Name: 制御された合成および均一性の高いポリの蛍光トラッキング（ N -isopropylacrylamide）ミクロゲル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 34 s
Description: 学ぶ、蛍光顕微鏡を用いてポリ(N-isopropylacrylamide)ミクロゲルの動的挙動と拡散特性を解析する方法。制御された合成と単一粒子追跡により、高密度系におけるソフトコロイド粒子の挙動を明らかにする。

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Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)は、Sonderforschungsbereich SFB 985 "Functional Microgels and Microgel Systems"内での財政支援が認められています。

1.マイクロゲルの合成注：N -isopropylacrylamide（NIPAM）をn-ヘキサンから再結晶しました。受信した他の試薬を使用しました。 <ol><li>ポリ（NIPAM）マトリックスミクロゲルの従来のバッチ合成<ol><li>濾過245 ml中に1.8グラムのNIPAMと24ミリグラムのN、N &#39;-bisacrylamide（BIS）を溶解（0.2μmの再生セルロース（RC）メンブレンフィルター）還流冷却器を備えた500mlの三首丸底フラスコ中の蒸留水、撹拌機及びゴム隔膜。 </li><li>セプタムを通して窒素入力用の温度計と120ミリメートルの針を挿入します。 </li><li>攪拌しながら、60℃に溶液を加熱します。 40分間窒素でパージすることにより溶液を脱酸素。 </li><li>同時に酸素を除去するために二重蒸留水と気泡を窒素で溶液をろ過5ミリリットル中に155mgの過硫酸カリウム（KPS）の開始剤溶液を準備します。 </li><li>完全な5ミリリットルKPS秒の転送120ミリメートル針を装備した、窒素洗浄シリンジ内olution。 </li><li>三口フラスコ内の溶液レベル以上の窒素針を持ち上げて、反応器内にゴム隔膜を介して急速にKPSソリューションを追加します。 </li><li>重合は60℃の窒素気流とゆっくり撹拌しながら1時間進行しましょう​​。 </li><li>大きな凝集体を破棄するために、熱い反応液をフィルタリングするためにブフナー漏斗とろ紙を使用してください。分散がクールダウンするしてみましょう。 </li><li>遠心分離し、257000×gで40分間分散を3回再分散し、最終的に二重蒸留水の最小実行可能な量の土砂を再分散。典型的には、この2-4 mlです。 </li><li>保存するための分散液を凍結乾燥。 </li></ol></li><li>蛍光標識ポリ（NIPAM）ミクロゲルの非撹拌合成<ol><li>ガラス容器に257.7ミリグラムNIPAM、3.5 mgのBIS、および1.5ミリグラムメタクリルオキシエチルチオカルバモイルローダミンB（染料）を計量し、濾過し、二重にdistillの10ミリリットルを追加します。エド水。 </li><li> Ultrasonicate 15分間染料モノマー溶液を水に色素を溶解しました。 </li><li>別のガラス容器に染料を含まない同じ溶液を調製します。 </li><li>様々な染料濃度の濃度系列を得るために、染料なしにモノマー溶液を使用して染料とモノマー溶液の種々の希釈液を調製します。この作業では、0.02から0.1ミリモル/ Lの濃度範囲で染料を使用しています。 </li><li>開始剤溶液を得るために蒸留水をろ過し10ミリリットル中8.4ミリグラムのKPSを溶解させます。 </li><li>最終反応液を取得し、ゴム隔膜でそれらを密封するために、10mmの直径を有する管をテストするために濃度系列を0.5mlとKPS溶液0.5mlを転送します。 </li><li> 63℃に加熱サーキュレータに接続された二重壁ガラス容器に油浴を予熱。 </li><li> 20分間、120ミリメートルの針を介して窒素でパージすることにより反応液を酸素を除去します。 </li><li> AFにチューブを挿入しますプラットフォームをloatingし、予熱した油浴中にプラットフォームを浸します。 60℃に温度を設定します。室温ソリューションはバスをクールダウンとして浴中で最初は高い温度が必要です。高精度な粒径調整の初期反応時の温度制御は、典型的には0.1℃、±、厳密でなければなりません。 </li><li>反応は、適切な時間で進行してみましょう。典型的には1時間で十分です。 </li><li> 60℃のオーブンに迅速に反応管に移しにDLSの特徴付けのために、PNIPAM体積相転移温度（VPTT、32 -34℃）で1上予熱蒸留水を濾過し10mlまで熱い分散液の一滴を置きます折り畳まれた状態。 </li><li>分散液の残りは、室温まで冷却し、遠心分離管にそれらを転送してみましょう。 </li><li> 257000×gでソリューションを40分間、3回遠心分離し、再蒸留水foのフィルタリング2ミリリットルに最終的にマイクロゲルを希釈Rトレーサー粒子として使用します。 </li></ol></li></ol> 2.光散乱特性評価<ol><li>動的光散乱による折り畳まれた状態での流体力学半径の決意<ol><li>キュベットを洗浄し、アセトン蒸気でガラス製品。 </li><li>熱PNIPAM VPTT上で濾過（ 例えば、200nm以下RCフィルタ）の二重蒸留水10ミリリットル。 </li><li>予熱された針（0.9×40 mm）で、シリンジ（1 ml）を用いて濾過した水への熱い分散の低下を転送します。 </li><li> 50°CまでDLSゴニオメータインデックスマッチ浴を和らげるし、それがクールダウンさせることなく、機器にサンプルを移します。 </li><li>散乱強度は、試験測定を行うことでコレを取得するのに十分である最大の散乱角を見つけます。 <ol><li>試料キュベット（粒子分散液1mLで直径10mmのガラス管）を挿入します。小さな散乱角（ここでは30°）に、検出器アームを移動します。 </li><li> foのビームプロファイルをチェックrの多重散乱： など一次ビーム、ノー多重散乱、周りのノーグローはカウント範囲が最も低い散乱角での測定に適していることを確認してください（約30〜600 kHzの間で、ソフトウェアのウィンドウの右上隅を。。） </li><li>最高の散乱角（ここでは120°を選択します）にゴニオメータアームを移動します。計数率は依然として（30と600 kHzの間）測定のために十分な大きさであることを確認してください。強度が低すぎる場合、散乱角下げるためにアームを移動させます。 </li></ol></li><li>最低の散乱角で視覚的にトルエン浴ガラスを通してビームを確認し、入射ビームの周りのグローが観察されている場合は、複数の散乱が起こります。この場合、レーザ強度​​を低下させるか、より高い希釈を使用します。 </li><li> 60秒の最小アクイジション時間で-最小と最大の散乱角（140° 例えば 、30°）との間に20相関曲線を取得します。弱い強度の大きな散乱角の取得時間を増やします必要であれば。 </li></ol></li><li>データ解析37 <ol><li>に従って散乱角のためのベクトルの大きさを散乱計算<img alt="式2" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq2.jpg" />ここで、nは、分散液の屈折率であり、 <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq3.jpg" />真空中でのレーザの波長と<img alt="式4" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq4.jpg" />散乱角。 </li><li>ケースでは、測定ソフトウェアは、強度相関関数を提供します<img alt="式5" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq5.jpg" />電界相関関数に変換します<img alt="式6" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq6.jpg" />による<img alt="式7" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq7.jpg" /> 。パラメーター<img alt="式8" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq8.jpg" />散乱光オベの空間コヒーレンスの程度に関連する興味のない楽器のパラメータであり、検出器領域rを。 </li><li>コレログラムのキュムラント解析を行い、 すなわち 、それぞれの電界相関関数の対数に二次多項式にフィット<img alt="式9" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq9.jpg" />線形最小二乗によります。 <img alt="式8" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq8.jpg" />フィットの切片として表示され、その正確な値は、データ分析の点で重要ではありません。最大振幅の20％ -の相関振幅が10になるように、 例えば 、意味の遅れ時間τ値に適合を制限します。一次の項の係数は、相関関数の平均減衰率であります<img alt="式10" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq10.jpg" /> 。 </li><li>平均拡散係数のための最も可能性の高い値を探します<img alt="式11" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq11.jpg" />線形最小二乗することにより粒子の上にフィット<img alt="式12" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq12.jpg" /> 。もし<img alt="式10" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq10.jpg" />に対して<img alt="式13" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq13.jpg" />リニア表示され、誤差の範囲内で、原点を通過しない、粒度分布が広く、流体力学的半径が不十分に定義されますです。 </li><li>ストークス - アインシュタインの関係から平均流体力学的半径を計算します<img alt="式14" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq14.jpg" /> ここで、 <img alt="式15" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq15.jpg" />ボルツマン係数であり、 <img alt="式16" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq16.jpg" />絶対温度と<img alt="式17" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq17.jpg" />分散液の粘度に<img alt="式16" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq16.jpg" /> 。の標準偏差を伝播<img alt="式11" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq11.jpg" />に<img alt="式18" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq18.jpg" /> 。 </l私&gt; </ol></li><li>静的光散乱による粒子構造の決意<ol><li>キュベットを洗浄し、アセトン蒸気でガラス製品。シリンドリカルレンズの効果を最小にするために直径20mm以上のキュベットを使用します。 </li><li>フィルタ（200 nmのRCフィルタまたは小さい）ガラスバイアルに蒸留水の約20ミリリットルバイアルに精製された分散体の落下を転送します。製造プロセスから残存する不純物を除去するための試料調製のためにそれを使用する前に、10mlの水でフィルターを洗浄します。 </li><li>任意の周囲の光源に対してサンプルを確認してください。青色の色相が観察された場合、サンプルも濃縮される可能性があります。それに応じて希釈します。 </li><li>キュベットを濾過し、水で複数回洗浄することにより、バックグラウンドの水のサンプルを準備した後、キュベット、機器内のレーザの位置に応じて、適切なサンプル容量に埋めます。レーザーは、メニスカスから屈折されずにサンプルを通過しなければなりません。 </li><li> instrumのキャリブレーションENTトルエンサンプルを使用。 </li><li>利用可能な角度範囲全体にわたって水散乱（バックグラウンド）を測定します。 </li><li>好ましくは、いくつかの波長で利用可能な角度範囲にわたって試料からの散乱強度を測定します。前方散乱強度に正規化散乱パターンは、フォームファクタとして知られています。 </li><li>粒子構造が知られている場合、異なる波長で測定されたデータセット上のグローバルフィットを計算するために、適切なモデル式を使用します。 </li><li> （などFitIt！33）直接正則未知の粒子構造の使用、または、より一般的な間接的逆フーリエ変換のための粒子のおおよその分類（のみ球状粒子の場合）対距離分布関数の逆畳み込み23,24に関連して21,22ルーチンを変換タイプ。 </li><li>場合フィッティングまたは反転ルーチンが多分散を計算し、粒子径分布関数の推定値を提供しますインデックス（その平均値で割った分布の標準偏差）。 </li></ol></li></ol>広視野蛍光顕微鏡による3粒子追跡注：20℃で465±7 nmおよび405±7nmで流体力学的半径のトレーサーとマトリックス粒子が、それぞれ、粒子追跡のために使用しました。 <ol><li>試料調製<ol><li>二重蒸留水の既知量に凍結乾燥標識されていないミクロゲルの既知量を再分散することによって濃縮された行列のミクロゲル分散液を準備します。標識トレーサー粒子の小さな体積を追加します。 </li><li>顕微鏡における適切なトレーサーミクロゲル濃度を確認してください。トレーサー粒子トラックが取得中に交差確率が無視できるように十分に低いトレーサ濃度を有しながら、最適な濃度は、トラックの最大数の同時取得の間の妥協です。 </li><li>蒸発させて濃縮された分散液を調製オーブン内の水。蒸発前の試料の元の重量に分散体の重量を比較することにより、重量濃度を決定します。 </li></ol></li><li>データ収集と分析<ol><li>サンプルからのトレーサーと同時蛍光コレクションの励起に所望の倍率と絞りの適切な対物レンズを使用してください。この作業では、100X / 1.3 NA油浸対物レンズを使用しています。 </li><li>商業顕微鏡に収まるのxyzピエゾテーブル上に水分室を置きます。 </li><li>乾燥からサンプルを防ぐために、スリップ上に所望の濃度の水分室及びポリ（NIPAM）のピペット10μlの分散にプラズマ洗浄カバースリップを配置。 </li><li>蛍光色素の励起および発光スペクトルに応じて、励起のために適切なレーザーを使用し、適切にレーザーパワーを調整します。強度は、染料の速い光退色を避けるために十分に低いことが、でなければなりません正確な単一粒子の位置決めのために十分に強い、同じ時間（下記参照）。本研究では、561 nmのダイオード励起固体レーザーを使用し、すべての測定のために16ミリワット（ 約 0.5キロワットcm -2のサンプルで）でレーザパワーを一定に保ちます。 </li><li>均質なサンプル照明を得るために、ここで説明するクリティカル照明のセットアップを使用します。このために、カップルは、マルチモードファイバにレーザー（NA 0.22±0.02、0.6ミリメートルのコア径）は、順番にに出て、時間的に平均レーザースペックルをボルテクサーを用いた繊維を振ると、繊維が試料面に終了突出しています。 </li><li>カバースリップの後方反射からのz距離を校正し、わずかに目標を移動することにより、試料中に数マイクロメートルの焦点を合わせるとz補償器を使用して、z位置を固定します。これは、カバーガラスとの任意のインターフェイスの影響を回避することができます。 </li><li>蛍光シグナルの強度を、そのような露出時間として検出パラメータを調整します。この場合、EMCCDカメラを使用0.1秒の露光時間で、電子がモード50のゲインを乗じます。 </li><li>サンプルの異なる領域にマイクロゲルの平均二乗変位を計算するために十分な遅延時間を得るために、フレームの適切な数を持ついくつかの映画を取得します。本研究では、500または千フレームの取得フレーム番号を使用します。 </li><li>ガウシアンフィッティング25を用いて、各フレーム中の粒子を配置することによって、データを分析し、平均二乗変位を得るために適切な粒子追跡アルゴリズム26を使用しています。27の計算すべての映画の中ですべてのトラックを平均することにより値と標準偏差を意味します。から線形回帰によって長い遅延時間拡散係数を計算します<img alt="式19" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq19.jpg" />ここで、 <img alt="式20" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq20.jpg" />平均二乗変位、D平均拡散係数であり、遅れ時間をτ。 </li><li> EST（東部基準時異常拡散方程式から異常パラメータγを iMateの<img alt="式21" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq21.jpg" />対数スケールにデータを変換することによって、得<img alt="式22" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq22.jpg" /> 。異常パラメータ<img alt="式23" src="/files/ftp_upload/54419/54419eq23.jpg" />プロットの微分で与えられます。誘導体は、データ点の有限差分によって推定、または多項式関数によってデータ点を適合し、分析的に分化することができます。多項式の次数を増加させるためのフィット残差と残差ノルムをプロットすることにより多項式フィット機能の十分な程度を決定します。 </li><li>マイクロゲルマトリックスの異なる濃度に対して同じ手順を繰り返します。 </li></ol></li></ol>

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<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Neutrons%2C+X-rays+and+Light%3A+Scattering+Methods+Applied+to+Soft+Condensed+Matter%22">Neutrons, X-rays and Light: Scattering Methods Applied to Soft Condensed Matter</a>. Lindner, P., Zemb, T. , North Holland Delta Series. Amsterdam. (2002).</li>
</ol>

著者らは開示するものは何もない。

官能性コモノマーの少量の添加は、PNIPAMミクロゲル由来の粒子サイズおよび構造に大きな影響を持つことができます。同時小規模試験管重合は、このような変化を考慮するための良い方法であり、急速に必要に応じて反応をアップスケーリングするための目標粒径のための右の反応組成物を見つけるのに役立ちます。粒子の質量は、およそ例えばKPSなどの熱開始剤を分解し、重合温度に指数関数的に依存して20を使用しているので一つは、良好な再現性のために、反応器の内部に安定した正確な温度制御を確立する必要があります。一つは、このようなEVする反応混合物の、あまりにも暴力的な攪拌などのバッチ合成に関連する摂動を、最小限に抑える場合は従来のバッチ反応と非撹拌した反応からの最終粒子体積は、一般的によく一致していますアンアウト大きな反応器内の温度勾配、または開始期間中に反応温度が変化するように、開始剤溶液の過剰量を使用して。 動的光...

刺激応答性ポリ（N -isopropylacrylamide）（PNIPAM）マイクロゲル1,2は、さまざまなスマートアプリケーションでの電位に起因する過去20年間連続の関心を集めています。実証されたユースケースは、低分子量化合物と他の生物医学的用途の12のために切り替え可能なエマルジ ​​ョン安定剤3-8、マイクロレンズ9、細胞培養簡単細胞収穫10,11のための基質、およびスマート担体を含みます。ビューの基礎研究の観点から、これらの粒子は、コロイドの相互作用13-15およびポリマー-溶媒相互作用16-18として被験体を調査するために有用であることが証明されています。 任意のアプリケーションでPNIPAMミクロゲルおよびそれらの誘導体の使用の成功は、典型的には、粒度分布の平均粒径と幅に関する知識を必要とします。 PNIPAMマイクロを含む実験結果の正しい解釈のためのゲルは、官能性コモノマーの影響を受けることができる粒子構造は、知らなければなりません。動的および静的光散乱（DLSそれぞれSLSは、）は、これらの方法は、高速で使用するのが比較的容易であるため、この情報を取得するための一意に適しています。そして彼らは彼らのネイティブ環境（分散）で非侵襲的に粒子特性を調べます。 DLSおよびSLSはまた、顕微鏡法のための典型的な小さなサンプルサイズから生じるバイアスを回避する粒子の膨大な数のデータを収集します。したがって、この研究の最初の目的は、コロイド特性評価への新たな実務家のための光散乱に関するグッドプラクティスを導入することです。 一般的に、沈殿重合は、実験室規模で行われ、特定の粒子特性のための右の反応条件を見出すことは面倒であると合成の多くの繰り返しを必要とすることができます。大きなバッチ合成とは対照的に、非撹拌沈殿重合19,20は、ARであります異なる反応体組成物のバッチは、狭いサイズ分布の粒子を得、同時に重合することができるAPID手順。同時重合実験変動を最小限にし、大きな出力が正しい反応条件は、反応をア​​ップスケーリングするための高速見つけることができることを意味します。したがって、私たちの第二の目的は、プロトタイピングで、製品を大量に必要としないアプリケーションで非撹拌沈殿重合の有用性を実証することです。 合成と特性評価のさまざまな側面は​​、コロイドの相互作用の研究における蛍光標識されたPNIPAMマイクロゲルの応用例で一緒に来ます。ここでは、広いマトリックス濃度範囲にわたって非標識行列ミクロゲルの分散液中の標識トレーサーのミクロゲルの拡散を調査し、濃縮コロイド分散液中のケージの効果を解決するために、高精度の単一粒子追跡を使用します。広視野蛍光顕微鏡法は、FO適していますrをそれとして、この目的は、潜在的に異なるマトリックス種の多数の中から、いくつかのトレーサー分子の特定の動作を特徴づけることができます。これは、システムのアンサンブル平均特性を測定するため、大規模なシステムでは、プローブ粒子の数が少ないの問題を解決することができないようなDLS、SLSおよびレオロジーなどの技術とは対照的です。また、この具体例では、従来の光散乱法は、任意の標準的な分析を無効に強い多重散乱をもたらす高粒子濃度に起因利用することができません。自動データ処理及び統計的方法の使用は、大きなサンプルサイズにわたって平均単一粒子追跡のために、全体的なシステム挙動の分析を可能にします。

<table><tbody><tr><td>アセトン</td><td>VWRの化学薬品</td><td>KRAF13455</td><td></td></tr><tr><td>Bisacrylamid</td><td>AppliChem</td><td>A3636</td><td></td></tr><tr><td>n-ヘキサン</td><td>Merck</td><td>104374</td><td></td></tr><tr><td>N-イソプロピルアクリルアミド</td><td>フィッシャー</td><td>n-ヘキサンから再結晶した</td>科学<td>的なAC412785000</td></tr> メタ<tr><td>クリロキシエチルチオカルバモイルローダミンB</td><td>Polysciences</td><td>23591</td><td></td></tr><tr><td>カリウムperoxodisulfate</td><td>Merck</td><td>105091</td><td></td></tr><tr><td>シリコーンオイル 47 V 350</td><td>VWR 化学薬品</td><td>83851</td><td></td></tr><tr><td>トルエン</td><td>Σ Aldrich</td><td>244511</td><td></td></tr><tr><td>F12 冷蔵/加熱循環器</td><td>Julabo</td><td>9116612</td><td></td></tr><tr><td>顕微鏡</td><td>オリンパス</td><td>IX83</td><td></td></tr><tr><td>XY(Z) ピエゾシステム</td><td>Physik Instrumente</td><td>P-545.3R7</td><td></td></tr><tr><td>100X油浸対物レンズ</td><td>オリンパス</td><td>UPLSAPO</td><td></td></tr><tr><td>クワッドラインビームスプリ</td><td>ッターAHF Analysentechnik</td><td>F68-556T</td><td></td></tr><tr><td>コボルトジャイブ150レーザー</td><td>コボルト</td><td>0561-04-01-0150-300</td><td></td></tr>マルチ<tr><td>モード</td><td>ファイバーThorlabs</td><td>UM22-600</td><td></td></tr><tr><td>iXONウルトラ897EMCCDカメラ</td><td>Andor</td><td>DU-897U-CS0-BV</td><td></td></tr><tr><td>レーザーゴニオメーター</td><td>SLS Systemtechnik</td><td>Mark III</td><td></td></tr><tr><td>CF40 クライオコンパクトサーキュレーター</td><td>Julabo</td><td>9400340</td><td></td></tr><tr><td>レーザーゴニオメーターシステム&nbsp;</td><td>ALV GmbH</td><td>ALV / CGS-8F</td><td></td></tr><tr><td>マルチタウコレテーター</td><td>ALV GmbH</td><td>ALV-7004</td><td></td></tr><tr><td>光散乱電子</td><td>ALV GmbH</td><td>ALV/LSE 5004</td><td></td></tr><tr><td>フォトンカウンティングモジュール</td><td>PerkinElmer</td><td>SPCM-CD2969</td><td>擬似相互相関モードの2ユニット</td></tr><tr><td>633nm HeNeレーザー</td><td>JDS 単相</td><td>1145P</td><td></td></tr><tr><td>F32 冷蔵/加熱サーキュレーター</td><td>Julabo</td><td>9312632</td><td></td></tr></tbody></table>

制御された合成および均一性の高いポリの蛍光トラッキング（<em&gt; n</em&gt; -isopropylacrylamide）ミクロゲル

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

刺激応答性ポリ（N -isopropylacrylamide）（PNIPAM）マイクロゲルは、様々な将来の実用的なアプリケーションを持っており、基礎研究に使用しています。本研究では、迅速な非撹拌沈殿重合法によってチューニングミクロゲルサイズのためのショーケースとしての蛍光標識したPNIPAMマイクロゲルを追跡する単一粒子を使用しています。このアプローチは、新しい反応組成物および条件を試作するため、または製品を大量に必要としないアプリケーションに適しています。動的および静的光散乱によってミクロゲル合成、粒子サイズ及び構造決意は、プロトコルに詳述されています。官能性コモノマーの添加は、粒子の核生成及び構造に大きな影響を持つことができることが示されています。広視野蛍光顕微鏡による単一粒子追跡を容易にすることによって調査されないシステム、非標識ミクロゲルの濃縮マトリックス中の標識トレーサーマイクロゲルの拡散の調査を可能にしますこのような動的光散乱などの他の方法。

バッチ内PNIPAMミクロゲル粒子の数、および、最終的な粒子の体積は、チオカルバモイルローダミンBは、バッチ内の粒子数密度を減少させることによって、核形成に影響を与える核形成段階20疎水性コモノマー色素メタクリロキシエチル中に早期反応で決定されます。二つの異なる初期NIPAM濃度について粒子濃度の低下は、図1に示すように、増加染料濃度の折り畳まれた状態での平均最終粒体積の増加として見ることができる。体積の増加は、疎水性コモノマー色素に起因することができます粒子濃度を減少させ、最終粒子の体積を増加させる、早期の反応時間でミクロゲル核の凝集を促進します。 成功のDLS measuremenからの結果TSは、図2に示されている。Q ...

非撹拌沈殿重合は、狭いサイズ分布の刺激応答性ポリ（N -isopropylacrylamide）ミクロゲルの合成への迅速な、再現性のプロトタイピング手法を提供します。このプロトコル合成では、光散乱特性評価および広視野顕微鏡のセットアップでこれらのミクロゲルの単一粒子蛍光追跡が実証されています。

制御された合成および均一性の高いポリの蛍光トラッキング（<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide）ミクロゲル

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

本研究の全体的な目的は、ガラス転移近傍における様々な粒子密度の分散液中における、ソフトコロイド粒子のダイナミックな挙動と相互作用を調査することである。マイクロゲルは、環境に応じてサイズ、形状、および移動度を適応させることができるソフトな物体である。剛体コロイド粒子とは異なり、ソフトマイクロゲルの挙動に関しては、まだ多くの未解明な疑問点が存在している。広視野蛍光顕微鏡の主な利点は、単一のマイクロゲルを高精度に局在化させ、C2内でのその運動を直接追跡し、拡散量を分析できることです。高密度システムにおける単一マイクロゲルのダイナミクスを調査するには、少数のマイクロゲルのみを蛍光標識する必要があります。非攪拌沈殿重合を用いることで、標識マイクロゲルと非標識マイクロゲルのサイズを容易に一致させることができ、反応条件を変えたマイクロゲルの並行合成が可能になります。動的光散乱法により、数ナノメートルの精度でマイクロゲルの平均流体力学的半径を測定できます。還流凝縮器、撹拌機、およびゴムセプタムを備えた500 mLの三口丸底フラスコに、ろ過した二回蒸留水245 mLを入れ、そこにNIPAM 1.8 gとBIS 24 mgを溶解させます。セプタムを通して、温度計と窒素導入用の120 mmのニードルを挿入します。攪拌しながら、溶液を60 °Cまで加熱します。次に、窒素で40分間パージして、溶液から脱酸素します。同時に、155 mgの過硫酸カリウム（KPS）を5 mLのろ過済み二回蒸留水に溶解させて開始剤溶液を調製し、窒素をバブリングして酸素を除去します。次に、シリンジを窒素で洗浄し、5 mLのKPS溶液全量を、120 mmの針を装着して窒素洗浄したシリンジに移します。窒素導入用の針を3口フラスコ内の溶液面より上に上げ、KPS溶液をゴムセプタムを通じて速やかにリアクター内に注入します。窒素気流下、60 °Cで緩やかに撹拌しながら、1時間重合を進行させます。ブフナー漏斗とろ紙を用いて高温の反応溶液をろ過し、大きな凝集物を除去します。分散液を冷却した後、257,000 ×g で40分間の遠心分離と再分散を3回繰り返します。最後に、沈殿物を最小限の二重蒸留水で再分散させ、保存のために分散液を凍結乾燥させます。ガラス容器に NIPAM 257.7 mg、BIS 3.5 mg、およびメタクリロキシエチルチオカルバモイルローダミンB染料 1.5 mgを量り取り、ろ過した二重蒸留水 10 mLを加えます。染料を含まない同一の溶液を別のガラス容器に調製します。染料溶液を15分間超音波処理し、染料を水に溶解させます。染料を含むモノマー溶液を段階的に希釈し、濃度系列を調製します。ここでは、0.02から0.1 mmol/Lの濃度範囲の染料を使用します。次に、8.4 mgのKPSを10 mLのろ過済み二回

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Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

この研究は、光重合沈殿反応によるポリ(エチレングリコール)(PEG)マイクロゲルの形成について説明しています。PEG分子量を大きくすると、マイクロゲルの直径と膨潤率が増加しました。PEGマイクロゲル沈殿反応への単純な適応は、薬物送達媒体および組織工学足場としてのマイクロゲルの将来の応用のために探求されています。...

沈殿形成ポリエチレングリコールマイクロゲルの特性は、反応物の分子量によって制御されます

当研究室では、より良い細胞機能に組織の硬さを調節する効果を理解するためにDNA架橋ポリアクリルアミドハイドロゲル、動的なヒドロゲル系を開発しました。ここでは、これらのヒドロゲルを調製するための回路図、説明、およびプロトコルを提供する。...

DNA架橋ポリアクリルアミドハイドロゲルの調製

私たちは、過飽和NIPAAmモノマー溶液の相分離に基づいて明確に区画化された構造を持つ、完全に同じ基材であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAAm)で構成されるヤヌスマイクロハイドロゲルを合成するためのプロトコルを提示します。合成されたヤヌスマイクロヒドロゲルは、異方性熱応答性、有機親和性/親水性ローディング能力などのユニークな特性を示します。...

ポリの合成（<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide）異方性熱応答性および有機性/親水性ローディング機能のためのヤヌスMicrohydrogels

グラコモノマーの調製、共重合、および後修飾からなるRAFTベースの蛍光糖高分子の効率的な3段階合成が実証されています。このプロトコールは、所望の構造を有するRAFTベースの統計的糖高分子を調製するために使用できます。...

RAFT制御重合によるトライ成分蛍光グリコの容易かつ効率的な準備

単一分子レベルでの環状ポリマーの拡散運動の合成と特性評価のためのプロトコルが提示されています。...

単一分子レベルでの環状ポリマーの合成と溶融状態におけるそれらの拡散運動のキャラクタリゼーション

この原稿では、化学反応を伴わない温度誘導エマルジョンによる磁気感熱性ミクロゲルの調製について説明します。これらの感受性ミクロゲルは、磁気的および熱的に誘発される薬物放出における潜在的な使用のためにポリ（ N-イソプロピルアクリルアミド ）（PNIPAAm）、ポリエチレンイミン（PEI）およびFe 3 O 4 -NH 2ナノ粒子を混合することによって合成された。...

磁気および感熱性ポリ（<em&gt; N</em&gt; - イソプロピルアクリルアミド）ベースのミクロゲル

発達における集団細胞移動、創傷治癒、癌転移は、多くの場合、成長因子またはシグナル伝達分子の勾配によって導かれる。ここでは、トラクション顕微鏡とマイクロ流体システムを組み合わせた実験システムと、生化学的勾配下での集団移動の仕組みを定量化する方法のデモンストレーションを行います。...

化学的集団移動のためのマイクロ流体学と統合された牽引顕微鏡

ナノゲルは、生物製剤の送達のための優れた汎用性の高いナノ粒子プラットフォームです。タンパク質ベースのペイロードをカプセル化できる刺激応答性ポリ(エチレン)グリコールベースの高分子ナノゲルを、水性条件下でのワンステップ架橋コナノ重合戦略を使用して合成しました。これらの新規ナノ粒子の最適な作製と特性評価について、以下で紹介します。...

水性ワンステップ架橋法とコナノ重合法による刺激応答性ナノゲルの合成

相補的な反応性基を有するミクロゲルロッドは、水溶液中で相互連結する能力を有するマイクロフルイディクスを介して製造される。異方性ミクロゲルは、球形ベースのシステムと比較して、より大きな細孔を有する安定した構築物に詰まりそして相互連結する。GRGDS-PCで修飾されたミクロゲルは、細胞培養に使用できるマクロポーラス3Dコンストラクトを形成します。...

ミクロゲルロッドからの連結マクロポーラス3D足場

このプロトコルは、様々な再生医療用途に使用することができる微多孔性アニール粒子足場のためのミクロゲルビルディングブロックを合成するための一連の方法を記載している。...

微多孔性アニール粒子足場用ミクロゲルビルディングブロックのマイクロ流体合成

ここでは、外液相を必要とせずに、無細胞タンパク質合成反応をマクロスケールのヒドロゲルマトリックスに組み込むための2つのプロトコルを紹介します。...

マクロスケールハイドロゲルへの無細胞タンパク質合成反応の埋め込み法

学ぶ、蛍光顕微鏡を用いてポリ(N-isopropylacrylamide)ミクロゲルの動的挙動と拡散特性を解析する方法。制御された合成と単一粒子追跡により、高密度系におけるソフトコロイド粒子の挙動を明らかにする。

制御された合成および均一性の高いポリの蛍光トラッキング（

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