Method Article

직접 형광 이미징을 사용하여 나노 입자 - 고분자 복합 재료의 고급 성분 분석

DOI:

10.3791/54178

⸱

July 19th, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemistry, Imperial College London, 2Department of Medical Physics and Biomedical Engineering, University College London, 3Department of Chemistry, University College London

In This Article

Summary

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여기에서는 스웰 캡슐화를 통해 나노 입자가 고분자 호스트 매트릭스에 혼입되는 것을 모니터링하는 신뢰할 수 있는 방법을 제시합니다. 우리는 카드뮴 셀레나이드 양자점의 표면 농도가 단면 형광 이미징을 통해 정확하게 시각화될 수 있음을 보여줍니다.

Abstract

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고분자-나노 입자 복합체의 제조는 많은 기능성 재료의 개발에서 매우 중요합니다. 이러한 물질의 정확한 조성을 식별하는 것은 특히 활성 성분의 표면 농도가 물질의 활성을 결정하는 표면 촉매의 설계에서 필수적입니다. 나노 입자를 활용하는 항균 재료는 이 기술의 특별한 초점입니다. 최근에는 항균 나노 입자를 숙주 고분자 매트릭스에 삽입하는 기술로 팽창 캡슐화가 부상했습니다. 스웰 캡슐화(Swell encapsulation)는 이러한 물질의 활성 부위 역할을 하는 물질의 외부 표면에 혼입을 국지화할 수 있는 이점을 제공합니다. 그러나 이러한 나노 입자 흡수를 정량화하는 것은 어렵습니다. 이전 연구에서는 항균 활성과 활성 성분의 표면 농도 사이의 연관성을 조사했지만 이를 직접 시각화하지는 않았습니다. 여기에서는 스웰 캡슐화(swell encapsulation)를 통해 나노 입자가 고분자 호스트 매트릭스에 혼입되는 것을 모니터링하는 신뢰할 수 있는 방법을 보여줍니다. 우리는 CdSe/ZnS 나노 입자의 표면 농도가 단면 형광 이미징을 통해 정확하게 시각화될 수 있음을 보여줍니다. 이 방법을 사용하면 팽창 캡슐화를 통한 나노 입자의 흡수를 정량화하고 캡슐화된 입자의 표면 농도를 측정할 수 있으며, 이는 기능성 물질의 활성을 최적화하는 데 중요합니다.

Introduction

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나노 물질의 응용 프로그램이 긴 새로운 기술에 대한 관심을 증가의 영역을 역임했다. 1-3이 화장품, 의류, 포장 및 전자 제품을 포함한 일상 항목에서 나노 입자의 성장 사용을 포함하고있다. 4-6 나노 입자를 사용하는 방향으로 주요 드라이브 기능성 물질의 입자 크기의 변화에 의해 튜닝 특성 능력 이외에 재료 그들의 높은 반응성 상대로부터 유래한다. 7 한 다른 이점은 같은 호스트 매트릭스에 중요한 특성을 도입하기 쉽게 복합 재료를 형성 할 수있는 능력이다 촉매 기능, 재료 강화 및 전기적 특성의 조정. 8-12

나노 입자 고분자 복합 재료 기술의 범위를 통해 달성 될 수 있고, 간단한있는 호스트 매트릭스의 제조 동안에 원하는 나노 직접 통합이다. (13, 14)이 R나노 입자에 걸쳐 재료의 균일 한 간격이 균일 한 재료 esults. 그러나 대부분의 응용 프로그램은 나노 복합 재료의 외부 인터페이스에 존재하는 활성 물질을 필요로한다. 재료의 벌크를 통해 많은 나노 폐기물이있는 한 결과, 직접 혼입 때때로 값 비싼 나노 물질의 효율적인 이용을 초래하지 않는다. (15, 16)를 직접 결합을 달성하기 위해, ....

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Protocol

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의 CdSe /의 ZnS 코어 / 쉘 양자 점의 1. 준비

  1. 트리 옥틸 포스 핀의 제조 (TOP) -se 솔루션
    1. (8 ㎖를 일반적으로 0.4 g이 TOP 10 ㎖에 용해, 반응에 따라 필요) 질소 하에서 또는 글러브 박스에서 쉬 렌크 플라스크에 TOP에 셀레늄의 적절한 양을 혼합하여 TOP에 셀레늄의 0.5 M 용액을 준비합니다.
    2. 상단 셀레늄 복잡 회색 용액 결과 1 시간 동안 선생을 용해 혼합물을 교반한다.
    3. 이 솔루션은 동결 펌프 - 해동 5 회 탈기 한 후되어 있는지 확인합니다. 얻어진 원액 3 개월 동안 질소하에 저장 될 수있다.
  2. 의 CdSe 코어의 제조
    1. 카드뮴 산화물 (51 ㎎, 0.4 밀리몰), TOP 옥사이드 (3.7 g, 9.6 밀리몰)를 달아, 헥사 데실 (1.93 g, 8 mmol) 및 1- dodecylphosphonic 산 (0.22 g, 0.88 mmol) 및 세 경부에 결합 (250) ml의 둥근 바닥 플라스크. 교반 막대를 추가합니다.
    2. 격막 및 확인과 닫기를 두 목세 번째는 긴 환류 응축기 및 질소 / 진공 쉬 렌크 라인에 부착된다. 혼합물에 직접 하나 격막을 통해 가....

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Results

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양자점은 약 600 nm의 람다 최대로 적색의 형광을 나타냈다. 22,28 적색 발광 크기 치수 강한 한정 체제 내에 양자로드하여 여기자의 제한 때문이었다. 리 등이. 양자 봉 들면 발광 변화의 폭 또는로드의 길이 중 하나의 증가와 에너지를 낮추는 것으로 나타났다. 그들은 상기 발광은 주로로드의 폭이 강한 한정 체제에서와 같이 해당 소재의 보어 반지름보다 작은, 특히, 매우 긴 경우에도 중요한 역할을하는 측면 협착에 의해 결정된 것으로 나타났다. 29 투과 전자 현미경 (TEM) 이미지가 양자점의 긴 형상 (종횡비 ~ 2.5)을 나타낸다. 양자점의 평균 길이는 2.1 나노 미터 (N = 200) (그림 1) ± nm의 12.6 것으로 나타났다. 양자점 솔루션은 최대 3m 위해 냉장에서 안정onths. 양자점의 저배율 이미지가 부가 정보로 제공된다 (SI - 1).

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Discussion

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단면 형광 이미징을 통해 팽창 캡슐화 중에 나노입자를 직접 시각화할 수 있습니다. 캡슐화의 동역학이 나타났으며, 높은 나노입자 표면 농도를 향한 추진력이 입증되었습니다. 나노입자 혼입 정도는 팽창 캡슐화 시간(섹션 2.3에 설명됨)에 따라 달라지는 것으로 나타났으며, 이 시간이 연장됨에 따라 혼입된 나노입자의 총량이 증가하며, 폴리머 샘플을 사용하는 경우 입자 농도가 표면에 국한됩니다. 나노입자 용액의 농도 변화(섹션 2.2에 설명된 최대 3× 희석)는 캡슐화된 입자의 양에 거의 변화가 없음을 나타냅니다. 사용된 입자(CdSe QD, Ø - 12.6 ± 2.1 nm)의 팽창 캡슐화 거동은 또한 유사한 크기의 입자(이산화티타늄, Ø - 13.1 ± 5.6 nm)와 유사한 것으로 나타났으며,22 이는 팽창 캡슐화 동역학을 추가로 조사하기 위한 귀중한 도구로서 이 기술의 잠재적 사용을 보여줍니다. 이러한 실험에서 관찰된 팽창 캡슐화 속도는 나노 입자 크기에 민감한 것으로 상상되므로 크기 변화로 인해 캡슐화 속도가 .......

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Disclosures

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저자는 공개할 것이 없습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

C.R.C.는 Ramsay Memorial Trust의 자금 지원에 감사드립니다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
폴리디메틸실록산 시트NuSil-MedicalGrade
OleylamineSigma AldrichO7805Technical Grade
TrioctylphosphineSigma Aldrich117854Technical Grade
Trioctylphosphine OxideSigma Aldrich346187Technical Grade
1-OctadeceneSigma Aldrich Ø806기술 등급
디 에틸 디티 오 카르 바 메이트시그마 알드리치329703-
올레산시그마 알드리치364525기술 등급
트리 에틸 아민 시그마 알드리치471283-
카드뮴 산화물알파 아이사르33235-
헥사데실아민알파 아이사르B22459기술 등급
1- Dodecylphosphonic acidAlfa AesarH26259-Selenium
powderAcros19807-
클로로포름시그마 Aldrich
366919-n-Hexane시그마 Aldrich208752-
현미경 슬라이드VWR631-0137두께 번호 1
아연

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pumera, M. Graphene-based nanomaterials and their electrochemistry. Chem. Soc. Rev. 39 (11), 4146-4157 (2010).
  2. Zhang, Q., Uchaker, E., Candelaria, S. L., Cao, G. Nanomaterials for energy conversion and storage. Chem. Soc. Rev. 42 (7), 3127-3171 (2013).
  3. Tong, H., Ouyang, S....

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