Name: Nanosponge Tunability 크기와 가교 밀도 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-04T11:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 15 s
Description: 배우세요 나노스펀지 합성법으로 크기와 가교 밀도를 정밀하게 조절하는 방법을. 이 기술은 약물 전달 시스템을 위한 나노입자 설계에 필수적인 통찰을 제공합니다.

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LK는 국립 과학 재단 대학원 연구 친교 프로그램 (DGE-1445197)와 밴 더 빌 트 대학 화학 부서에서 자금에 대 한 감사. LK와 EH 오시리스 가장 악기 (NSF EPS 1004083)에 대 한 자금 지원을 감사 하 고 싶습니다.

1. AVL의 종합 및 특성화
<ol>
	<li>2 넥 500mL 둥근 바닥 플라스크(Flask 1) 안에 마그네틱 교반 막대를 놓고 적절한 크기의 고무 격막과 강철 와이어로 밀봉합니다. 흡입 바늘과 격막의 열린 배출 바늘을 통해 연결된 질소 가스로 플라스크를 정화하여 플라스크를 화염 건조하고 부탄 화염 토치를 사용하여 표면을 따라 화염을 움직여 플라스크 외부를 부드럽게 가열합니다.
	<ol>
		<li>플라스크 내부를 흐리게 하는 수분이 보이지 않을 때까지 표면을 가로질러 화염을 실행하여 전체 플라스크를 계속 가열합니다. 화염을 제거하고 플라스크를 실온으로 냉각시키면서 반응 전반에 걸쳐 질소 흐름을 계속합니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>30mL 주사기를 통해 156.25mL의 무수 테트라하이드로푸란(THF)을 Flask 1에 추가합니다. 드라이 아이스/아세톤 수조로 플라스크 1에서 -78 °C까지 냉각합니다. 반응 전반에 걸쳐 온도계로 온도를 모니터링하고 -78 °C를 유지하기 위해 필요에 따라 드라이아이스를 추가합니다. 부드러운 소용돌이를 만들기 위해 자기 교반 플레이트를 사용하여 자기 교반 막대를 교반하기 시작합니다.</li>
	<li>5 mL 주사기를 통해 N,N-디이소프로필에틸아민(DIPA)(3.30 mL, 2.3 x 10-2 mol)을 첨가한 다음 바늘 잠금 장치와 금속 바늘이 장착된 10 mL 유리 주사기를 통해 2.5 M n-부틸리튬(9.34 mL, 2.3 x 10-2 mol)을 플라스크 1에 적가합니다. -78 °C에서 15분 동안 마그네틱 교반 플레이트를 사용하여 계속 저어줍니다.</li>
	<li>아르곤 가스(1.1단계에서 설명)로 화염 건조하고 퍼지(질소 가스로 1.1단계에서 설명) 100mL 둥근 바닥 플라스크(플라스크 2)로 퍼지합니다. 플라스크가 만질 수 있을 만큼 충분히 식으면 아르곤 가스 주입구와 배출구를 동시에 제거합니다. 30mL 주사기를 통해 56mL의 무수 THF를 추가하고 5mL 주사기를 통해 δ-발레로락톤(VL)(1.97mL, 2.1 x 10-2mol)을 추가합니다.</li>
	<li>마그네틱 교반 막대 를 통해 계속 저어주면서 45분 동안 작은 캐뉼라를 통해 플라스크 2의 용액을 플라스크 1에 추가합니다. 플라스크 2가 비워지면 캐뉼라를 제거하고 플라스크 1이 -15°C에서 78분 동안 계속 저어주도록 합니다.</li>
	<li>아르곤 가스(질소 가스로 1.1단계에서 설명)로 화염 건조하고 퍼지합니다(질소 가스로 1.1단계에서 설명). 플라스크가 만질 수 있을 만큼 충분히 냉각되면 아르곤 가스 입구와 출구를 동시에 제거하여 플라스크 내부의 양압을 유지합니다. 5mL 주사기를 통해 앨리 브로마이드(2.02mL, 2.3 x 10-2 mol)와 헥사메티포스포라미드(HMPA)(4.43 mL, 2.5 x 10-2 mol)를 각각 추가합니다.</li>
	<li>작은 캐뉼러를 통해 Flask 3을 Flask 1에 드롭으로 추가합니다. 플라스크 3이 비워지면 캐뉼라를 제거합니다.
	<ol>
		<li>국자와 플라스틱 컵을 사용하여 Flask 1을 담근 드라이 아이스/아세톤 수조에서 가능한 한 많은 드라이 아이스와 차가운 아세톤을 제거합니다. 실온 아세톤으로 교체하여 수조를 -40°C로 올리고 온도를 모니터링하면서 플라스크 1이 2시간 동안 계속 저어지도록 합니다. 온도가 -40 °C 이상으로 올라가면 드라이아이스 몇 조각을 넣어 아세톤을 식힙니다.</li>
		<li>차가운 아세톤과 드라이아이스를 제거하여 -10°C까지 예열하고 실온 아세톤으로 교체합니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Flask 1에서 격막을 제거하고 150mL 포화 염화암모늄 용액으로 반응을 냉각하면서 마그네틱 교반 막대를 통해 교반합니다. 플라스크 1을 -20°C의 냉동고에 하룻밤 동안 보관합니다.</li>
	<li>냉동실에서 플라스크 1을 꺼내 실온으로 데우십시오. Flask 1의 용액을 500mL 분리 깔때기에 붓습니다.</li>
	<li>50mL 디클로로메탄(DCM)을 첨가하고 분리 깔때기를 덮고 DCM과 수성/THF 혼합물을 혼합하여 생성물을 유기층으로 추출하도록 부드럽게 흔듭니다. 분리 깔때기 마개를 열어 적절한 크기의 마그네틱 교반 막대가 들어 있는 500mL 비커에 유기층을 모으고 따로 보관합니다. 두 번 반복합니다.</li>
	<li>모든 유기물을 동일한 비커에 모으고 용액에 첨가할 때 황산마그네슘이 더 이상 뭉치지 않을 때까지 자기 교반 플레이트를 사용하여 황산마그네슘(잔류 물 제거를 위해)을 저어줍니다. 수성 폐기물은 버리십시오.</li>
	<li>유리 깔때기 내부의 여과지를 사용하여 유기 제품 용액에서 황산 마그네슘 고형분을 제거하고 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 유기물을 수집합니다. 여과지와 고체 황산마그네슘을 과도한 DCM으로 헹구어 모든 제품이 수집되었는지 확인합니다.</li>
	<li>30°C에서 가열하고 물 흡입기를 진공 공급원으로 사용하면서 회전 증발로 제품에서 용제를 제거합니다.</li>
	<li>실리카겔을 고정상으로 사용하여 컬럼 크로마토그래피10으로 조곱을 정제하고 1 컬럼 부피(CV)에 대해 3% 에틸 아세테이트/헥산으로 시작하여 5CV에 걸쳐 29% 에틸 아세테이트/헥산으로 그래디언트를 증가시킵니다. 16 x 150mm2 붕규산 유리관에 분획을 수집합니다.</li>
	<li>20% 에틸 아세테이트/헥산을 용리액으로 사용하여 박층 크로마토그래피를 수행하여 생성물 분획을 측정합니다.</li>
	<li>모든 제품 분획을 적절한 크기의 둥근 바닥 플라스크에 결합하고 40°C에서 회전 증발을 사용하여 용매를 제거합니다. 미리 계량된 제품 바이알로 옮기고 0.05torr의 고진공 아래에 두어 순수한 AVL을 얻습니다. 1H NMR11 (CDCl3, 400 MHz)로 제품을 특성화합니다 : δ 5.75 (m, 1H), 5.06 (m, 2H), 4.26 (m, 2H), 2.54 (m, 3H), 2.28 (m, 1H), 2.03 (m, 1H), 1.87 (m, 1H), 1.54 (m, 1H). 수율 : 2.07g (70.56 %).</li>
</ol>
2. VL- co- AVL의 합성 및 특성화
<ol>
	<li>질소 가스로 화염 건조 및 퍼지, 자석 교반 막대와 격막이 장착된 25mL 원형 바닥 플라스크.
	<ol>
		<li>흡입 바늘과 격막의 열린 배출 바늘을 통해 연결된 질소 가스로 플라스크를 정화하여 플라스크를 화염 건조하고 부탄 화염 토치를 사용하여 표면을 따라 화염을 움직여 플라스크 외부를 부드럽게 가열합니다.</li>
		<li>플라스크 내부를 흐리게 하는 수분이 보이지 않을 때까지 표면을 가로질러 화염을 실행하여 전체 플라스크를 계속 가열합니다. 화염을 제거하고 플라스크를 실온으로 냉각시키면서 반응 전반에 걸쳐 질소 흐름을 계속합니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>둥근 바닥에서 격막을 빠르게 제거하고 주걱을 사용하여 플라스크 맨 아래에 주석 (II) 트리 플레이트(2.5 mg, 5.9 x 10-6 mol)를 추가합니다. 중격을 교체합니다.</li>
	<li>100 μL 마이크로 주사기를 통해 3-methyl-1-butanol(72.6 μL, 6.6 x 10-3 mol)을 순차적으로 추가하고 2 mL 주사기를 통해 1.33 mL 무수 DCM을 순차적으로 추가합니다. 마그네틱 교반 플레이트를 통해 10분 동안 저어줍니다.</li>
	<li>주사기를 통해 AVL(0.48 mL, 3.7 x 10-3 mol) 및 VL(1.37 mL, 1.4 x 10-2 mol)을 순차적으로 첨가합니다. 18 - 20 h. 동안 계속 저어줍니다.
	참고: 최종 공중합체의 AVL 및 VL 비율은 이 단계에서 화학량론에 의해 변경될 수 있습니다.</li>
	<li>~5mL 메탄올(MeOH)을 첨가하여 반응을 담금질합니다. ~100mg 고체 지지 주석 제거제를 넣고 2시간 동안 저어줍니다. 중력 여과로 필터링하여 고체를 제거합니다.</li>
	<li>물 흡입기를 진공 공급원으로 사용하여 회전 증발 하에서 용매를 제거하면서 용액이 점성이 될 때까지 30°C에서 가열합니다. 용액을 500mL의 차가운 MeOH(드라이아이스로 최소 1시간 동안 냉각)에 적가하여 흰색 고체 플레이크를 생성합니다. 진공 여과를 통해 용액을 여과지가 있는 프릿 유리 디스크가 들어 있는 깔때기로 여과하여 solid. 
	참고: 침전으로 인해 여과지를 통과하는 흐린 상등액 또는 미세한 분말이 생성되면 제품 용액이 너무 희석됩니다. 모든 상등액 용매는 용액이 점성이 될 때까지 30°C에서 가열하면서 물 흡입기를 진공 공급원으로 하여 회전 증발로 제거한 다음 다시 침전을 수행해야 합니다.</li>
	<li>고체 제품을 주걱을 통해 미리 계량된 바이알로 옮기고 0.05torr의 높은 진공 압력으로 밤새 건조시켜 흰색의 벗겨지기 쉬운 고체를 수집합니다.</li>
	<li>1H NMR11 (CDCl3, 400 MHz)로 중합체를 특성화합니다 : δ 5.71 (m, 1H), 5.03 (t, 2H), 4.08 (m, 4H), 3.65 (t, 2H), 2.15 - 2.50 (m, 5H), 1.47-1.78 (m, 9H), 0.91 (d, 6H).AVL의 81.42 % VL, 18.58 % AVL, 2,940 g / mol, 578 g / mol 반복 단위. 수율 : 1.43g, (73.43 %).</li>
</ol>
3. 에폭시-발레로락톤(EVL) 공중합체 단위를 생산하기 위한 중합 후 에폭시화
<ol>
	<li>VL-co-AVL 공중합체(500 mg, 1.7 x 10-4 mol, 2,940 g/mol)를 마그네틱 교반 막대가 있는 6-드램 바이알에 추가합니다. 바이알과 와류에 6.15mL의 무수 DCM을 첨가하여 폴리머를 가용화합니다.</li>
	<li>두 번째 6-드람 바이알에 메타-클로로퍼옥시벤조산(mCPBA)(74.53 mg, 4.3 x 10-4 mol)을 추가합니다. mCPBA가 완전히 용해될 때까지 6.15mL의 무수 DCM과 와류를 추가합니다. 
	참고: 알릴과 에폭사이드의 전환 비율은 이 단계에서 화학량론을 변경하여 변경할 수 있습니다. 용매의 최종 알릴 농도는 0.065M이어야 합니다.</li>
	<li>mCPBA 솔루션을 VL-AVL 솔루션으로 이전합니다. 반응을 덮고 플라스틱 파라핀 필름으로 덮습니다. 48시간 동안 저어줍니다.</li>
	<li>반응 혼합물을 50mL 분리 깔때기로 옮깁니다. 15mL의 포화 중탄산나트륨을 넣고 분리 깔때기를 덮고 부드럽게 흔들어 섞습니다. 생성물을 포함하는 유기층을 적절한 크기의 마그네틱 교반 막대(제품 플라스크)가 있는 50mL 삼각 플라스크에 수집합니다.
	<ol>
		<li>분리 깔때기에 있는 수성층에 5mL DCM을 추가하고 뚜껑을 씌운 다음 부드럽게 흔듭니다. 유기물을 제품 플라스크에 모으십시오. 수성 폐기물은 버리십시오. 유기 층을 분리 깔때기로 다시 옮깁니다. 이 수성 세척을 두 번 반복합니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>제품 플라스크에 황산마그네슘(잔여 수분을 제거하기 위해)을 첨가하면서 자기 교반 플레이트를 저어줍니다. 첨가할 때 더 이상 뭉치지 않을 때까지 황산마그네슘 작은 스쿱을 계속 첨가하십시오. 여과지가 장착된 유리 깔때기를 사용하여 혼합물을 50mL의 둥근 바닥 플라스크로 옮기면서 고체 황산마그네슘을 제거합니다.</li>
	<li>물 흡입기를 진공 공급원으로 사용하여 회전 증발로 용매를 제거하고 25°C에서 가열합니다. 둥근 바닥 플라스크의 내용물을 미리 계량된 제품 바이알에 옮기고 회전 증발로 용매를 제거합니다. 하얀 밀랍 같은 고체를 만들기 위해 하룻밤 동안 0.05torr의 고진공 상태에 놓습니다.</li>
	<li>1H NMR11 (CDCl3, 400 MHz)로 특성화 : δ 5.71 (m, 1H), 5.03 (t, 2H), 4.08 (m, 4H), 3.65 (t, 2H), 2.94 (d, 1H), 2.90 (s, 1H), 2.74 (s, 1H), 2.15-2.50 (m, 5H), 1.47-1.78 (m, 9H), 0.92 (d, 6H).84.53 % VL, 9.65 % AVL, 5.82 % EVL, 2,855 g / mol, 1,841 g / mol EVL의 반복 단위. 수율 : 417.3 mg, (83.46 %).</li>
</ol>
4. 나노 스폰지 합성 및 특성화
<ol>
	<li>VL-co-AVL-co-EVL 폴리머(200mg, 7.0 x 10-5 mol, 2,855 g/mol)를 20.01 mL 무수 DCM에 0.0054 M의 에폭사이드 농도로 용해시킵니다. 14/20 neck이 있는 100 mL 둥근 바닥 플라스크로 옮깁니다. 
	참고: 반응을 촉매하기 위해 이 단계에서 100μL 수성 포화 중탄산나트륨을 추가할 수 있습니다.</li>
	<li>반응 플라스크를 50 °C의 오일 배스에 놓습니다. 빠른 와류로 용액을 저어주고 마이크로 주사기를 통해 2,2'-(에틸렌 디옥시) 비스 (에틸 아민) (21.45 μL, 2.9 10-4 mol)를 적가합니다. 14/20 넥 어댑터가 장착된 시원한 물이 흐르는 워터 재킷 콘덴서로 플라스크의 넥을 끼우고 용액을 12시간 동안 환류시킵니다. 용매 증발을 방지하기 위해 플라스크의 목과 응축기 사이를 매우 단단히 밀봉하십시오.</li>
	<li>점성 용액이 얻어질 때까지 25°C에서 회전 증발을 통해 반응 플라스크에서 과도한 용매를 제거합니다.</li>
	<li>큰 마그네틱 교반 막대를 2L 비커에 넣습니다. 10K 분자량 절단(MWCO) 투석 튜브의 약 6인치 부분을 절단하고 한쪽 끝을 접은 다음 투석 클립으로 닫습니다.
	<ol>
		<li>제품을 10K MWCO 투석 튜브로 옮깁니다. 과도한 DCM으로 플라스크를 헹구고 튜브로 옮깁니다. 튜브의 상단을 접고 걸기용 와이어가 있는 투석 클립으로 닫습니다. 와이어를 사용하여 비커 측면에 투석 튜브를 걸고 투석 튜브가 완전히 잠길 때까지 비커에 DCM을 채웁니다.</li>
		<li>자석 교반 접시에 놓고 부드럽게 저어줍니다. 용매 증발을 방지하기 위해 비커를 알루미늄 호일로 덮으십시오. 폐기물 용기에 부어 용매를 제거하고 48시간 동안 매일 3회 새 DCM으로 교체하여 미반응 폴리머와 가교제를 제거합니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>비커에서 모든 용매를 제거하고 투석 튜브의 내용물을 0.45μm 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 주사기 필터가 장착된 10mL 주사기로 옮깁니다. 필터를 통해 용액을 미리 계량된 제품 바이알에 직접 밀어 넣어 남아 있는 불순물을 제거합니다. 25 °C에 회전하는 증발에 의하여 용매를 제거하고십시오, 그 후에 밝은 노란색, 밀랍 같은 고체를 모으기 위하여 0.05 torr에 높은 진공에 밤새 두십시오.</li>
	<li>1H NMR11 (CDCl3, 400 MHz)로 특성화: δ 5.71 (m, 1H), 5.03 (t, 2H), 4.08 (m, 4H), 3.60-3.67 (t, 14H), 2.94 (d, 1H), 2.90 (s, 1H), 2.74 (s, 1H), 2.15-2.50 (m, 5H), 1.47-1.78 (m, 9H), 0.92 (d, 6H). 수율 : 176.9 mg (88.45 %).</li>
</ol>
5. 나노 스폰지 형태 및 크기의 TEM 이미징
<ol>
	<li>0.2μm PTFE 주사기 필터를 통해 5mL 세포 배양수를 여과합니다.</li>
	<li>0.5mg 나노스폰지를 1.5mL 원심분리 튜브에 넣습니다. 여과된 세포 배양수 1mL를 추가합니다. 프로브 초음파 발생기 (20kHz, 40 a)를 사용하여 입자가 미세한 현탁액을 개발할 때까지 실온에서 4-5 회 2 초 버스트로 용액을 초음파 처리합니다. 장기간 초음파 처리를 사용하거나 용액이 가열되면 응집이 발생하므로 가열하지 마십시오.</li>
	<li>1.5mL 원심분리 튜브에 30mg의 포스포텅스텐 산 수화물(PTA)을 1mL의 여과된 세포 배양수에 추가합니다. 10초 동안 또는 PTA가 완전히 용해되어 3% PTA 용액을 생성할 때까지 가장 높은 설정에서 와류</li>.
	<li>1mL 주사기와 22G 바늘을 사용하여 0.5mL 3% PTA 용액을 추출합니다. 3% PTA 용액 4방울을 입자에 넣고 가장 높은 설정에서 10초 동안 와류를 만듭니다. 한 쌍의 자동 폐쇄 핀셋을 사용하여 TEM 그리드를 선택한 다음 입자 용액에 빠르게 세 번 담그십시오. 그리드의 집진을 줄이기 위해 덮개 아래에서 그리드를 5시간 동안 건조시키십시오.</li>
	<li>고대비와 40μm 대물렌즈를 사용하여 샘플의 TEM imaging12를 수행합니다.</li>
</ol>

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재현할 수 nanosponge 크기를 얻는 것은 약물 전달 응용 프로그램에 매우 중요입니다. 여러 매개 변수 중 합 및 nanosponge 합성 결과 입자의 크기와 crosslink 밀도를 영향을 줍니다. 세 가지 중요 한 매개 변수 분석에서 확인 되었다: 분자량 폴리머, 에폭시 펜 던 트 기능, 및 crosslinker에 해당. 다양 한 분자 무게와 nanosponge 합성에 대 한 에폭시 기능을 일으키기 위하여는 VL-co-AVL 공중 합체의 산출할 변경 해야 합니다. Epoxidation는 공중 합체의 동안 알릴 기능 그룹의 농도 수 allyls의 원하는 비율 또는 그들 모두 epoxidize 하는 데 사용. 산화 에이전트의 과잉을 사용 하는 경우 폴리머 체인의 저하가 발생할 수 있습니다; 그러나,이 산화 제의 양을 줄여 해결 될 수 있습니다. 모든 allyls epoxidized 때, 더 기능화에 대 한 nanosponge의 표면에 아무 펜 던 트 allyls 있다. 그것은 또한 에폭시 솔루션 nanosp...

Intermolecular 가교에 따라 나노 입자의 크기와 가교 밀도 정확 하 게 튜닝 영향 및 이러한 nanosystems1의 약물 방출 프로 파일을 안내에 매우 중요입니다. 디자인 nanosponge tunability, 즉, 다른 네트워크 밀도의 입자를 준비 하 고, 전조 폴리머의 펜 던 트 기능 및 통합 친수성 crosslinker의 등가물에 의존. 이 방법에서는, 선구자 및 용 매에 crosslinker의 농도 대량 젤 보다는 개별 크기의 나노 입자 형성에 중요 하다. 특성화 기법으로 양적 핵 자기 공명 분광학 (NMR)을 이용 하 여 법인된 펜 던 트 기능 및 고분자 분자량의 정확한 결정 수 있습니다. 나노 입자 형성 된다, 일단 그들은 집중 고는 nanogel의 문자 하지 않고 생명체에서 solubilized.
나노 약물 전달에서 최근 작품 폴 리의 사용에 집중 했다 (유산-co-글리콜 산) (PLGA) 자기 조립 나노2,,34,,56. PLGA 분해 에스테 르 결합 약물 전달 응용 프로그램에 적합 하 게 있으며 종종 그 스텔스 속성7인 poly(ethylene glycol) (PEG)와 결합. 그러나, PLGA 입자 형성의 자기 조립 특성, 입자는 더 기능화에 대 한 생명체에서 solubilized 수 없습니다. PLGA 나노 입자, 달리 제안된 된 방법 정의 된 크기와 형태, 생명체에 안정 하 고 저하 수성 솔루션1나노 입자를 형성 하는 화학식 가교를 제공 합니다. 이 방법의 장점은 추가 화학적 functionalize nanosponge8의 표면 수 그리고 유기 용 매에 있는 그것의 안정성 제약 화합물1,9입자의 포스트 로드에 사용할 수 있습니다. 이 방법으로 수성 매체에 강 수에 의해 소수 작은 분자의 캡슐화를 구현할 수 있습니다. 친수성 짧은 crosslinker 함께 폴 리 에스테 등뼈의 hydrophobicity는 체온에 비정 질 문자가이 입자를 제공합니다. 또한, 마약 로드, 후 입자 형성할 수 있다 좋은 정지 쉽게 주입된 비보수 수성 매체에서. 이러한 폴 리 에스테 르 nanosponges의 합성에 대 한 매개 변수를 평가 하 고 그 극히 중요 한 설계 및 제어의 크기와 형태를 결정 하는이 작품에서 우리의 목표 이다.

<table><tbody><tr><td>2,2'- (에틸렌 디옥시) 비스 (에틸 아민)</td> <td>시그마 - 알드리치</td><td>385506-100ML</td><td></td></tr><tr><td>3- 메틸 -1- 부탄올</td><td>시그마 - 알드리치</td><td>309435-100ML</td><td>무수, &ge; 99%</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>시그마-알드리치</td><td>179124-4L</td><td></td></tr><tr><td>알릴 브로마이드</td><td>시그마-알드리치</td><td>A29585-5G</td><td>&ge; 99 %</td></tr> <tr><td>염화 암모늄</td><td>피셔 과학</td><td>A661-500</td><td>DI 물에 포화 용액</td></tr><tr><td>세포 배양 물</td><td>시그마 - 알드리치</td><td>W3500-500ML</td><td>0.45 &mu를 통해 여과; m 주사기 필터</td></tr><tr><td>디클로로 메탄 (DCM)</td> <td>시그마 - 알드리치</td><td>270997-100ML</td><td>무수, &ge; 99%, 안정제로 40 - 150ppm 아밀렌 함유</td></tr><tr><td>에틸 아세테이</td>트 <td>Fisher Scientific</td><td>E145SK-4</td><td></td></tr><tr><td>EZFlow 0.2 &mu; m 주사기 필터</td><td>Foxx Life Sciences</td><td>386-2116-OEM</td><td>친수성 PTFE, 13 mm</td></tr><tr><td>EZFlow 0.45 &mu; m 주사기 필터</td><td>Foxx Life Sciences</td><td>386-3126-OEM</td><td>친수성 PTFE, 25mm</td></tr><tr><td>Fisherbrand 일회용 붕규산 유리 테스트 튜브(일반 끝 포함</td><td>) Fisher Scientific</td><td>14-961-31</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 마이크로 원심분리기 튜브</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-666-318</td><td>1.5mL</td></tr><tr><td>Hamilton 마이크로리터 주사기, 100 &mu; L</td><td>Hamilton Company</td><td>80600</td><td>모델 710 N SYR, 시멘트 NDL, 22s ga, 2 in, 포인트 스타일 2</td></tr><tr><td>Hexamethylphosphoramide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H11602-100G</td><td>&ge; 99%, &le를 포함합니다. 안정제로서의 1,000ppm 프로필렌 옥사이드</td></tr><tr><td>Hexanes</td><td>Fisher Scientific</td><td>H292-4</td><td></td></tr><tr><td>황산 마그네슘 무수</td><td>Fisher Scientific</td><td>M65-500</td><td></td></tr><tr><td>메타-클로로페록시벤조산</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>273031-100G</td><td>정제 &ge; 99 % 버퍼 워시에 의해</td></tr><tr><td>메탄올 (MeOH)</td> <td>시그마 - 알드리치</td><td>322415-100ML</td><td>무수, &ge; 99%</td></tr><tr><td>N-부틸리튬 용액</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>230707-100ML</td><td>2.5 M in hexane</td></tr><tr><td>N,N-diisopropylethylamine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>550043-500ML</td><td>&ge; 99%</td></tr><tr><td>파라필름 M</td><td>시그마-알드리치</td><td>P7793-1EA</td><td></td></tr><tr><td>PELCO Pro Reverse (Self-Closing) 핀셋</td><td>Ted Pella, Inc.</td><td>5375-NM</td><td></td></tr><tr><td>포스포텅스텐 산 수화물</td><td>Alfa Aesar</td><td>40116</td><td></td></tr><tr><td>Q55 초음파 발생기</td><td>Qsonica</td><td>Q55-110</td><td>55W, 20kHz</td></tr><tr><td>SiliaMetS 시스테인</td><td>실리사이클</td><td>R80530B-10g</td><td></td></tr><tr><td>SnakeSkin 투석 클립</td><td>Thermo Scientific</td><td>68011</td><td></td></tr><tr><td>SnakeSkin 투석 튜브, 10K MWCO</td><td>Thermo Scientific</td><td>68100</td><td></td></tr><tr><td>중탄산나트륨</td><td>Fisher Scientific</td><td>5233-500</td><td>DI water</td></tr><tr><td>TEM 그리드</td>의 포화 용액 <td>Ted Pella, Inc.</td><td>01822-F</td><td>초박형 탄소 A형, 400 메쉬, 구리, 약. 그리드 구멍 크기: 42 &마이크로; m</td></tr><tr><td>테트라히드로푸란(THF)</td><td>시그마-알드리치</td><td>401757-1L</td><td>무수, &ge; 99.9%, 억제제가 없는</td></tr><tr><td>주석(II) 트리플루오로메탄설포네이</td>트 <td>Sigma-Aldrich</td><td>388122-1G</td><td></td></tr><tr><td>Vortex-Genie 2</td><td>Scientific Industries</td><td>SI-0236</td><td></td></tr><tr><td>Whatman 여과지, 1등급</td><td>Fisher Scientific</td><td>09-805H</td><td>원, 185mm</td></tr><tr><td>&델타;-발레로락톤</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>389579-100ML</td><td>진공 증류로 정제</td></tr></tbody></table>

nanosponge tunability 크기와 가교 밀도

Nanosponge Tunability in Size and Crosslinking Density

우리는 펜 던 트 에폭시 기능 및 제어 치수와 nanosponge에 그들의 설립을 포함 하는 선형 폴 리 에스테의 합성에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. 이 방법은 결과 폴리머의 펜 던 트 기능화에 열쇠는 기능성된 lactone의 합성으로 시작 됩니다. Valerolactone (VL) 및 알릴-valerolactone (AVL)는 반지 개통 중 합을 사용 하 여 다음 copolymerized 있습니다. 후 중 합 수정 다음 펜 던 트 알릴 그룹의 일부 또는 전부에 에폭시 moiety를 설치 하는 데 사용 됩니다. 에폭시-아민 화학 형태 나노 입자를 고분자의 분자 diamine crosslinker 원하는 nanosponge 크기와 가교 밀도에 따라 묽 게 한 해결책에서 채택 된다. Nanosponge 크기는 전송 전자 현미경 (TEM) 이미징 차원 및 배포 결정에 의해 특징 수 있습니다. 이 메서드는 높게 가변 폴리에스터 가변 나노 입자, 작은 분자 약물 캡슐화에 사용 될 수 있는 만들 수 있는 통로 제공 합니다. 등뼈의 특성상,이 입자는 소수 작은 분자의 광범위의 제어 릴리스에 대 한 가수분해로 및 효소 분해.

결과 크기는 nanosponge의 합성 매개 변수 사이의 관계를 평가 하려면 각 중합체 선구자의 농도 및 펜 던 트 기능 중요 하다. 그림 1, nanosponges의 successfulsynthetic 계획 두 선구자 폴리머와 diamine crosslinker DCM에 12 h에 대 한 통합 후 환류 조건 하에서 밖으로 수행 됩니다. 솔루션에서 epoxides의 농도 또한 개별 입자 형성에 긴요 하다. Nanosponges 합성 했다, 일단 가장 이미징 입자의 집합의 정확한 크기를 결정 하기 위해 사용 되었다. 그림 2에서는 다양 한 nanosponge 실험의 모음 그들의 폴리머 전조 분자량 그리고 펜 던 트 기능 관 둘 사이의 관계는 nanosponge 크기에 영향을 수 있는 결정에 따라 분석 했다. 그림 2</strong...

이 문서는 펜 던 트 기능을 포함 하는 선형 폴 리 에스테에서 covalently 가교 된 나노 입자의 크기와 가교 밀도 조정 프로세스를 설명 합니다. 합성 매개 변수 (고분자 분자량, 펜 던 트 기능 통합, 및 crosslinker에 해당)을 조정 하면, 약물 전달 응용 프로그램에 대 한 원하는 나노 크기와 가교 밀도 얻을 수 있습니다.

Nanosponge Tunability 크기와 가교 밀도

We describe a protocol for the synthesis of linear polyesters containing pendant epoxide functionality and their incorporation into a nanosponge with ...

본 나노스펀지 합성 기술의 전반적인 목표는 형태의 크기를 설계하고 제어하기 위한 중요한 합성 매개변수를 이해하고 활용하는 것입니다. 이 방법은 약물 전달 응용 분야를 위해 정밀한 크기와 가교 밀도를 가진 나노 입자를 제조하는 데 도움이 될 것입니다. 이 기술의 주요 장점은 입자의 다양한 가교 밀도와 다양한 크기에 맞게 조정할 수 있다는 점이며, 이는 이러한 입자가 사용되는 많은 응용 분야에서 매우 중요한 요소입니다.이 방법은 맞춤형 울 합성 파라미터를 활용하여 나노입자 설계에 대한 통찰을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 하이드로젤 및 미세입자와 같은 다른 폴리머 네트워크에도 적용될 수 있습니다. 텍스트 프로토콜에 상세히 설명된 대로 마그네틱 스터 바가 장착된 25 milliliter 둥근 바닥 플라스크의 수분을 제거하십시오. 냉각되면 둥근 바닥 플라스크에서 세프텀을 빠르게 제거하고, 스패튤라를 사용하여 tin triflate 2.5 milligrams를 플라스크 맨 바닥에 추가하십시오.셉텀을 교체합니다. 이어서 100 µL 마이크로 시린지를 사용하여 3-methyl-1-butanol 72.6 µL를 넣고, 2 mL 시린지를 사용하여 무수 DCM 1.33 mL를 순차적으로 첨가합니다. 마그네틱 교반기 위에서 현탁액을 10분 동안 교반합니다.다음으로 AVL 0.48 milliliters와 VL 1.37 milliliters를 순차적으로 첨가합니다. 반응 혼합물을 18~20시간 동안 계속 교반합니다. 메탄올 약 5 milliliters를 첨가하여 반응을 정지시킨 다음, 플라스크에 고체 지지체 kin scavenger 100 milligrams를 넣고 2시간 동안 교반합니다. 현탁액을 중력 여과하여 고체 성분을 제거한 후, 디클로로메탄 용매로 플라스크를 헹구고 이를 필터 위로 붓습니다.용액이 끈적해질 때까지 30 °C로 가열하면서, 워터 애스피레이터를 진공원으로 사용하여 회전 증발기로 용매를 제거합니다. 생성된 용액을 차가운 methanol 500 milliliters에 한 방울씩 떨어뜨려 침전시켜 흰색 고체 플레이크를 생성합니다. 그런 다음, 여과지가 포함된 프릿 글라스 디스크 깔때기를 사용하여 진공 여과로 용액을 걸러 고체를 수집합니다.스패출러를 사용하여 고체 생성물을 미리 무게를 잰 바이알로 옮기고, 05 Torr의 고진공 압력에서 하룻밤 동안 건조하여 흰색의 플레이크 형태 고체를 수집합니다. VLAVL 공중합체 500 milligrams를 마그네틱 스터 바가 들어 있는 6스트림 바이알에 넣습니다. 그다음, 무수 DCM 6.15 milliliters를 바이알에 추가하고 볼텍싱하여 폴리머를 용해시킵니다.다음으로, 두 번째 6-스트림 바이알에 mCPBA 74.53 milligrams를 넣습니다. 무수 DCM 6.15 milliliters를 첨가하고 mCPBA가 완전히 용해될 때까지 볼텍싱합니다. 그런 다음, mCPBA 용액을 VLAVL 용액으로 옮깁니다.반응 용기를 밀폐하고 플라스틱 파라핀 필름으로 덮은 후, 48시간 동안 교반합니다. 반응 혼합물을 50 milliliter 분별 깔때기로 옮기고 포화 탄산수소나트륨 15 milliliters를 첨가합니다. 분별 깔때기의 마개를 닫고 부드럽게 흔들어 섞어줍니다.생성물이 포함된 유기층을 수집하여 적절한 크기의 마그네틱 Stir bar가 들어 있는 15 milliliter 삼각 플라스크로 옮깁니다. 분별 깔때기에 남아 있는 수층에 5 milliliter의 DCM을 추가하고, 마개를 닫은 후 부드럽게 흔들어 줍니다. 유기층을 수집하여 생성물 플라스크로 옮깁니다.수성 폐액을 버린 후, 유기층을 다시 분별 깔때기로 옮깁니다. 다음으로, 잔류 수분을 제거하기 위해 마그네틱 교반기 위에서 저어주며 생성물 플라스크에 황산마그네슘을 첨가하며, 황산마그네슘을 추가했을 때 더 이상 뭉치지 않을 때까지 소량씩 계속해서 넣습니다. 거름종이를 끼운 유리 깔때기를 사용하여 고체 황산마그네슘을 제거하면서 혼합물을 50 milliliter 둥근 바닥 플라스크로 옮깁니다.둥근 바닥 플라스크의 내용물을 미리 무게를 잰 제품 바이알로 옮깁니다. 워터 애스피레이터를 진공원으로 사용하고 25 degree celsius에서 가열하며 회전 증발기로 용매를 제거합니다. 바이알을 05 Torr의 고진공 상태에서 하룻밤 동안 두어 흰색의 왁스상 고체를 생성합니다.0.054 M의 에폭사이드 농도가 되도록, 무수 DCM 20.01 mL에 VLAVL EVL 폴리머 200 mg을 녹입니다. 생성된 용액을 1420 넥이 있는 100 mL 둥근 바닥 플라스크로 옮깁니다. 반응 플라스크를 50 °C의 오일 배스에 넣습니다.용액을 빠르게 볼텍싱하여 교반하고, 마이크로시린지를 사용하여 EDEA 21.45 µL를 한 방울씩 첨가합니다. 냉각수가 흐르는 수냉식 환류 냉각기를 1420 넥 어댑터로 플라스크 입구에 장착하고, 용액을 12시간 동안 환류시킵니다. 그 다음, 점성이 있는 용액이 얻어질 때까지 25 °C에서 회전 증발기로 반응 플라스크의 과잉 용매를 제거합니다.제품을 한쪽 끝이 접혀 다이알리시스 클립으로 밀봉된 10k 분자량 컷오프 투석 튜브(dialysis tubing)로 옮깁니다. 플라스크를 과량의 DCM으로 헹구어 튜브로 옮깁니다. 튜브의 상단을 접고 매달 수 있는 와이어가 달린 다이알리시스 클립으로 밀봉합니다.그런 다음, 큰 교반 바가 들어 있는 2L 비커의 측면에 투석 튜브를 걸고, 투석 튜브가 완전히 잠길 때까지 비커에 DCM을 채웁니다. 마그네틱 교반기 위에서 투석 용액을 부드럽게 교반하고, 용매 증발을 막기 위해 비커를 알루미늄 호일로 덮습니다. 반응하지 않은 폴리머와 가교제를 제거하기 위해, 용매를 폐기물 용기에 부어 제거하고 새 DCM으로 교체하는 과정을 하루에 3회씩 48시간 동안 반복합니다.투석 후, 비커에서 모든 용매를 제거하고 투석 튜브의 내용물을 0.45 micron PTFE 시린지 필터가 장착된 10 milliliter 시린지로 옮깁니다. 남은 불순물을 제거하기 위해 용액을 필터를 통해 미리 무게를 잰 제품 바이알에 직접 밀어 넣습니다. 25 degree celsius에서 회전 증발법으로 용매를 제거한 후, 제품 바이알을 05 Torr의 고진공 상태에서 하룻밤 동안 두어 연한 노란색의 왁스형 고체를 수집합니다.나노스펀지 0.5 mg을 1.5 mL 원심분리 튜브에 넣습니다. 여과된 세포 배양수를 1 mL 첨가합니다. 프로브 초음파 분쇄기를 사용하여 상온에서 2초 간격으로 4~5회 초음파 처리를 하여 입자가 미세한 현탁액이 될 때까지 분산시킵니다.그런 다음, 1.5 mL 원심분리 튜브에 여과된 세포 배양수를 1 mL 넣고 PTA 30 mg을 첨가합니다. 3% PTA 용액을 만들기 위해 PTA가 완전히 용해될 때까지 또는 10초 동안 최고 설정으로 볼텍싱합니다. 22 gauge 바늘이 장착된 1 mL 주사기를 사용하여 3% PTA 용액 0.5 mL를 취한 후, 입자에 3% PTA 용액 4방울을 첨가하고 최고 설정으로 10초 동안 볼텍싱합니다.그런 다음, 셀프 클로징 핀셋을 사용하여 TEM 그리드를 집어 입자 용액에 빠르게 세 번 담급니다. 그리드에 먼지가 쌓이는 것을 방지하기 위해 커버를 씌운 상태로 5시간 동안 건조시킵니다. 마지막으로, 고대조(high contrast) 설정과 40 micron 대물렌즈를 사용하여 샘플의 TEM 이미징을 수행합니다.이 그림은 펜던트 기능기가 포함된 선형 폴리에스테르 공중합체가 디아민 가교제와 반응하여 개별 나노입자와 용액을 형성하는 나노스펀지 합성 방법을 나타냅니다. 각 나노스펀지 세트의 정확한 크기를 특성화하기 위해 TEM 이미징이 사용되었으며, 이 이미지는 표준 편차 12 nanometers의 79 nanometers 크기 나노스펀지를 포함하고 있습니다. 이 두 요인 사이의 관계를 평가하기 위해 폴리머 전구체의 분자량과 펜던트 기능기의 양을 기반으로 나노스펀지 크기를 분석하였습니다.나노스펀지 크기가 증가하는 경향은 펜던트 기능기의 종류와 관계없이 폴리머 분자량의 증가와 상관관계가 있습니다. 또한, 반응에 첨가된 펜던트 기능기의 양과 디아민 가교제의 양에 따라 나노스펀지 크기를 분석하였습니다. 펜던트 기능기와 가교제 당량을 모두 증가시키면 나노스펀지 크기가 증가하는 것으로 나타났습니다.이 영상을 시청하신 후, 나노입자의 크기와 형태를 원하는 대로 제어하기 위해 이러한 합성 파라미터를 어떻게 활용하는지에 대해 충분히 이해하시게 될 것입니다. 폴리머 분자량, 에폭사이드 농도 및 가교제 함량이라는 중요한 파라미터를 통해 이러한 나노스펀지의 합성을 조절할 수 있습니다. 이 나노입자 합성법의 개발 이후, 본 기술은 소수성 저분자 화합물의 약물 전달을 탐구하는 저희 연구실의 연구에 필수적인 역할을 해왔습니다.이 절차를 수행할 때는 측정의 정확성이 매우 중요합니다. 화학량론과 농도가 최종 생성물에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 이 절차를 마친 후에는 약물 전달 플랫폼 설계와 관련된 의문을 해결하기 위해 폴리머 네트워크 합성을 위한 다른 방법들을 수행할 수 있습니다.

nanosponge-tunability-in-size-and-crosslinking-density

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

생체의 pH 응답 졸 - 겔 나노 센서는 폴리 (락트산 - 코 - 글리콜 산) (PLGA) 전기 방사 지지체에 혼입 될 수있다. 생성 된 자기보고 지지체는 지지체에 세포를 배양하는 동안 미세 환경 조건 인 시츄 모니터링에 사용될 수있다. 3D 셀룰러 구조는 실험을 방해하지 않고 실시간으로 모니터링 할 수있는 이는 유익하다.

3 차원 세포 배양을위한 자기보고 발판

nanohelical 구조의 정확한 모델링은 새로운 나노 기술의 응용으로 이어지는 예측 시뮬레이션 연구에 중요하다. 현재 소프트웨어 패키지와 코드는 원자의 나선형 모델을 만드는 데 제한됩니다. 우리는 시뮬레이션 원자의 nanohelical 모델을 만들 수 있도록 설계 두 가지 절차를 제시하고, 그래픽 인터페이스는 시각화를 통해 연구를 강화하기 위해.

예측 연구 확장 Nanohelices 향상된 3D 시각화

구조 조정 가능한 고분자 캡슐화 층을 갖는 탄소 나노튜브의 기능화 및 소각 중성자 산란을 사용한 구조적 특성화 방법이 제시됩니다.

작은 각도 중성자 산란에 의한 열 가역적 블록 공중 합체 및 특성 단일 벽 탄소 나노 튜브의 기능화

우리는 폴리디메틸실록산(PDMS)에서 두 마이크로채널 사이에 나노유체 접합을 생성하기 위해 실리카 콜로이드 나노입자의 간단한 자기 조립 기술을 제안합니다. 이 기술을 사용하여 기공 크기가 ~45nm인 나노다공성 비드 멤브레인을 마이크로채널 내부에 구축하고 DNA 샘플의 동전기 사전 농축에 적용했습니다.

콜로이드 입자의 자기 조립 과정을 통해 PDMS 미세 유체 칩의 하위 50 Nm의 나노 유체 접합 만들기

프로토콜 분해성 thermoresponsive hydrogels hydrazone 대량 규모, 미, 그리고 나노, 젤 나노 입자 및 nanofibers의 준비에 대 한 후자에 고분자 올리고의 cross-linking에 따라 제작에 대 한 설명 합니다.

자기 조립, 분해 Thermoresponsive Hydrogels 반응 압출, 마이크로, 통해 여러 길이 가늠 자에를 조작 하 고 전기

세포 거동의 나노 지형학적 조절을 연구하기 위해 작은 나노 패턴 주형에서 넓은 면적의 나노 패턴 기판을 생산하는 프로토콜이 제시됩니다.

셀 동작의 Nanotopographical 변조를위한 나노 패턴 기판 사용 스티치 기법을 확장

Semiflexible 폴리머 생명체가 광범위 하 게 적용 되는 독특한 기계적 속성을 표시 합니다. 그러나, biopolymers에 대 한 체계적인 연구는 폴리머 강성 같은 속성은 액세스할 수 없습니다 이후 제한 됩니다. 이 원고는이 제한 프로그래밍 가능한 DNA 나노튜브, 강성 필 라 멘 트의 영향에 대 한 실험 연구를 활성화 하 여 우회는 어떻게 설명 합니다.

Semiflexible 고분자 공부를 다양 한 도구로 DNA 나노튜브

발표 nanofibers 양극 산화 알루미늄 필터를 사용 하 여 날조를 집계 하 여 기능성 표면 나노-마이크로 multiscale 구조를 조작 하는 쉬운 방법이 이다.

기능성 표면에 찍힌된 Nanofibers 여 집계 multiscale 구조

나노겔은 생물학적 제제 전달을 위한 우수하고 다재다능한 나노입자 플랫폼입니다. 단백질 기반 페이로드를 캡슐화할 수 있는 자극 반응성 폴리(에틸렌) 글리콜 기반 고분자 나노 겔은 수성 조건에서 1단계 가교 공동 나노중합 전략을 사용하여 합성되었습니다. 이러한 새로운 나노 입자의 최적 제조 및 특성화가 여기에 제시되어 있습니다.

Aqueous One-step Crosslinking 및 Co-nanopolymerization을 이용한 Stimuli-responsive Nanogel 합성

입상 스캐폴드 내에서 입자 분획의 변동성을 최소화하면 재현 가능한 실험이 용이해집니다. 이 작업은 시험관 내 조직 공학 응용 분야를 위해 제어된 입자 분획으로 과립 스캐폴드를 생성하는 방법을 설명합니다.

3D 세포 배양을 위한 미세 다공성 어닐링 입자 스캐폴드의 입자 분획 제어

여기에서는 정제된 단백질로부터 준2차원(2D) 얽힘, 가교 및 액정 액틴 어셈블리를 준비하는 방법을 제시합니다.

Tuning the Contractility and Deformation Modes of Active Actin-Based Assemblies In Vitro: From Two-Dimensional Active Networks to Liquid Crystal Drops (시험관 내 활성 활성 어셈블리의 수축성 및 변형 모드 조정: 2차원 활성 네트워크에서 액정 방울까지)

배우세요 나노스펀지 합성법으로 크기와 가교 밀도를 정밀하게 조절하는 방법을. 이 기술은 약물 전달 시스템을 위한 나노입자 설계에 필수적인 통찰을 제공합니다.

Nanosponge Tunability 크기와 가교 밀도

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