td></tr><tr><td>אתנול</td><td>Solvaכרום</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>אמוניה (25% במים)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>כלורופורם</td><td>Solvaכרום</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>ציקלוהקסאן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>דימתילפורממיד (DMF)</td><td>סיגמא-אולדריץ</td><td></td><td>'---</td></tr><tr><td>סטאריל אלכוהול</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>N,N-דיסופרופילאתילאמין (DIPEA)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>בנזוטריאזול-1-איל-אוקסיטריפירולידינופוספוניום הקספלואורופוספט (PyBOP)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>סוקסינימידיל 3-(2-פירידילדיתיו)פרופיונאט (SPDP)</td><td>סיגמא-אולדריץ</td><td></td><td>'---</td></tr><tr><td>דיתיותרייטול (DTT)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>NVOC-C11-OH</td><td>Synthesized</td><td>---</td><td>I. de Feijter, 2014 חומרים רספונסיביים ממבנים סופרמולקולריים אדפטיביים, עבודת דוקטורט, האוניברסיטה הטכנית של איינדהובן, הולנד</td></tr><tr><td>BTA</td><td>Synthesized</td><td>---</td><td>I. de Feijter, 2014 חומרים מגיבים ממבנים סופרמולקולריים אדפטיביים, עבודת דוקטורט, האוניברסיטה הטכנית של איינדהובן, הולנד</td></tr><tr><td>צנטריפוגה</td><td>תרמו מדעי</td><td></td><td>Heraeus Megafuge 1.0</td></tr><tr><td>אמבט אולטרסאונד</td><td>VWR</td><td></td><td>מנקה אולטרסאונד</td></tr><tr><td>משאבות פריסטלטיות</td><td>מכשיר הרווארד PHD</td><td></td><td>אולטרה משאבת מזרק</td></tr><tr><td>תנור UV</td><td>Luzchem</td><td></td><td>LZC-a V כור UV מצויד בנורות 8x8 UVA (&lambda; max=354&nbsp; ננומטר)</td></tr> <tr><td>צלחת חימום בוחש</td><td>Heidolph</td><td></td><td>MR-Hei Standard &nbsp; </td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr>מערכת גוניומטר קומפקטית <td>לפיזור אור</td><td>ALV</td><td></td><td>CGS-3 MD-4, מצוידת במתאם דיגיטלי בזמן אמת מרובה טאו (ALV-7004) ולייזר מצב מוצק (&lambda;=532 ננומטר, 40 mW)</td></tr><tr><td>ספקטרופוטומטר UV-Vis Thermo</td><td>Scientific</td><td></td><td>NanoDrop 1000 ספקטרופוטומטר</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ קונפוקלי</td><td>Nikon</td><td></td><td>Ti Eclipse עם לייזר ארגון עם &lambda; <תת>עירור</תת>=488&nbsp; nm</td></tr><tr><td>מרווחי שקופיות</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Grace BioLabs מרווח הדמיה אטום מאובטח (1 באר, קוטר וזמנים; עובי 13 מ"מ ופעמים; 0.12 מ"מ)</td></tr> <tr><td>מזרקים</td><td>BD Plastipak</td><td></td><td>20 מ"ל</td></tr><tr><td>מזרק צינורות פלסטיק</td><td>SCI</td><td>BB31695-PE/5</td><td>גז תחמוצת אתילן צינורות מיקרו רפואיים הניתנים לעיקור</td></tr><tr><td>מערבל מערבולת פועמת</td><td>VWR</td><td></td><td>חשמל: 120&nbsp; V, 50/60&nbsp; הרץ, 150&nbsp; טווח מהירות W: 500 &ndash; 3,000 סל"ד</td></tr></tbody></table>

סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

שליטה על הרכבה קולואידית היא בעלת חשיבות עליונה לפיתוח חומרים קולואידיים פונקציונליים בעלי תכונות מבניות ומכניות מותאמות ליישומים בפוטוניקה, אספקת תרופות וטכנולוגיית ציפוי. כאן אנו מציגים משפחה חדשה של אבני בניין קולואידיות, קולואידים סופרמולקולריים שנטבעו, שההרכבה העצמית שלהם נשלטת באמצעות פונקציונליזציה של פני השטח עם חלק על-מולקולרי שמקורו בבנזן-1,3,5-טריקרבוקסמיד (BTA). BTAs כאלה מתקשרים באמצעות קשרי מימן כיווניים, חזקים אך הפיכים עם BTAs זהים אחרים. כאן מוצג פרוטוקול המתאר כיצד לחבר את ה-BTAs הללו לקולואידים וכיצד לכמת את מספר אתרי הצימוד, הקובע את הרב-ערכיות של הקולואידים העל-מולקולריים. מדידות פיזור האור מראות כי מקדם השבירה של הקולואידים כמעט תואם לזה של הממס, מה שמפחית מאוד את כוחות ואן דר ואלס בין הקולואידים. לפני הפעלת הפוטו, הקולואידים נשארים מפוזרים היטב, מכיוון שה-BTAs מצוידים בקבוצה פוטו-לאבילית החוסמת את היווצרותם של קשרי מימן. הגנה מבוקרת עם אור UV מפעילה את קשרי המימן לטווח קצר בין ה-BTAs, מה שמפעיל את ההרכבה העצמית הקולואידית. ההתפתחות מהמצב המפוזר למצב המקובץ מנוטרת על ידי מיקרוסקופיה קונפוקלית. תוצאות אלו מכומתות עוד יותר על ידי ניתוח תמונה עם שגרות פשוטות באמצעות ImageJ ו-Matlab. מיזוג זה של כימיה על-מולקולרית ומדע קולואידי מציע נתיב ישיר לקראת הרכבה קולואידית מגיבה לאור ולתרמו המקודדת בשכבה החד-שכבתית המושתלת על פני השטח.

מאחר שזמן הטיפול בבקשה שני שלבים בשימוש לסנתז את קולואידים המולקולריים (איור 1 א), זוגות הנגזרים BTA- (איור 1b) בשלב שני בטמפרטורת חדר בתנאים קלה-תגובה, יציבותה מובטחת. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53934/53934fig1.jpg" /> איור 1. תוכנית של הסינתזה של קולואידים מולקולריים. א) מצמד ש...

מתואר פרוטוקול לסינתזה ואפיון של קולואידים המצופים בחלקים סופרמולקולריים. קולואידים על-מולקולריים אלה עוברים הרכבה עצמית עם הפעלת קשרי המימן בין המולקולות המעוגנות על פני השטח על ידי אור UV.

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

המטרה הכללית של פרוטוקול זה היא לתאר כיצד להכווין הרכבה עצמית קולואידית על ידי עיגון יחידות סופרא-מולקולריות על קולואידים, שאינטראקציותיהם חזקות, מכוונות והפיכות. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום מדע החומרים, כגון כיצד לשלוט במדויק בהרכבה עצמית קולואידית כדי ליצור חומרים מורכבים בעלי מבנה מזו-סקאלי ותכונות מעניינות. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שההתאגדות הקולואידית מונעת על ידי היחידות הסופרא-מולקולריות, אשר נותרות רגישות לאור ולטמפרטורה גם לאחר קיבוע על פני השטח.לפיכך, קולואידים מתארגנים עצמית לאחר הפעלה פוטוכימית של קשרי המימן של המולקולות באמצעות אור UV. כדי לסנתז את גרעיני הסיליקה הפלורסצנטיים, ערבבו תחילה 2.5 milliliters של aptes פונקציונלי עם צבע עם 25 millileters של 25% ammonia ו-250 milliliters של אתנול בתוך בקבוק תחתית עגולה בנפח של ליטר אחד. כדי לקבל גרעיני סיליקה מונו-דיספרסיים, חשוב מאוד להוסיף את ה-tetraethyl orthosilicate מתחת למניסקוס של תערובת התגובה.בעזרת פיפטית זכוכית, הוסף 10 milileters של TEOS תוך כדי ערבוב באמצעות מערבל מגנטי. באופן דומה, לאחר חמש שעות, הוסף 1.75 milliliters נוספים של TEOS וערבב את התערובת למשך הלילה תחת אטמוספרת ארגון. למחרת, שטוף את הגרעינים כפי שמתואר בפרוטוקול הכתוב.כדי לסנתז את חלקיקי הסיליקה במבנה ליבה-מעטפת, הוסיפו תחילה את האתנול, מים דה-יוניים, 25%ammonia ואת דיספרסיית הגרעינים לבקבוק בעגול תחתית בנפח של ליטר אחד. לאחר מכן, מלאו מזרק פלסטיק בחמישה מיליליטרים של TEOS ו-10 מיליליטרים של אתנול. מלאו מזרק פלסטיק שני ב-1.34 מיליליטרים של 25%ammonia, 3.4 מיליליטרים של מים דה-יוניים ו-10.25 מיליליטרים של אתנול.חברו את שתי המזרקים לבקבוק בעל תחתית עגולה באמצעות צינורית פלסטיק. חברו את הבקבוק לזרם ארגון. יש למקם את כניסת הארגון בסמיכות לפתח היציאה של המזרק השני כדי למנוע מגע בין גזי אמוניה מטיפות ה-TEOS ולמנוע גרעין משני.הוסיפו את התוכן של שתי המזרקים בו-זמנית בקצב של 1.7 milliliters לשעה באמצעות משאבות פריסטלטיות תוך כדי ערבוב של התערובת. ודאו שהטיפות נופלות בחופשיות כדי למנוע התנגשות בדפנות, ובכך למנוע גרעין משני (secondary nucleation). הפסיקו את ההוספה לאחר שבע שעות כדי לקבל חלקיקי core-shell ברדיוס של כ-300 nanometers, לפני שטיפת החלקיקים כפי שמתואר בפרוטוקול הכתוב.לסינתזה של קולואידים פונקציונליים עם NVOC, פזר 10 milligrams של חלקיקי סיליקה בעלי מבנה ליבה-מעטפה (core-shell) בתוך מיליליטר אחד של ethanol יחד עם 12 milligrams של מולקולת מקשר (linker) מוגנת ב-NVOC ו-31 milligrams של stearyl alcohol בתוך בקבוק תחתית עגולה בנפח 50 milliliter. בצע סוניקציה לתערובת למשך 10 דקות כדי להבטיח שכל המולקולות מומסות והחלקיקים מפזורים היטב. הוסף לתערובת מגנט Stir bar והסר את ה-ethanol באמצעות זרימה קבועה של argon בטמפרטורת החדר.לפני ההמשך, ודאו שלא נותר אתנול, שכן הוא עלול להגיב עם קבוצות הסילאנול של החלקיקים. לאחר מכן, חממו את הבקבוק עד ל-180 °C למשך שש שעות תחת ערבוב רציף וזרם קבוע של argon, לפני שטיפת קולואידי הסיליקה כפי שמתואר בפרוטוקול הכתוב. כדי לסנתז את קולואידי ה-BTA, פזרו 10 mg של החלקיקים הפונקציונליים ב-3 mL של כלורופורם.כדי להסיר את קבוצת ה-NVOC באופן הומוגני, הניחו את הדגימה בתנור UV וערבבו אותה בעדינות באמצעות בוחש מגנטי במהלך הסרת ההגנה. הקרינו את התסמין למשך שעה אחת כדי לקבל חלקיקים פונקציונליים של אמין. לאחר מכן, המיסו 9 mg של BTA, ‏8.7 µL של DIPEA ו-5.2 mg של PyBOP ב-1 mL של כלורופורם.הוסיפו את התמיסה לפיזור החלקיקים המתפקציונלים באמינים וערבבו למשך לילה בטמפרטורת החדר ותחת האטמוספירת ארגון. לאחר צנטריפוגה של הפיזור, הסירו את הנוזל העליון והוסיפו שלושה מיליליטרים של כלורופורם טרי. בצעו סוניקציה לפיזור החדש למשך שלוש דקות לפני צנטריפוגה חוזרת והסרת הנוזל העליון.ייבשו את החלקיקים בטמפרטורה של 70 °C בוואקום למשך 48 שעות. פזרו 20 mg של החלקיקים הפונקציונליים הקטנים בתוך 1 mL של כלורופורם והקרינו את התמיסה בתנור UV למשך שעה אחת כדי לנתק את קבוצת ה-NVOC. ערבבו את התמיסה בעדינות באמצעות מגנט ערבוב במהלך הסרת ההגנה.סבבו במהירות גבוהה (Spin down) את החלקיקים הפונקציונליים בעלי קבוצות אמין שהתקבלו והסירו את הנוזל העליון. לאחר מכן, ייבשו את החלקיקים בטמפרטורה של 70 °C למשך שעתיים. לאחר מכן, המיסו 0.5 mg של SPDP ב-200 µL של DMF.הוסיפו את תמיסת ה-SPDP ל-20 milligrams של חלקיקים מיובשים בעלי פונקציונליזציית אמין וערבבו את המערכת באמצעות וורטקס למשך 30 דקות. שטפו את החלקיקים עם מיליליטר אחד של DMF, שש פעמים. בשלב השטיפה האחרון, השתדלו להסיר כמה שיותר מהנוזל העליון (supernatant).לאחר מכן, המיסו 0.53 milligrams של DTT ב-50 µL של DMF. הוסיפו את תמיסת ה-DTT לחלקיקים וערבבו את הדספרסיה באמצעות vortex למשך 30 דקות; במהלך זמן זה, קבוצת ה-pyridine 2 thione תנותק. קבעו את הבליעה של pyridine 2 thione החופשי ששוחרר לנוזל העליון באורך גל של 233 nanometers באמצעות ספקטרופוטומטר UV-Vis למיקרו-נפחים.כדי לנטר את ההרכבה הקולואידית באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית, הכין תחילה 400 µL של דיספרסיה של 0.1% משקלי של חלקיקים פונקציונליים BTA בציקלהקסן, ובצע סוניקציה לדגימה למשך 20 דקות. לאחר מכן, הקרן את מבחנת הדגימה בתנור UV כדי להסיר את קבוצת ה-ortho-nitrobenzyl של ה-BTA. קח מנות של 25 µL בנקודות זמן שונות של הקרנה, למשל, מאפס ועד 30 דקות, כדי לנטר את תהליך הה clustering.הניחו את המכריות השונות על שקופיות זכוכית שונות בעזרת ספייסר, וסגרו את התאים באמצעות כיסוי זכוכית. לאחר סגירת התא, הפכו את כיסוי הזכוכית כדי לאפשר לחלקיקים לשקוע ולהיספג על הזכוכית, דבר המקל על הדמיון. צלמו מספר תמונות של כל דגימה באמצעות מיקרוסקופ קונפוקאלי בהקדם האפשרי לאחר הכנת הדגימה עבור כל זמן הקרנה.כדי להפיק קולואידים סופרא-מולקולריים, ראשית מבצעים הידרופובציה לקולואידים של סיליקה באמצעות פונקציונליזציה עם סטריל אלכוהול ומקשר מוגן ב-NVOC. לאחר מכן מסירים את קבוצת ההגנה NVOC, וניתן לבצע פונקציונליזציה מאוחרת לקולואידים עם היחידה הסופרא-מולקולרית. מדידות של פיזור אור סטטי מאפשרות חישוב של מקדם השבירה של הקולואידים.על ידי התאמת הנתונים, נקבעו ערכים של 1.391 עבור הקולואיד הנקי ו-1.436 עבור הקולואידים המצופים בסטריל אלכוהול. הדבר מדגים בבירור כיצד לפונקציונליזציה של הקולואידים יש השפעה על מקדם השבירה שלהם. כדי להעריך את מספר האתרים הפעילים לכל חלקיק, כמות קבוצות הפירדין 2-תיון שנוקו קשורה באופן ישיר למספר האמינים לכל חלקיק.כאן נמצא אמין אחד לכל 46.4 nanometers squared. ניתוח תמונות קונפוקאליות מאפשר כימות של מספר הסינגלטים כפונקציה של זמן הקרינה ב-UV. לפני הקרינה ב-UV לשם שבירה פוטוכימית של יחידת ה-ortho-nitrobenzyl, 80% מהקולואידים מופיעים כסינגלטים.הקרנה באורך גל מקסימלי של 354 nanometers יוצרת אגרגציה קולואידית כתוצאה מהפעלת קשרי המימן של ה-BTA. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לשמור על המערכת נקייה ממים, שכן קולואידים עלולים להתרכז עקב כוחות קפילריים. לכן, יש להסיר עקבות מים מכל שלבי הסינתזה.עבודה זו מדגימה כי גישור הפער בין מדע הקולואידים למדע הסופרא-מולקולרי סולל את הדרך עבור חוקרים בתחום מדע החומרים ליצור חומרים מורכבים הרגישים לגירויים חיצוניים. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי האופן שבו ניתן לכוון הרכבה עצמית קולואידית באמצעות קשרי מימן, על ידי עיגון מוטיבים סופרא-מולקולריים על חלקיקים קולואידיים.

synthesis-and-characterization-of-supramolecular-colloids

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

מטרת הניסוי היא לקבוע ולשלוט, גודל, צורה יציבות עצמית התאספו amphiphiles discotic במים. עבור מימית פולימרים מולקולריים מבוסס ברמה כזו של שליטה קשה מאוד. אנחנו מיישמים את האסטרטגיה בשתי אינטראקציות דוחה ומושכת. את ניסיוני בטכניקות להחיל לאפיין מערכת זו חלים באופן רחב.

שליטה על גודל, צורה ויציבות של פולימרים מולקולריים במים

מיקרוסקופיה confocal משמשת לתערובות תמונה שקטה וזורמים קולואיד פולימר, הנלמדים כמערכות מודל להשעיות אטרקטיביות. אלגוריתמי ניתוח תמונה משמשים לחישוב מדדים מבניים ודינמיים לחלקיקי colloidal המודדים שינויים עקב כליאה גיאומטרית.

ההדמיה confocal של רגיעה מרותקת ותערובות קולואיד פולימר מזרימים

כאן, אנו מתארים פרוטוקול לסינתזה של חלקיקי מגנטים plasmonic עם מומנט מגנטי חזק וספיג חזק קרוב אינפרא אדום (NIR). הפרוטוקול כולל גם נטיית נוגדן לחלקיקים דרך מחצית Fc עבור יישומים ביו שונים הדורשים מיקוד ספציפי מולקולרי.

Nanoclusters סינתזה של Immunotargeted מגנטתי plasmonic

מאמר זה מתאר בנייה של סדרה של אשכולות על-מולקולריים הקשורים למימן בגבישים באמצעות אמוניום טריפנילאצטטים ראשוניים, המתגבשים מחדש מממיסים לא קוטביים. בנייה סלקטיבית זו של האשכולות העל-מולקולריים מובילה למחקרים סימטריים שיטתיים יעילים על מתאם בין הצבירים העל-מולקולריים למרכיביהם.

בינוי שיטתי סימטריים מחקרים של סדרה של אשכולות מולקולריים עם Triphenylacetates בינארי או המשולש אמוניום

פרוטוקול עבור הזיוף של חלקיקי הפולימר חלול, מהמיקרו קפסולות מאת הפילמור רדיקלית באמצעות אמולסיות המורכב styrene, perfluoro -n-אוקטן, ו מרחביות מימית (סודיום dodecylsulfate) פתרון מוצג.

הכנה של חלקיקים פוליסטירן חלול מהמיקרו קפסולות מאת פלמור הרדיקלית של ג'אנוס טיפות של פחמימנים, שמנים Fluorocarbon

הרכבה עצמית מונחית התגבשות (CDSA) מציגה את היכולת הייחודית לייצור מבנים ננו-רובוטים של הפצות באורך צר. הטבעת האורגניטיבית פותחת את הε-הקרניים והרחבות השרשרת העוקבות של מתיל מתיונין ו- n, מומחש n-dimethyl תיל אקרילאמיד. פרוטוקול CDSA חי אשר מייצרת גלילים של עד 500 ננומטר באורך מחולקת לרוחב.

סינתזה של חלקיקים מונוטהתפזר גלילי באמצעות התגבשות עצמית מונחה-הרכבה של סופולימרים מתכלים לחסום

פרוטוקול מוצג לסינתזה של תרופות מקודד מידע ועבור הרכבה עצמית מכוונת של הפטואידים האלה לתוך סולמות מולקולריים באמצעות אמינים ו-aldehydes כזוגות דינמיים בעלי הקשר הדינמי, לואיס חומצי נדיר-אדמה triflates מתכת כריאגנטים רב תפקידים.

סינתזה של מידע-מיסב פטואידים והרכבה עצמית בימוי דינמי

כאן, אנו מציגים שיטה שיטתית המתארת את ההרכבה העצמית הכמעט הפיכה של אגרגטים זהב 20 ננומטר מצופים עמילואיד בטא 1-40 (Aβ 1-40). הרשת הכמעט הפיכה התלויה בגודל ננו בין פפטידים הייתה בקורלציה עם חומצות אמינו ספציפיות או חלקים של מונומר Aβ 1-40.

אפיון הרכבה עצמית הפיכה תלויה ב-pH של קולואידים זהב מצופים עמילואיד בטא 1-40

אורגני חיבור פפטיד שיישונים (PTAs) הוא superfamily של peptidomimetics שכולל, אך אינם מוגבלים לפפטידים, peptoids ופפטידים מפוגלים-N. כאן אנו מתארים שיטה סינתטית המשלבת את שניהם מפוצלת וברכה ואסטרטגיות תת מונומר לסנתז ספרייה חד מתחם אחד אגל PTAs.

סינתזה מפוצלת וברכה ואפיון של הספרייה אמידה השלישון פפטיד

הפרוטוקול המתואר במסמך זה נועד להסביר ולקצר מספר רב של מכשולים בדרכו של המסלול המורכב המוביל לtriphosphates נוקלאוזידים שונה. כתוצאה מכך, פרוטוקול זה מאפשר גם לסינתזה של אבני הבניין הופעל אלה וזמינותם ליישומים מעשיים.

נוקלאוזידים triphosphates - מ - סינתזה ביוכימיה באפיון

למד סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים מצופים ביחידות סופרמולקולריות לשימוש במדע החומרים. שיטה זו מאפשרת שליטה מדויקת בהרכבה עצמית תלוית אור UV ובטמפרטורה.

סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים

גלה סרטונים נוספים