Name: Un protocollo per la produzione di nanoparticelle gliadina-cianoacrilato per rivestimento idrofilo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: Scopri come produrre nanoparticelle a base di proteine che trasformano superfici idrofobiche in idrofiliche. Questo metodo rapido consente rivestimenti efficaci in meno di un minuto per applicazioni avanzate.

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Grazie al Sig Jason Adkins per l&#39;assistenza tecnica di esperti.

1. sgrassante commerciale gliadina <ol><li> Misurare 150 ml di acetone con un cilindro graduato e versare in 250 ml beuta. <ol><li> Mentre agitazione con una barra di rotazione su un agitatore magnetico a RT, aggiungere 30 g di polvere di gliadina commerciale. Sigillare l&#39;apertura del pallone con un foglio di alluminio, e continuare a mescolare O / N nel cofano. </li></ol></li><li> Filtrare la soluzione con un filtro di carta. <ol><li> Lavare il filtrato con acetone fresco (circa 50 ml). Lasciate riposare per 10 minuti per consentire l&#39;acetone per drenare. </li><li> Trasferire il filtrato insieme con la carta da filtro sotto per un grande piatto, come un quadrato piatto di coltura cellulare. Coprire le stoviglie con una grande carta da filtro per rallentare l&#39;evaporazione di acetone residuo. </li><li> Lasciare che il filtrato si asciughi completamente nella cappa O / N. Conservare la gliadina sgrassata in un contenitore a tenuta d&#39;aria a temperatura ambiente. </li></ol></li></ol> 2. Preparazione di purificata gliadina <ol><li> Misurare 150 ml di WAter con un cilindro graduato e versare in 1.000 ml beuta. <ol><li> Misurare 350 ml di etanolo assoluto con un cilindro disordine e versare nella stessa 1.000 ml beuta. Mescolare energicamente (800 - 1000 rpm) con una barra di rotazione fino nessuna bolla è generata dalla miscela soluzione. </li></ol></li><li> Mentre mescolando, aggiungere 20 g di polvere di gliadina sgrassata commerciale. Aggiungere gliadina in piccole quantità alla volta per evitare la formazione di grumi che contiene aria nel mezzo. Continuate a mescolare O / N. </li><li> Trasferire la soluzione ad un cilindro disordine 1.000 ml. Lasciar riposare per due giorni. Durante questo tempo, le impurità vengono precipitati sul fondo del cilindro. </li><li> Trasferire il supernatante in un evaporatore rotante con una pipetta e rimuovere l&#39;etanolo dal supernatante il più possibile. Come la percentuale di etanolo è ridotto, gliadina apparirà nella soluzione come aggregato. </li><li> Congelare la soluzione contenente aggregati gliadina immergendo / rotazione in metanolo/ Miscela di ghiaccio secco e congelare-secco a -70 ° C sotto vuoto. Prima di liofilizzazione, assicurarsi che l&#39;intera soluzione è congelato, senza alcun liquido. NOTA: La gliadina liofilizzato formerà un solido poroso. </li><li> Crush the gliadina liofilizzato con mortaio e pestello, e macinare con un macinino da caffè per ottenere una multa di potenza (&lt;0.5 mm). Trasferire il prodotto in un contenitore a tenuta d&#39;aria e conservare a temperatura ambiente. </li></ol> 3. polimerizzazione Reazione di ECA con gliadina <ol><li> Mettere una fiala di scintillazione (volume è di circa 20 ml) in un peso di equilibrio, e tara. Aggiungere 3,2 g di acqua distillata e 6,8 g di etanolo assoluto nel flacone scitillation. </li><li> Spostare la fiala di scintillazione su un agitatore magnetico, mettere una barra di rotazione magnetica (20 x 3 mm) nel flaconcino, e mescolare energicamente (800 - 1.000 giri al minuto) fino a quando non bolla d&#39;aria è generato dalla miscela di etanolo acquoso. </li><li> Aggiungere 40 ml di 4 N HCl nel flaconcino mescolando. Aggiungere 20 mg di gliadina nel flacone mentre sti<html> Rring, e continuare a mescolare fino a quando la polvere gliadina è completamente sciolto nella miscela etanolo acquoso. </li><li> Dopo essersi assicurati la soluzione gliadina è chiaro agli occhi nudi, aggiungere lentamente 80 - 100 ml di ECA mentre la velocità di agitazione è ancora 800 - 1.000 giri al minuto. <ol><li> Ridurre la velocità di agitazione a 500 rpm, e continua agitazione per 1 ora. Con il procedere della reazione, osservare torbidità che indica che la reazione di polimerizzazione è in corso. </li></ol></li><li> Quando la reazione è terminata, trasferire la soluzione in provette da centrifuga, e bilanciare il peso dei tubi. Centrifugare il prodotto di reazione a 10.000 xg per 20 min. Durante questo tempo, precipitati di prodotti collaterali e nanoparticelle rimangono nel surnatante. Il componente principale del prodotto lato è PACA omopolimero. </li><li> Dopo la centrifuga, trasferire la sospensione nanoparticelle prodotte (surnatante) con una pipetta ad una fiala di scintillazione (o qualsiasi contenitore ermetico), e conservarlo a RT. </li></ol>title &quot;&gt; 4. caratterizzazione del prodotto <ol><li> Preparare 10 g di etanolo acquoso 68% in peso di acqua mescolando 3,2 g e 6,8 g di etanolo assoluto in 20 ml di scintillazione flacone e agitare fino nessuna bolla è generata dalla miscela soluzione. <ol><li> Aggiungere 40 ml di 4 N HCl alla miscela una soluzione sotto agitazione. Aggiungere 50 ml di sospensione di nanoparticelle alla soluzione di etanolo preparata mescolando. </li></ol></li><li> Misurare la dimensione delle nanoparticelle con Dynamic Light Scattering (DLS) utilizzando la soluzione di campione preparato sopra e seguire le istruzioni del produttore. NOTA: La dimensione del prodotto finale deve essere inferiore a 200 nm. Se è maggiore di 200 nm, il prodotto non sarà stabile per un lungo periodo di tempo. nanoparticelle più grandi sono prodotte quando il lavoratore ECA non è fresco. </li></ol> 5. Esame del Prodotto <ol><li> Preparare una lastra di vetro come uno specchio a mano. Lavare la superficie della lastra di vetro con acqua e sapone. RInse la superficie della lastra di vetro con l&#39;acqua che scorre. Essiccare la superficie pulita o utilizzare senza asciugare per il passaggio successivo. </li><li> Spruzzare la sospensione nanoparticelle ottenuto in 3.6) su una parte della lastra di vetro, e risciacquare la superficie con scorre acqua immediatamente. </li><li> Nebulizzare acqua pura sulla superficie della lastra di vetro. Osservare la (spruzzato con sospensioni di nanoparticelle) strato di acque di superficie rivestita attesa mentre la superficie patinata è chiara. </li></ol>

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</ol>

La menzione di nomi commerciali o prodotti commerciali in questa pubblicazione ha il solo scopo di fornire informazioni specifiche e non implica una raccomandazione o un'approvazione da parte del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti. L'USDA è un fornitore e datore di lavoro per le pari opportunità.

Ci sono diversi passaggi critici nella produzione della sospensione di nanoparticelle. Se la gliadina purificata contiene impurità, la reazione con ECA produrrà prodotti collaterali. Sebbene questi prodotti indesiderati possano essere rimossi dal mezzo di reazione durante la fase di centrifugazione, riducono la resa del prodotto principale. Se la soluzione di gliadina preparata durante la fase sperimentale 2.3) non mostra una netta separazione tra surnatante e precipitato dopo due giorni, la soluzione deve rimanere più a...

L'obiettivo di questo articolo è mostrare il protocollo per la preparazione di sospensioni di nanoparticelle che modifica la proprietà bagnante dei materiali con un semplice spray. La sospensione di nanoparticelle presentata è composta da alchil cianoacrilato1 e da una proteina dei cereali, la gliadina2,3. Durante il processo di produzione, gli aggregati proteici si formano in etanolo acquoso4. La successiva reazione con il monomero (alchil cianoacrilato) produce la nanoparticella che è composta da un nucleo proteico circondato da catene polimeriche lineari [poli(alchil cianoacrilato)]5.
I poli(alchil cianoacrilato) sono biodegradabili e sono stati utilizzati per la produzione di nanoparticelle tramite polimerizzazione in emulsione6. Questa reazione è avviata spontaneamente dai gruppi ossidrilici dissociati dall'acqua o da altri gruppi nucleofili nel mezzo di reazione7. Nel caso della reazione presentata in questo articolo, i gruppi amminici sulla superficie degli aggregati proteici avviano la reazione di polimerizzazione dei monomeri alchilcianoacrilati5,8. Come risultato di questa reazione, si formano nanoparticelle nel mezzo di reazione. Il nucleo della nanoparticella è costituito da aggregati proteici e lo strato esterno è costituito da catene di poli(alchil cianoacrilato) (PACA). La nanoparticella preparata ha una forte affinità con la maggior parte dei materiali (più precisamente, qualsiasi materiale su cui il PACA può assorbire) e aderisce sulla loro superficie per formare un rivestimento sottile su scala nanometrica. Un semplice rivestimento a spruzzo trasforma istantaneamente la superficie dei materiali in idrofilia.
La gliadina è una delle principali frazioni del glutine, che si trova negli endospermi del grano. Le gliadine sono principalmente proteine monomeriche con pesi molecolari intorno a 28.000 - 55.000. I legami non covalenti come i legami idrogeno, i legami ionici e i legami idrofobici sono responsabili dell'aggregazione delle gliadine2. Sebbene la gliadina sia scelta come reagente in questo articolo, molte altre proteine possono essere utilizzate per lo stesso scopo. Tuttavia, la condizione di reazione deve essere modificata di conseguenza perché la condizione per indurre l'aggregazione dipende dal tipo di proteina da impiegare8. Rispetto ad altre proteine, la gliadina è più facilmente disponibile, la purificazione è semplice e il costo di produzione è basso. Sebbene il cianoacrilato di etile (ECA) sia scelto come monomero per la reazione presentata, altri cianoacrilati alchilici possono essere utilizzati anche per la stessa reazione. Il motivo per cui si sceglie ECA è che è prontamente disponibile a basso costo.

<table><tbody><tr><td>Cianoacrilato di etile (ECA) monomero</td><td>K& R International (Laguna Niguel, CA)</td><td>I-1605</td><td>È possibile utilizzare qualsiasi ECA puro.</td></tr><tr><td>Gliadin</td><td>MGP Ingredients, Inc (Atchison, KS)</td><td>Il regalo dell'azienda</td><td>Gliadin può essere acquistato da Sigma-Aldrich (cat #: G3375-25G). Invece della gliadina, qualsiasi Il glutine può essere utilizzato.</td></tr><tr><td>HCl</td><td>Qualsiasi</td><td></td> Qualsiasi <td>prodotto chimico di grado reagente può essere utilizzato.</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>può essere utilizzato qualsiasi reagente chimico di grado.</td></tr><tr><td>Metanolo</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>Qualsiasi reagente chimico può essere utilizzato.</td></tr><tr><td>Etanolo (100%)</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>Qualsiasi reagente chimico può essere utilizzato.</td></tr><tr><td>Carta da filtro</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>È possibile utilizzare qualsiasi carta da filtro di dimensioni superiori a 10 cm.</td></tr><tr><td>Piatto quadrato per colture cellulari</td><td>Qualsiasi</td><td></td> piatto <td>più grande di 20 x 20 cm può essere utilizzato.</td></tr><tr><td>Macinacaffè</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>Qualsiasi macinacaffè può essere utilizzato.</td></tr><tr><td>Evaporatore rotante</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>È possibile utilizzare qualsiasi evaporatore rotante.</td></tr><tr><td>Liofilizzatore</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>liofilizzatore che può raggiungere -70 gradi C può essere usato.</td></tr><tr><td>Centrifuga</td><td>Qualsiasi</td><td></td><td>È possibile utilizzare qualsiasi centrifuga in grado di applicare 1.000 x g.</td></tr><tr><td>Agitatore magnetico</td><td>Qualsiasi</td><td></td> È <td>possibile utilizzare qualsiasi agitatore magnetico in grado di ruotare la barra di rotazione a 1.000 giri/min.</td></tr><tr><td>Diffusione dinamica della luce (DLS)</td><td>Brookhaven Instruments Corporation</td><td>NanoBrook Omni Zeta Potential Analyzer</td><td>DLS di qualsiasi azienda può essere utilizzato.</td></tr><tr><td>Microscopio elettronico a scansione (SEM)</td><td>Carl Zeiss Inc.</td><td></td><td>È possibile utilizzare qualsiasi SEM.</td></tr><tr><td>Angolo di contatto dinamico (DCA)</td><td>Strumenti Thermo Cahn Qualsiasi</td><td></td><td>DCA può essere utilizzato.</td></tr></tbody></table>

un protocollo per la produzione di nanoparticelle gliadina-cianoacrilato per rivestimento idrofilo

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

Questo articolo presenta un protocollo per la produzione di nanoparticelle a base di proteine ​​che cambia la superficie idrofobica ad idrofilica da un semplice rivestimento a spruzzo. Queste nanoparticelle sono prodotte dalla reazione di polimerizzazione di alchil cianoacrilato sulla superficie della proteina cereali (gliadina) molecole. Alchil cianoacrilato è un monomero che polimerizza immediatamente a RT quando viene applicato alla superficie dei materiali. La reazione di polimerizzazione viene iniziata dalle tracce di specie debolmente base o nucleofili sulla superficie, comprese umidità. Una volta polimerizzato, i cianoacrilati alchil polimerizzati mostrano una forte affinità con i materiali degli oggetti, perché i gruppi di nitrile sono la spina dorsale di poli (cianoacrilato alchil). Proteine ​​funzionano anche come iniziatore di polimerizzazione per questo perché contengono gruppi amminici che possono avviare la polimerizzazione di cianoacrilato. Se proteine ​​aggregate viene usato come iniziatore, aggregata proteina è circondato dal idrofobicapoli (alchil cianoacrilato) catene dopo la reazione di polimerizzazione di alchil cianoacrilato. Controllando la condizione sperimentale, particelle nell&#39;intervallo nanometri sono prodotti. Le nanoparticelle prodotte facilmente adsorbono alla superficie della maggior parte dei materiali tra cui vetro, metalli, plastica, legno, pelle e tessuti. Quando la superficie di un materiale è spruzzato con la sospensione nanoparticelle prodotte e risciacquata con acqua, la struttura micellare di nanoparticelle cambia la sua conformazione, e le proteine ​​idrofile sono esposti all&#39;aria. Come risultato, la superficie delle nanoparticelle rivestite cambia in idrofila.

Le nanoparticelle possono essere preparate in varie condizioni di reazione. Forme gliadina aggregano in un&#39;ampia gamma di contenuto di etanolo 5. Tuttavia, la dimensione degli aggregati deve essere il più piccolo possibile, perché un ulteriore strato (es., Polimerizzato ECA) verrà aggiunto a questo aggregato e questo processo renderà la dimensione finale grande. Se la dimensione finale delle particelle è troppo grande, la particella sarà instabile e verrà facilmen...

Questo articolo presenta un protocollo per la produzione di nanoparticelle a base di proteine che cambia la superficie idrofobica in idrofila. La nanoparticella prodotta è un assemblaggio di copolimeri diblocco gliadina-cianoacrilato. Il rivestimento a spruzzo con la nanoparticella prodotta cambia la superficie del materiale bersaglio in una superficie idrofila.

Un protocollo per la produzione di nanoparticelle gliadina-cianoacrilato per rivestimento idrofilo

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

L'obiettivo generale di questa dimostrazione è illustrare un protocollo per la produzione di nanoparticelle a base proteica che trasformano superfici idrofobe in idrofile. Questa dimostrazione mostra come vengono prodotte le nanoparticelle a base proteica per il rivestimento idrofilo e quanto bene esse si comportano sulla superficie dei materiali bersaglio. Il principale vantaggio di questa tecnica è che il rivestimento viene eseguito in meno di un minuto.La dimostrazione sarà eseguita dal mio tecnico, Jason Adkins, che lavora presso il laboratorio del USDA da 16 anni. Per iniziare questa procedura, misurare 150 millilitri di acetone con un cilindro graduato e trasferirli in un matraccio Erlenmeyer da 250 millilitri. Agitando, aggiungere 30 grammi di polvere di gliadina commerciale al matraccio contenente l'acetone.Sigillare l'apertura del pallone con della carta d'alluminio e continuare a mescolare la soluzione a temperatura ambiente per tutta la notte. Il giorno successivo, filtrare la soluzione attraverso una carta da filtro. Quindi lavare il residuo con circa 50 millilitri di acetone fresca.Dopo la filtrazione, trasferire il residuo e la carta da filtro in una piastra quadrata per colture cellulari. Coprire la piastra con un pezzo di carta da filtro di grandi dimensioni per rallentare l'evaporazione dell'acetone residuo. Dopo aver lasciato essiccare la gliadina disgrassata durante la notte, trasferirla in un contenitore ermetico e conservarla sul banco del laboratorio.Ora, misurare 150 millilitri di acqua deionizzata utilizzando un cilindro graduato e trasferirli in un matraccio Erlenmeyer da 1.000 millilitri. Misurare 350 millilitri di etanolo assoluto con un cilindro graduato e aggiungerli al matraccio contenente l'acqua deionizzata. Agitare vigorosamente la soluzione fino a quando non si osservano più bolle d'aria.Successivamente, aggiungere 20 grammi della polvere di gliadina disgrassata alla soluzione sotto agitazione. Dopo aver agitato per tutta la notte, trasferire l'intera soluzione in un cilindro graduato da 1.000 millilitri e lasciarla riposare per due giorni. Successivamente, trasferire il soprannatante in un pallone a fondo rotondo munito di tubo flessibile ed eliminare la maggior quantità possibile di etanolo dal soprannatante mediante evaporazione rotativa.A questo punto, congelare la soluzione contenente gli aggregati di gliadina immergendo il pallone in una miscela di metanolo e ghiaccio secco. Successivamente, liofilizzare a 70 gradi Celsius sotto vuoto. Macinare la gliadina liofilizzata con mortaio e pestello e ridurla in polvere fine utilizzando un macinacaffè.Quindi trasferire la polvere in un contenitore ermetico e conservarla a temperatura ambiente. Per la reazione di polimerizzazione, aggiungere 3,2 grammi di acqua distillata e 6,8 grammi di etanolo assoluto in un vial per scintillazione tarato. Mescolare vigorosamente la soluzione fino a quando non si osservano più bolle d'aria.Successivamente, aggiungere 40 microlitri di acido cloridrico normale al flaconcino sotto costante agitazione. Aggiungere 20 milligrammi della polvere di gliadina purificata e continuare ad agitare fino a quando la polvere non si sarà completamente disciolta. Dopo aver verificato che la soluzione sia omogenea, aggiungere lentamente da 80 a 100 microlitri di monomero di etil cianoacrilato sotto agitazione. Ridurre la velocità di agitazione a 500 giri/min e continuare ad agitare la soluzione per un'ora. Al termine della reazione, trasferire la soluzione in un tubo da centrifuga e bilanciare il peso del tubo. Centrifugare il campione a 10.000 ×g per 20 minuti.Dopo la centrifugazione, trasferire la sospensione di nanoparticelle ottenuta con una pipetta in un vial per scintillazione e conservarla a temperatura ambiente. Per caratterizzare il prodotto, preparare una soluzione al 68 percento in peso di etanolo acquoso in un vial per scintillazione da 20 millilitri. Mescolare la soluzione finché non si osservano più bolle d'aria.Successivamente, aggiungere 40 microlitri di acido cloridrico normale 4 N e 50 microlitri della sospensione di nanoparticelle alla soluzione sotto costante agitazione. A questo punto, misurare le dimensioni delle nanoparticelle mediante scattering dinamico della luce seguendo le istruzioni del produttore. Lavare ora la superficie di una lastra di vetro, ad esempio uno specchio da mano, con acqua saponata.Spruzzare la sospensione di nanoparticelle su una parte della lastra di vetro e risciacquare immediatamente la superficie con acqua. Successivamente, spruzzare acqua su tutta la superficie della lastra di vetro. Osservare la differenza tra le superfici rivestite e non rivestite.Man mano che il contenuto di etanolo nella sospensione delle nanoparticelle diminuisce, la superficie di ciascuna nanoparticella risulta fortemente carica e l'idrofilicità della superficie delle particelle aumenta in modo significativo. L'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) delle nanoparticelle assorbite mostra che le nanoparticelle sono ben disperse sulla superficie di una piastra di vetro e che tra le particelle sono presenti spazi sufficienti a permettere il passaggio della luce. Questa distribuzione spaziale delle particelle e le ridotte dimensioni delle stesse spiegano perché la trasparenza della piastra di vetro non viene alterata dal rivestimento.Gli angoli di contatto del vetro e del polistirene prima e dopo il rivestimento con nanoparticelle mostrano che la tensione superficiale diminuisce notevolmente dopo il rivestimento. L'effetto del rivestimento può essere facilmente visualizzato confrontando l'effetto di bagnabilità prima e dopo il rivestimento con nanoparticelle su policarbonato. La metà destra, rivestita con nanoparticelle, forma un sottile film d'acqua, mentre la metà sinistra non rivestita forma gocce d'acqua, dimostrando che l'acqua non bagna la superficie.Quando finestre in vetro auto rivestite e non rivestite con nanoparticelle sono state trattate con acqua, si è formata un sottile strato d'acqua sul vetro rivestito, mentre gocce d'acqua hanno coperto il vetro non rivestito, dimostrando che il vetro rivestito offre una migliore visibilità. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come vengono preparate le nanoparticelle a base proteica e di come vengono utilizzate per modificare le proprietà di bagnabilità dei materiali.

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Controllo della frazione di particelle in scaffold di particelle ricotto microporose per colture cellulari 3D

Il protocollo qui presentato mostra la sintesi di un forte idrogel adesivo gelatina o-nitrosobenzaldeide (gelatina-NB). La gelatina-NB ha una capacità di adesione tissutale rapida ed efficiente, che può formare una forte barriera fisica per proteggere le superfici delle ferite, quindi dovrebbe essere applicata al campo della biotecnologia per la riparazione delle lesioni.

Sintesi di idrogel adesivo forte, gelatina O-nitrosobenzaldeide

Questo articolo descrive i protocolli per la fabbricazione di microgel di gelatina metacriloile ad alta produttività utilizzando dispositivi microfluidici, la conversione di microgel in polvere risostenibile (micro-aerogel), l'assemblaggio chimico di microgel per formare scaffold di idrogel granulare e lo sviluppo di bioink granulari di idrogel con microporosità conservata per il bioprinting 3D.

Scaffold di idrogel granulare di gelatina metacrilico: fabbricazione di microgel ad alta produttività, liofilizzazione, assemblaggio chimico e bioprinting 3D

Scopri come produrre nanoparticelle a base di proteine che trasformano superfici idrofobiche in idrofiliche. Questo metodo rapido consente rivestimenti efficaci in meno di un minuto per applicazioni avanzate.

Un protocollo per la produzione di nanoparticelle gliadina-cianoacrilato per rivestimento idrofilo

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