Name: Photoredox触媒を用いた可視光媒介分散重合によるワームのようなミセルの簡便な合成 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 39 s
Description: 学ぶ、可視光媒介分散重合を用いたワーム状ミセルの簡便な合成法。高分子ナノ粒子を調製し、ナノ医療や薬物送達への応用を探索する。高固形分含量での再現性ある合成が可能で、細胞取り込み増加が期待される革新的な手法である。

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CBは、オーストラリア研究評議会（ARC-FT12010096）およびUNSWオーストラリアからの彼の将来のフェローシップに感謝しています。

1.合成とPOEGMAマクロCTAのキャラクタリゼーション<ol><li> 、オリゴ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（OEGMA）〜（12 gで4×10 -2モル）、4-シアノ-4-（phenylcarbonothioylthio）ペンタン酸（CPADB）（0.224 gの8×10 -4モル）を添加2,2&#39;-アゾビス（2-メチルプロピオニトリル）（AIBN）を100mlの丸底フラスコに（16.4ミリグラム、0.1ミリモル）を、50mlのアセトニトリル（MeCN中）。 </li><li>適切なサイズのゴム隔壁と鋼線を用いてフラスコを密封し、氷水浴で&lt;4℃に室温からフラスコを冷却します。 </li><li>通気口としての第2の21のG針（0.8ミリメートルX 38ミリメートル）の演技で21 G針（0.8ミリメートルX 120ミリメートル）を介して、反応混合物中に直接窒素をバブリングすることにより30分間フラスコを脱酸素。 </li><li>氷水浴に浸漬することにより重合をクエンチし、空気にコンテンツを露出する前に5.5時間、70℃の油浴にフラスコを置きます。 </li><li>交流の下で攪拌することによってのMeCNを削除します圧縮空気と〜テトラヒドロフラン40ml（THF）に再溶解し、粗混合物をontinuousストリーム。 </li><li>急速に撹拌し、石油スピリットの混合物（沸点40〜60℃）とジエチルエーテルの400ミリリットルにフラスコ滴下の内容を追加します（70:30、v / v）を、上清がもはや曇っなるまで攪拌しないように続けています。 注：氷浴で冷却し、沈殿プロセスを加速するために使用することができます。 </li><li> 〜40mLのTHF中の上清および再溶解ポリマー残渣をデカント。 </li><li>沈殿処理を繰り返し、残留OEGMAモノマーの完全な除去を確実にするために、少なくとも2回以上（1.5〜1.7ステップ）。 4時間真空オーブン（20℃、10ミリバール）で、圧縮空気と乾燥の連続ストリームの下で最初に攪拌することにより、精製POEGMAマクロCTAから余分な溶媒を除去します。 </li><li>以前に報告された方法を用いて、核磁気共鳴（NMR）によってPOEGMAマクロCTAの数平均分子量（M N、NMR）を決定<s&gt; 15アップ。ポリマー分散度（D）を計算するゲル浸透クロマトグラフィー15（GPC）（移動相及び較正のための適切な基準としてジメチルアセトアミド）を使用。 注：上記の合成を使用したが（1.1から1.8ステップ）POEGMA MとマクロCTA nは、NMR = 9000、およびD &lt;1.15が得られるはずです。合成POEGMAマクロCTAの分子量（および分散）は、ここに提示合成異なる場合（7,000の間- 1,000グラム/モル）、蠕虫状ミセルの形成は、（ インサイツゲル化によって示されるように）はまだ使用して発生することができその後のPISAの方法論は、わずかに変更された反応時間ではある（セクション2）で発表しました。 </li></ol> PISAを使用して-PBzMAナノ粒子B POEGMA-の調製<ol><li> Ru（bpyで）3 Clで2。6H 2 Oのエタノール（EtOH）中の1mg / mlのストック溶液を準備します。溶媒の蒸発を最小限に抑えるために冷蔵庫にストック溶液を保管してください。 </li><li>綿ウールの小さな塊がきつく、それをパック助けるために第2のピペットを使用してパスツールピペットを差し込みます。約5cmの列を与えるために脱脂綿プラグ付きピペット内に塩基性酸化アルミニウムを注ぎます。カラムを通して〜BZMAの3ミリリットルを渡すとdeinhibited BZMAの溶離液を収集することにより、商業BZMAでモノメチルエーテルヒドロキノン阻害剤を除去します。 </li><li> POEGMAマクロCTA（〜9000グラム/モル; 76.9 mgであり、8.5×10 -6モル）を追加します。、（0.301グラム、1.71×10 -3モル）BZMAをdeinhibited、ルテニウム（BPY）3 Cl 2の6H 2 O（128μgの、 1.71×10 -7モル、4ミリリットルのガラスバイアルに1mg / mlのエタノールストック溶液の128μl）を、0.383ミリリットルのMeCNおよび1.402ミリリットルのEtOH（1.913ミリリットル全溶媒、80重量％、20（v / v）の％のMeCN） 。 </li><li>ステップ1.2から1.3に概説されているよう脱酸素手順を実行します。 </li><li> 2000ミリリットルのガラスビーカー内のバイアルを置きます（ 図2）は、青色LEDストリップが並んで（λ 最大 = 460nmで、0.7ミリワット/ cm 2）を磁気攪拌しながら、室温で照射します。日常的に20時間後に反応バイアルを監視し、バイアルは（ 図3）が反転したときに高粘度液が自立ゲルを形成する場合、反応器からそれを削除。 注意：ここで紹介する条件を用いて、青色光照射の約24時間でなければならない自立ゲルを得るための合計時間を。光照射用原子炉の小さな差（物理的な寸法、強度など ）は、蠕虫状ミセルのin situ形成を達成するためにわずかに変更された条件（具体的には、反応時間）を必要とするかもしれません。 </li><li>反応器から除去した後、数分間空気にナノ粒子ゲルを露出させ、暗所で直立密閉バイアルを格納することによって重合をクエンチしました。 </li></ol>ナノ粒子形態の3透過型電子顕微鏡（TEM）イメージング<ol><li>粗製のnanopaの約40ミリグラムを配置4ミリリットルのガラスバイアル中（セクション2から）rticleゲル。 </li><li>連続的にボルテックスミキサーを用いて、ナノ粒子ゲルを攪拌し、少なくとも5分間にわたってエタノール滴下を4mlを加えます。ゲルは、溶媒の添加の間、自由流動ソリューションとなるべきです。 注：ゲルがあまりにも急速にか十分に撹拌EtOHで希釈されている場合は、ナノ粒子のいくつかの沈殿が発生する可能性があります。ステップ3.3を参照してください。 </li><li>グラスウールを通して濾過することにより希釈されたナノ粒子からの任意の肉眼で見える凝集物を除去。 </li><li>以前に報告された手順に従って希釈されたサンプルの（酢酸ウラニル染色）のTEM撮影を行う。15 </li></ol>

<ol><li>Yu, Y., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+Morphology+through+Polymer%E2%88%92Solvent+Interactions+in+Crew-Cut+Aggregates+of+Amphiphilic+Block+Copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Control of Morphology through Polymer−Solvent Interactions in Crew-Cut Aggregates of Amphiphilic Block Copolymers.</a> J. Am. Chem. Soc. 119 (35), 8383-8384 (1997).</li>
<li>Zhang, L., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+vs+Kinetic+Aspects+in+the+Formation+and+Morphological+Transitions+of+Crew-Cut+Aggregates+Produced+by+Self-Assembly+of+Polystyrene-b-poly%28acrylic+acid%29+Block+Copolymers+in+Dilute+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic vs Kinetic Aspects in the Formation and Morphological Transitions of Crew-Cut Aggregates Produced by Self-Assembly of Polystyrene-b-poly(acrylic acid) Block Copolymers in Dilute Solution.</a> Macromolecules. 32 (7), 2239-2249 (1999).</li>
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<li>Yu, K., Zhang, L., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+Morphologies+of+%26%2334%3BCrew-Cut%26%2334%3B+Aggregates+of+Amphiphilic+Diblock+Copolymers+in+Dilute+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Novel Morphologies of &#34;Crew-Cut&#34; Aggregates of Amphiphilic Diblock Copolymers in Dilute Solution.</a> Langmuir. 12 (25), 5980-5984 (1996).</li>
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<li>Fielding, L. A., Lane, J. A., Derry, M. J., Mykhaylyk, O. O., Armes, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermo-responsive+Diblock+Copolymer+Worm+Gels+in+Non-polar+Solvents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Thermo-responsive Diblock Copolymer Worm Gels in Non-polar Solvents.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (15), 5790-5798 (2014).</li>
<li>Yeow, J., Xu, J., Boyer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymerization-Induced+Self-Assembly+Using+Visible+Light+Mediated+Photoinduced+Electron+Transfer-Reversible+Addition-Fragmentation+Chain+Transfer+Polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Macro+Lett%22%5BJournal%5D)">Polymerization-Induced Self-Assembly Using Visible Light Mediated Photoinduced Electron Transfer-Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization.</a> ACS Macro Lett. 4 (9), 984-990 (2015).</li>
<li>Xu, J., Jung, K., Corrigan, N. A., Boyer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aqueous+photoinduced+living%2Fcontrolled+polymerization%3A+tailoring+for+bioconjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Sci%22%5BJournal%5D)">Aqueous photoinduced living/controlled polymerization: tailoring for bioconjugation.</a> Chem. Sci. 5 (9), 3568-3575 (2014).</li>
<li>Pei, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RAFT+dispersion+polymerization+of+3-phenylpropyl+methacrylate+with+poly%5B2-%28dimethylamino%29ethyl+methacrylate%5D+macro-CTAs+in+ethanol+and+associated+thermoreversible+polymorphism%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">RAFT dispersion polymerization of 3-phenylpropyl methacrylate with poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate] macro-CTAs in ethanol and associated thermoreversible polymorphism.</a> Soft Matter. 10 (31), 5787-5796 (2014).</li>
</ol>

著者らは開示するものは何もない。

この可視化プロトコルは、単にゲル様挙動の発生を観察することにより、ウォーム様ミセルの形成を監視する能力を示します。このアプローチの有用性は、他の方法と比較して、重合中にワームの形成をモニターする能力にあります。この手順は、自己組織化POEGMA- Bの -PBzMA両親媒性ジブロックコポリマーを得るために、2つの市販のモノマー（OEGMAとBZMA）の二段階重合法を用いて行うことができます。 図2のものと比較して異なる反応器形状を有する反応器、光強度等が 、蠕虫状ミセルゲルを得るためにわずかに変更された条件を必要とし得ることに留意すべきです。ルテニウム系触媒の吸収特性のために、重合は青色の​​可視光の下で妥当な速度で発生する可能性があります。原理的には、異なる光吸収特性を有する他の触媒を使用することもできます。ケアは、そうでなければ、巨視的な析出物が形成し始めることが長すぎる反応器内のワームゲルを残さないように注意する必要があります。ナノ粒子は、小胞構造に再編成しようとしたが、高粘性媒体によって阻害されるので、...

非球形（および他の）ナノ粒子形態の合成は、伝統的に明確に定義された両親媒性ジブロック（またはマルチ）の共重合体の合成および精製始まる多段階の自己組織化手順を使用して達成されました。最も一般的な自己組織化技術の一つは、1990年代にアイゼンバーグによって普及し、ブロック1-3のいずれかの溶媒の選択をゆっくり加え、続いて、両方のポリマーブロックのための一般的な溶媒中の両親媒性ブロック共重合体の溶解に関与し。選択的な溶媒（通常は水）が添加されると、ブロック共重合体は、ポリマーナノ粒子を形成する自己集合を受けます。ナノ粒子の最終的な形態（または形態の混合物）は、各ポリマーブロック、水の添加速度と共通の溶媒の性質の相対的な長さなどの要因の多数によって決定されます。しかしながら、このアプローチは、一般的にのみnanoparの製造を可能にします比較的低い固形分含有量（1重量％未満）でticlesので、その実用的なスケーラビリティ4を制限します。また、このような蠕虫状ミセル等の「中間」相の再現可能な形成は、この非球形形態5を安定化するために必要なパラメータの狭い範囲のために困難であることができます。 重合によって誘導される自己集合（PISA）のアプローチは、部分的に非常に高い固形分含量（典型的には10〜30重量％）6でナノ粒子合成を可能にする、その場で自己組織化を駆動するために、重合プロセス自体を利用して、アイゼンバーグアプローチの欠点に対処します-8。典型的なPISAアプローチにおいて、リビング重合プロセスは、反応媒体中に最初は可溶性であるが、不溶性ポリマーを形成するモノマーと溶剤可溶性マクロ開始剤（またはマクロCTA）を拡張するチェーンに使用されます。 PISAアプローチは、系統的に元の数を試験することにより、ワームのようなミセルを合成するために使用されています<html> perimentalパラメータおよび合成「ロードマップ」5,9として詳細な相図を使用して。 その挑戦的な合成にもかかわらず、彼らの球状の対応に対するそれらの興味深い特性によるワームのようなナノ粒子に大きな関心が寄せられています。例えば、我々は、PISAのアプローチを用いて合成麻薬ロード短期および長期のワームのようなミセルは球状ミセルやベシクル10と比較して、 インビトロでの細胞毒性において有意に高かっ持っていることを実証しています。他のin vivoモデル11におけるナノ粒子のアスペクト比と血液循環時間との相関関係を示しています。他のものは、適切なPISA方法論を用いてウォーム状ナノ粒子の合成は、ナノ繊維のナノスケールの絡み合いに起因する巨視的ゲルが得られることを示しています。これらのゲルは、それらの熱可逆性ゾルゲル動作12により滅菌ゲルとしての可能性を実証しました。 &quot;ontent&gt;このプロトコルは、単純に、重合中に溶液粘度を観察することによって、ワームのようなミセルの形成のその場での監視を可能にする方法を説明している。同様のワームのようなミセルゲルの以前の研究では、その臨界温度以上、これらを実証しましたナノ粒子は、可逆ウォーム球転移を受けるので、高温で易流動性分散体を形成する。これまでに、これらのシステムは、制御された重合13,14を開始するために熱的に敏感なアゾ化合物を利用しているので、ゲル化が容易にこれらのシステムにおいて観察されないことが熱重合。これらの研究から中に、それはより低い温度でPISA派生したナノ粒子を合成すると、 その場で 、このゲル化挙動の観察を可能にすることができるという仮説が立てられました。 最近ではナノ粒子を得るためにPI​​SAのプロセスを媒介する容易な室温の光重合技術の使用を報告しました異なる形態15。ここでは、可視化プロトコルは、重合中に、溶液の粘度挙動を観察することにより、ワーム状ミセルの再現可能な合成のために提示されています。容易に商業的に入手可能な発光ダイオード（LED）（λ= 460nmで、0.7ミリワット/ cm 2で）を用いて分散重合が進行します。

<table><tbody><tr><td>4-シアノ-4- (フェニルカルボノチオイルチオ)ペンタン酸(CPADB)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>722995-5G</td><td></td></tr><tr><td>オリゴ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリレート(OEGMA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>447935-500ML</td><td>平均Mn 300、100&nbsp;阻害剤としてのppm MEHQ、300&nbsp;阻害剤としてのppm BHT</td></tr><tr><td>2,2&prime;-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ru(bpy)3Cl2.6H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>544981-1G</td><td></td></tr><tr><td>メタクリル酸ベンジル(BzMA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>409448-1L</td><td>阻害剤としてモノメチルエーテルハイドロキノンが含まれています</td></tr> 酸化<tr><td>アルミニウム(basic)</td><td>Chem-Supply Pty Ltd Australia</td><td>AL08371000</td><td></td></tr><tr><td>95% Ethanol (EtOH)</td><td>Sucrogen Bio Ethanol</td><td>80889</td><td></td></tr><tr><td>アセトニトリル (MeCN)</td><td>Chem-Supply Pty Ltd オーストラリア</td><td>RP1005-G2.5L</td><td></td></tr><tr><td>テトラヒドロフラン (THF)</td><td>Chem-Supply Pty Ltd オーストラリア</td><td>TA011-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>石油スピリッツ (40-60&nbsp;&#176;C)</td><td>Chem-Supply Pty Ltdオーストラリア</td><td>PA044-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>ジエチルエーテル</td><td>Chem-Supply Pty Ltdオーストラリア</td><td>EA0362.5L</td><td></td></tr><tr><td>ジメチルアセトアミド(DMAc)</td><td>VWRインターナショナルオーストラリア</td><td>ALFA22916。M1</td><td>GPC分析用</td></tr><tr><td>パスツールピペット(230&nbsp;mm)</td><td>Labtek</td><td>355.050.503</td><td></td></tr><tr><td>ガラスビーカーLabtek</td><td></td><td>025.01.902(2L)/ 2110654(1L)</td><td>2&nbsp;Lビーカーは、円形の反応器を形成するためにLEDストリップを取り付けるための</td></tr>ものです <tr><td>商用LEDストリップ</td><td>EcoLab</td><td>n/a</td><td>&lambda; = 460 nm, 4.8 W/m</td></tr><tr><td>4 ml ガラスバイアル</td><td>Labtek</td><td>APC502214B</td><td></td></tr><tr><td>0.9 ml 石英キュベット</td><td>Starna Scientific Ltd</td><td>21/Q/2</td><td></td></tr><tr><td>針 (0.8 mm x 38&nbsp;mm)</td><td>ベクトン・ディクソン</td><td>302017</td><td>脱酸素化反応</td></tr><tr><td>用 ニードル (0.8 mm x 120&nbsp;mm)</td><td>B ブラウン オーストラリア</td><td></td><td>4665643 脱酸素反応用</td></tr><tr><td>スリーブストッパー セプタム (ゴム セプタム)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>z564680/z564702</td><td></td></tr><tr><td>攪拌ホットプレート</td><td>VWR インターナショナル オーストラリア/インビトロ テクノロジー</td>ズ <td>97018-488/RADRR91200</td><td></td></tr><tr><td>ボルテックス ミキサー</td><td>VWR インターナショナル オーストラリア</td><td>412-0098</td><td></td></tr><tr><td>真空オーブン</td><td>In Vitroテクノロジー</td><td>MEMVO200</td><td></td></tr></tbody></table>

photoredox触媒を用いた可視光媒介分散重合によるワームのようなミセルの簡便な合成

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

ここに提示されているのは、可視光媒介分散重合によるワーム様ミセルの容易な合成のためのプロトコルです。このアプローチは、可逆的な付加-フラグメンテーション連鎖-移動(RAFT)重合を使用して、親水性ポリ(オリゴ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリレート)(POEGMA)ホモポリマーを合成することから始まります。穏やかな可視光照射(λ= 460 nm、0.7 mW / cm2)下で、ルテニウムベースの光酸化還元触媒の存在下で、このマクロ鎖移動剤(macro-CTA)は、Ru(bpy)3Cl2を第2のモノマーで鎖伸長して、光誘起電子移動RAFT(PET-RAFT)として知られるプロセスで明確に定義されたブロック共重合体を形成することができます。PET-RAFTを使用してPOEGMAをエタノール(EtOH)中のメタクリル酸ベンジル(BzMA)と鎖状に延伸すると、重合誘起自己組織化(PISA)メカニズムに従って、異なる形態の高分子ナノ粒子がその場で形成されます。PBzMAブロックのエタノールへの不溶性が増大するため、コロナおよびコア内のポリ(ベンジルメタクリレート)(PBzMA)鎖にPOEGMA鎖を提示するナノ粒子への自己組織化がin situで発生します。興味深いことに、高純度の線虫様ミセルの形成は、重合中に発生するナノ粒子の絡み合いによる高粘度のゲルin situの発生を観察することで容易に監視できます。これにより、このプロセスにより、重合の過程で溶液の粘度を監視するだけで、ワーム様ミセルのより再現性の高い合成が可能になります。さらに、光刺激はON/OFF方式で断続的に印加することができ、ナノ粒子の形態に対する時間的制御を実証する。

本研究では、二段階重合プロトコルは、PISAのアプローチ（ 図1）を用いて、蠕虫状ミセルの合成に使用されます。第1のステップでは、OEGMAの重合が続く重合工程において安定化剤として使用することができるPOEGMAマクロCTAを得て行われます。最終的にナノ粒子の形成をもたらすエタノール中PBzMAの不溶性による分散条件下でPET-RAFT重合が進行します。重合の間、最初に透明な反応混合物は分散重合に応じて白濁が観察することができ、最終的にはウォーム様ミセルの形成を示す高粘性のゲル様状態（ 図3）に遷移します。 「リビング」重合の徴候が低いポリマー分散度（D &lt;1.3）と分子ワットとの間に良好な相関関係で（ 図1A）は明らかです8およびモノマー転化。また、GPCトレース（ 図1B）は 、いくつかの高分子終了および低分子量のテーリングは、このシステムで観察されているが、変換を変化させることで、主に単峰性...

この記事では、可視光を介した分散重合を使用して高分子自己組織化ナノ粒子を生成するプロセスについて説明します。低エネルギーの可視光を使用して重合を制御することで、高固形分で自己組織化したワーム様ミセルの再現性のある形成が可能になります。

Photoredox触媒を用いた可視光媒介分散重合によるワームのようなミセルの簡便な合成

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

本プロトコルの目的は、可視光媒介重合を用いたワーム状ミセルの簡便な合成法を実証することです。この手法ではポリマーナノ粒子の調製が行われ、これらはナノ医療などの幅広いアプリケーションに利用可能です。この手順の主な利点は、2段階の手順でワーム状ナノ粒子を製造できる点にあります。多くの研究において、薬物を搭載したワーム状ナノ粒子は細胞取り込みの向上を示すことが明らかになっており、本技術の意義はドラッグデリバリーの分野にまで及びます。この手順を開始するには、テキストプロトコルに示されている適切な試薬、磁気撹拌子、および50 millilitersのアセトニトリルを100 milliliterの丸底フラスコに加えます。フラスコを適切なサイズのゴムセプタムと鋼線で密封します。その後、氷水浴を用いてフラスコを4 degrees Celsius以下に冷却します。その後、21ゲージの針で反応混合物の中に直接窒素をバブリングし、別の21ゲージの針をベントとして使用して、30分間フラスコ内の脱酸素化を行います。フラスコを70 °Cのオイルバスに5時間半浸します。反応が完了したら、フラスコを氷水バスに直接浸し、内容物を空気にさらすことで重合反応を停止させます。次に、圧縮空気の連続気流下で撹拌し、アセトニトリルを除去します。その後、粗混合物を約40 millilitersのテトラヒドロフラン（THF）に再溶解させます。次に、フラスコの内容物を、激しく撹拌したpetroleum spiritsとジエチルエーテルの混合液400 millilitersに滴下し、上澄みが濁らなくなるまで撹拌を続けます。沈殿が完了したら、上澄み液をデカンテーションで除き、ポリマー残渣を約 40 milliliters の THF に再溶解させます。残留モノマーを完全に除去するため、この沈殿工程をさらに少なくとも2回繰り返します。その後、精製したホモポリマーを圧縮空気の流れにさらして撹拌し、過剰な溶媒を除去し、続いて真空乾燥機で4時間乾燥させます。この時点で、既報の方法を用いて核磁気共鳴分光法によりホモポリマーの数平均分子量を決定します。その後、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いてポリマーの分散度を算出します。合成したホモポリマーの分子量が、ここで提示している分子量9000から逸脱していても、次ステップでワームゲルを得られる可能性があります。ただし、反応時間は変動します。この時点で、ルテニウムベースの光還元触媒の1 mg/mLストック溶液をエタノールで調製します。溶媒の蒸発を最小限に抑えるため、ストック溶液は冷蔵庫で保存してください。次に、2本目のピペットを用いて綿球をしっかりと詰め込み、パストゥールピペットを塞ぎます。塩基性酸化アルミニウムをピペットに注ぎ、高さ約5cmにします。その後、約3mLのBzMAをピペットに通し、脱阻害されたBzMAを回収することで、BzMA中のモノメチルエーテルヒドロキノン阻害剤を除去します。脱阻害したBzMA、ホモポリマー、ルテニウム触媒ストック溶液、アセトニトリル、エタノール、およびマグネチックスターラーを4 mLのガラスバイアルに加えます。次に、前述の脱酸素手順を行います。その後、バイアルを青色LEDストリップで囲った2000 mLのガラスビーカーに入れ、室温でマグネティックスターリングを行いながら光照射します。20時間後、反応バイアルを定期的に観察し、バイアルを逆さまにした際に高粘度溶液が自立したゲル状になれば、リアクターから取り出します。したがって、リアクターの構成が本ビデオで提示したものと異なる場合でも、ワーム状ミセルの形成を示すゲル化は観察されますが、反応時間は異なります。これは、使用するリアクターの重合速度に依存します。リアクターからバイアルを取り出した後、ナノ粒子ゲルを数分間空気にさらして重合反応を停止させます。密閉したバイアルを暗所で直立させて保存してください。TEM観察を行う場合は、約40 mgの粗ナノ粒子ゲルを4 mLのガラスバイアルに入れます。ボルテックスミキサーを用いてナノ粒子ゲルを絶えず撹拌しながら、4 mLのエタノールを少なくとも5分かけて滴下します。ガラスウールでろ過し、希釈したナノ粒子サンプルから凝集塊を除去します。最後に、既報の手順に従って、希釈したナノ粒子サンプルのTEM観察を行います。本研究では、PISAアプローチを用いてワーム状ミセルを合成するために、2段階重合プロトコルが用いられています。重合中、当初は透明であった反応混合物は、分散重合に伴って白濁し、最終的に高粘度のゲル状へと転移します。これはワーム状ミセルの形成を示しています。ポリマーの分散度が低く、分子量とモノマー転化率との間に良好な相関が見られることから、リビング重合が行われていることが分かります。さらに、ゲル浸透クロマトグラフィーのトレースでは、転化率によって変動はあるものの、主に単峰性の分布が示されました。ただし、本システムでは一部に高分子量の停止反応および低分子量のテーリングが観察されています。ワーム状ミセルの形態形成は、バイアルの種類や試薬組成などの異なる反応条件下でも達成可能であり、光源を間欠的に照射した場合でも同様です。このことは、多くの光重合システムにおいて光の透過率が重合速度に強い影響を及ぼすにもかかわらず、本プロトコルにおけるゲル化挙動が、ワーム状ミセルの形成を示す信頼性の高い指標として利用可能であることを示唆しています。このビデオを視聴することで、ゲルへと自己組織化可能な、形状をプログラムできるナノ粒子の作製方法について十分に理解することができるはずです。

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Chemistry

化学

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