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Per prima cosa descriviamo la sintesi e la purificazione di PEG-MM B da 3 kDa O-(2-amminoetil) polietilenglicole (PEG-NH 2) e norbornene-N-hydroxysuccinimidyl (NHS) estere. Il primo composto può essere acquistato da Sigma Aldrich Inc., o preparata mediante polimerizzazione anionica secondo procedure letteratura 22,23. Quest'ultimo composto può essere preparato in due fasi secondo una procedura pubblicata 21. Prossimo descriviamo una sintesi di catalizzatore A da disponibile in commercio Grubbs 2 catalizzatore di seconda generazione. Abbiamo poi illustrato l'utilizzo di questo complesso di spazzola prima sintesi BASP. Dettagli Questo esperimento della procedura di messa BASPs con N = 10, 15, e 20 da una BI con DP = 10. Tutte le reazioni sono state eseguite in una cappa aspirante con fiale di scintillazione standard.
ATTENZIONE: Indossare sempre guanti, camice e laboratorioocchiali, e seguire le pratiche comuni di sicurezza di laboratorio quando si lavora con sostanze chimiche pericolose. Qualsiasi solvente organico deve essere gestito in una cappa aspirante. I solidi possono essere pesati su una bilancia al di fuori della cappa. Sostanze chimiche non devono venire a contatto con la pelle, gli occhi o la bocca. Si consiglia vivamente di leggere la scheda di sicurezza per ogni solvente e solidi utilizzati in questa procedura prima di iniziare.
1. Preparazione di PEG-MM B
- Aggiungi PEG-NH 2 (300 mg, 0,0001 mol, 1,0 eq) per una fiala di 40 ml di scintillazione dotato di ancoretta.
- Sciogliere il PEG-NH 2 in 3 ml di anidro N, N-dimetilformammide (DMF).
- Aggiungere 36 mg di norbornene-NHS estere (0,000105 mol, 1.05 eq) 21.
- Chiudere la fiala e agitare la miscela di reazione per una notte a temperatura ambiente.
- Rimuovere l'ancoretta e aggiungere dietil etere alla soluzione di reazione per precipitare il PEG-MM B.
- Filtrare l'influenza biancoFFY precipitato e lavare a lungo con etere etilico. In alternativa, trasferire la sospensione in un tubo da centrifuga 50 m, centrifugare a 4000 rpm per 5 min a temperatura ambiente, e poi decantare il surnatante. Aggiungi etere fresco etere, centrifugare e decantare nuovamente. Si consiglia di ripetere questa procedura 3 volte per un totale di 5x.
- Essiccare il precipitato sotto vuoto per 24 ore per rimuovere i residui di etere etilico.
2. Purificazione di PEG-MM
Nella nostra precedente relazione, il PEG-MM B venne preparato dalla commercialmente disponibile PEG-NH 2 ed è stato utilizzato per la sintesi BASP senza ulteriore purificazione dopo essiccazione (cioè dopo passo 1.7). In questo studio, variamo il PEG-NH 2 Fonte (commercio contro fatti in casa), e confrontiamo i risultati di formazione BASP prima e dopo più rigorosa cromatografia preparativa liquida ad alta prestazione (prep-HPLC) MM purificazione. Nel resto di questo studio, il drMM IED ottenuto dopo passo 1.7 è indicato come B1. Prep-HPLC è stata utilizzata per purificare B1 per dare B2. Un analogo prep-HPLC MM purificato sintetizzati nel nostro laboratorio tramite polimerizzazione anionica è denominato B3. Prep-HPLC è stata eseguita utilizzando un Beckmann Coulter HPLC (modulo solvente 127P e modulo rivelatore 166p) con un ciclo campione di 1 ml e una colonna a fase inversa ZORBAX 300SB-C18 PrepHT a temperatura ambiente.
- Set-up HPLC con il solvente A: (sistema di depurazione Millipore, 18.2 Ω), acqua deionizzata con 1% di acido acetico; solvente B: acetonitrile.
- Pompe principali ed equilibrare colonna con 95% A e 5% B.
- Sciogliere PEG-MM in acetonitrile o metanolo (150 mg / ml).
- Filtrare attraverso un filtro a siringa Nylon 13 millimetri 0,45 micron.
- Imposta il metodo HPLC:
- Portata: 20 ml / min
- 0-1 min: gradiente lineare al 10% B e 90% Un
- 1-10 min: linear pendenza al 90% B e 10% Un
- 10-13 min: interruttore per condizioni iniziali (5% B e il 95%) e riequilibrare colonna
- Impostare rivelatore UV per rilevare assorbanza a 256 nm - Caricare 0,8 ml di campione sul loop del campione.
- Iniettare campione.
- Raccogliere il picco di assorbanza maggiore (nelle condizioni specificate, il prodotto eluisce tra 5-7 min).
- Ripetere se necessario. Combinare frazioni pure insieme in un pallone a fondo tondo.
- Rimuovere tutto il solvente tramite evaporazione rotante.
- Ridisciogliere il prodotto in diclorometano e aggiungere solfato di sodio. Scuotere o agitare il pallone periodicamente per ≅ 1 ora delicatamente.
- Filtrare la miscela utilizzando un filtro di vetro sinterizzato.
- Concentrare tramite evaporazione rotante. Secco sotto vuoto durante la notte.
- Il PEG-MM può essere caratterizzato da 1 H-NMR in CD 2 Cl 2 (15-20 mg/0.7 ml CD 2 Cl 2, 500 MHz o superiore è raccomandato con oltre 128 scansioni e ritardo relax, d1= 2.0 sec), e MALDI-TOF utilizzando la modalità di ionizzazione positiva e 2 - (4-hydroxyphenylazo) acido benzoico come matrice MALDI.
- Il PEG-MM può essere conservato per mesi in una fiala di scintillazione a 4 ° C.
3. Preparazione catalizzatore A
- Aggiungi Grubbs 2 catalizzatore di seconda generazione (500 mg, 0,589 mmol) per un ml fiala 20 dotato di ancoretta.
- Aggiungi piridina (circa 0,474 ml, 5,89 mmol, 10 eq) per flaconcino. Il colore soluzione deve cambiare immediatamente dal rosso al verde. Lasciare la reazione a mescolare fino a tutto colore rosso è scomparso e la soluzione è diventata viscosa (15-30 min).
- Riempire il flaconcino di reazione con pentano freddo per precipitare complessa A.
- Filtrare la sospensione per raccogliere il precipitato verde (catalizzatore A). Lavare 4x con 15 ml di pentano freddo.
- Asciugare il verde solido sotto vuoto durante la notte.
- Complesso A può essereconservato per mesi a temperatura ambiente in un essiccatore banco senza significativa perdita di attività. Per ulteriore precauzione, di solito salviamo il complesso in un freezer a -20 ° C all'interno di un cassetto portaoggetti. Importi Per comodità, abbiamo pre-pesiamo nota di un in 4 fiale ml scintillazione subito dopo essiccazione (fase 3.5). Abbiamo poi memorizzare queste fiale nel cassetto portaoggetti freezer. Quando si è pronti per eseguire una reazione ROMP, semplicemente prendiamo un flaconcino fuori del cassetto portaoggetti e usiamo come descritto di seguito (punto 4.4).
4. Preparazione della soluzione stock di Living Brush Polymer (BI) con DP = 10
- In un flaconcino da 3 ml con tappo a vite a tenuta di gas dotata di ancoretta, pesare 65 mg (0,020 mmol, 10 eq) di MM B. Tale quantità corrisponde a 20 mg di MM per ciascuno dei 3 diverse dimensioni di BASPs, e 5 mg avanzi per analisi GPC del BI. Utilizzare una spatola per aggiungere il MM direttamente al fondo della fiala. Try per impedire al materiale di aderire alle pareti del flaconcino come questo scenario potrebbe portare alla contaminazione MM nel prodotto finale BASP.
- Sciogliere il MM B in 158 ml di THF. Chiudere immediatamente il flacone dopo l'aggiunta THF per evitare l'evaporazione del solvente. Nota: La concentrazione finale di MM durante la polimerizzazione dovrebbe essere 0,05 M. Se si aggiunge qui 158 ml di THF, poi 243 ml di soluzione di catalizzatore, punto 4.4, verrà aggiunto per dare 401 ml di THF totale, che corrisponde a [MM ] = 0.05 M. La quantità di solvente durante questa fase può essere variata, purché la quantità di solvente durante la fase 4.4 viene anche variata per dare [mm] 0.05. Abbiamo scoperto che polimerizzazioni effettuate con [MM] <0.05 volte non procedere alla conversione totale.
- Lasciate che la soluzione mescolare fino a quando tutto il MM è sciolto. Scaldare leggermente se necessario. Evitare schizzi la soluzione viscosa sui lati o il tappo del flacone.
- Successivamente, aggiungere una quantità nota (2.8mg per questo esempio) di catalizzatore A per un ml flacone 3 (o avere un flaconcino con pre-pesato catalizzatore A). Aggiungere THF anidro (466 ml in questo esempio) per dare una soluzione di 6 mg / ml di catalizzatore. Tappare immediatamente la fiala. Lasciare che il catalizzatore per sciogliere completamente,. Scuotere delicatamente il flacone, se necessario Questa soluzione di catalizzatore deve essere utilizzata immediatamente per ROMP. Nota 1: La soluzione del catalizzatore dovrebbe essere un colore verde bosco. Se è nero, o verde-bruno, allora è probabile decomposto, e probabilmente non darà risultati soddisfacenti ROMP. In caso di decomposizione, suggeriamo preparando catalizzatore fresco (secondo la precedente sezione 3), oppure utilizzando THF distillato di fresco. Nota 2: La quantità di THF aggiunto A è scelta in modo che la finale [mm] è ~ 0,05. Questa quantità può essere regolata, purché adeguamenti compensativi sono fatti per la soluzione MM in fase 4.2.
- Aggiungere 243 ml (1,46 mg, 1 eq di B ) della soluzione di catalizzatore rapidamente (non gocce) alla soluzione MM agitazione. Cercate di mantenere la punta dell'ago appena sopra la soluzione MM quando si aggiunge al flaconcino. Evitare di spruzzare la miscela di reazione sui lati e tappo del flacone, come spruzzi può portare a MM residua e BI impurità in finale BASP.
- Immediatamente il cappuccio della fiala e lasciare l'agitazione della miscela di reazione per 15 minuti per formare il macroiniziatore spazzola (BI).
5. Formazione di BASPs
- Aggiungere 3,6 ± 0,1 mg (6,18 mmol, 10 eq alla quantità di BI da trasferire nel passo 5.2), 5,5 ± 0,1 mg (9.28μmol, 15 eq alla quantità di BI da trasferire nel passo 5.2), e 7,3 ± 0,1 mg (12.4μmol, 20 eq alla quantità di BI da trasferire nel passaggio 5.2) di reticolante C per tre separati 3 ml flaconcini dotati di agitatori. Prova a pesare il reticolante direttamente sul fondo della fiala per impedire al materiale di aderire alle pareti del flaconcino. Nota: Crosslinker C non è molto solubile in THF. Per questo motivo, il solido viene utilizzato direttamente in questa fase. Nei casi in cui il reticolante è solubile, poi una soluzione madre concentrata di reticolante può essere fatta e diverse quantità di questa soluzione può essere trasferito in fiale. Anche in questo caso, la concentrazione delle polimerizzazioni finale deve essere> 0,05 M; se il solvente viene aggiunto il reticolante poi una riduzione compensativa del solvente deve essere effettuato altrove.
- Aggiungere 123 ml (0,618 mmol) della soluzione di BI per ciascuna delle tre flaconi contenenti C. Cercate di mantenere la punta dell'ago appena sopra il reticolante solido quando si aggiunge al flaconcino. Aggiungere la soluzione BI tutto in una volta, piuttosto che a gocce.
- Tappare le provette e mescolare le reazioni RT per finocompletamento. Con questa MM combinazione specifica reticolante, la reazione è completa in ~ 4 h; continua agitazione per un massimo di 24 ore ha alcun effetto rilevante sulla crescita BASP. Controllo da GPC per garantire la completa conversione di BI.
- Quench le reazioni aggiungendo una goccia di etil vinil etere per il restante soluzione di BI e ciascuno degli n = 10, 15, e 20 miscele di reazione BASP. Mescolare per 10 minuti per garantire la completa estinzione.
6. GPC Preparazione del campione
I risultati GPC-centri commerciali sono stati ottenuti su un sistema Agilent 1260 LC dotato di una colonna Shodex GPC KD-806m, un rivelatore di Wyatt Alba Heleos-II CENTRI COMMERCIALI, ed un rivelatore dell'indice di rifrazione Wyatt Optilab t-rex a temperatura ambiente. DMF con 0,025 M LiBr ad una portata di 1,0 ml / min è stato usato come eluente. I risultati sono stati analizzati usando il software Astra 6 fornito da Wyatt.
- Usando una nuova pipetta di vetro per ogni flaconcino di reazione, Immergere la punta della pipetta nella soluzione di reazione di redigere un piccolo campione della reazione. Lavare l'interno della pipetta con 250 microlitri di 0,025 M LiBr in DMF per dare una concentrazione finale di circa 3 mg / ml.
- Filtrare il campione diluito attraverso un filtro da 0,45 micron politetrafluoroetilene prima di depositare il campione in una fiala GPC.
- Set-up GPC-centri commerciali corre e analizzare i risultati una volta che le piste sono state completate.
Elenco delle abbreviazioni:
A: Grubbs 3a generazione catalizzatore bis-piridina
B: poli (etilene glicole) (PEG) macromonomero (MM)
B1: PEG MM preparato utilizzando disponibile in commercio (Aldrich) PEG-NH 2 e utilizzato senza purificazione HPLC.
B2: PEG MM preparato utilizzando disponibile in commercio (Aldrich) PEG-NH 2 e usato dopo la purificazione HPLC.
B3: PEG MM preparata con nuova sintesi PEG-NH 2 e usato dopo la purificazione HPLC.
BASP: polimero stella brush-braccio
BI: soggiorno pennello iniziatore
C: crosslinker fotodegradabili
Ð: indice dispersità massa molare
DMF: N, N-dimetilformammide
DP: numero medio di polimerizzazione di laurea
GPC: cromatografia a permeazione di gel
Prep-HPLC: cromatografia liquida ad alta prestazione preparativa
CENTRI COMMERCIALI: multi-angolo di scattering di luce laser
MM: macromonomero
MW: peso molecolare
M w: peso mo mediomassa lar
N: numero di equivalenti di reticolante (rapporto di C ad A)
SSN: N-hydroxysuccinimidyl
PEG: polietilene glicole
PEG-MM: norbornene-PEG macromonomero (noto anche come composto B)
ROMP: anello di apertura metatesi polimerizzazione
THF: tetraidrofurano