Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Synthese en karakterisering van Supramoleculaire colloïden

9.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/53934

⸱

22 april 2016

 ,  , 
1Laboratory of Macromolecular and Organic Chemistry, Eindhoven University of Technology, 2Laboratory of Chemical Biology, Eindhoven University of Technology, 3Laboratory of Physical Chemistry, Eindhoven University of Technology, 4Institute for Complex Molecular Systems, Eindhoven University of Technology

In dit artikel

Samenvatting

Een protocol voor de synthese en karakterisering van colloïden bekleed met supramoleculaire delen wordt beschreven. Deze supramoleculaire colloïden ondergaan zelf-assemblage bij de activering van de waterstofbruggen tussen de aan het oppervlak verankerde moleculen door UV-licht.

Samenvatting

Controle over colloïdale assemblage is van het grootste belang voor de ontwikkeling van functionele colloïdale materialen met op maat gemaakte structurele en mechanische eigenschappen voor toepassingen in fotonica, medicijnafgifte en coatingtechnologie. Hier presenteren we een nieuwe familie van colloïdale bouwstenen, aangeduid als supramoleculaire colloïden, waarvan de zelfassemblage wordt beheerst door oppervlaktefunctionalisatie met een benzeen-1,3,5-tricarboxamide (BTA) afgeleide supramoleculaire eenheid. Dergelijke BTA's interageren via directionele, sterke, maar omkeerbare waterstofbruggen met andere identieke BTA's. Hierin wordt een protocol gepresenteerd dat beschrijft hoe deze BTA's aan colloïden kunnen worden gekoppeld en hoe het aantal koppelingsplaatsen kan worden gekwantificeerd, wat de multivalentie van de supramoleculaire colloïden bepaalt. Lichtverstrooiingsmetingen tonen aan dat de brekingsindex van de colloïden bijna overeenkomt met die van het oplosmiddel, wat de van der Waalskrachten tussen de colloïden sterk vermindert. Voorafgaand aan foto-activering blijven de colloïden goed gedispergeerd, omdat de BTA's zijn uitgerust met een fotolabiele groep die de vorming van waterstofbruggen blokkeert. Gecontroleerde deprotectie met UV-licht activeert de korte-afstandswaterstofbruggen tussen de BTA's, wat de colloïdale zelfassemblage triggert. De evolutie van de gedispergeerde toestand naar de geclusterde toestand wordt gemonitord door confocale microscopie. Deze resultaten worden verder gekwantificeerd door beeldanalyse met eenvoudige routines met behulp van ImageJ en Matlab. Deze samensmelting van supramoleculaire chemie en colloïdale wetenschap biedt een directe route naar licht- en thermoresponsieve colloïdale assemblage, gecodeerd in de oppervlakte-gegRAFTE enkellaag.

Inleiding

Mesostructured colloïdale materialen vinden ruime toepassing in wetenschap en technologie, als modelsystemen voor fundamentele studies op atomaire en moleculaire materialen 1,2, zoals fotonische materialen 3,4, zoals drug delivery systemen 5,6, zoals coatings 7 en lithografie voor oppervlakte patronen 8,9. Aangezien lyofobe colloïden zijn metastabiele materialen die uiteindelijk onomkeerbaar aggregeren als gevolg van de alomtegenwoordige van der Waals-interacties, hun manipulatie in specifieke doelgroep structuren is notoir moeilijk. Talloze strategieën zijn ontwikkeld om colloïdale zelfassemblage inclusief het gebruik van additieven tunen elektrostatische 10,11 of 12,13 depletie interacties of externe triggers zoals magnetische of elektrische 14 15 velden controleren. Een verfijnde alternatieve strategie om de controle over de structuur te bereiken, dynamiek en mechanica van deze systemen is hun functionalisering with moleculen interactie door middel van specifieke en gerichte krachten. Supramoleculaire chemie biedt een uitgebreide gereedschapskist van kleine moleculen vertonen site-specific, directionele en sterke, maar toch reversibele interacties, die in sterkte kan worden gemoduleerd door oplosmiddelpolariteit, temperatuur en licht 16. Sinds hun eigenschappen zijn uitgebreid bestudeerd in bulk en in oplossing, deze moleculen zijn aantrekkelijke kandidaten voor zachte materialen in exotische fasen structuur op een voorspelbare manier. Ondanks de duidelijke potentieel van een dergelijke geïntegreerde aanpak van colloïdaal assemblage orkestreren via supramoleculaire chemie, zijn deze disciplines zelden gekoppeld aan de eigenschappen van mesostructured colloïdale materialen 17,18 maat.

Een solide platform van supramoleculaire colloïden moeten voldoen aan de drie belangrijkste eisen. Ten eerste moet de koppeling van supramoleculaire groep onder milde voorwaarden worden uitgevoerd om afbraak te voorkomen. Tweede oppervlak krachten separations groter dan direct contact worden gedomineerd door de tethered motieven, waardoor onbekleed colloïden vrijwel uitsluitend moeten interageren via uitgesloten volume-interacties. Daarom moet de fysisch-chemische eigenschappen van de colloïden worden aangepast aan andere interacties die inherent zijn colloïdale systemen, zoals van der Waals of elektrostatische krachten onderdrukken. Ten derde moet karakterisering zorgen voor een eenduidige toewijzing van het samenstel om de aanwezigheid van de supramoleculaire resten. Deze drie voorwaarden voldoen, een robuuste tweestaps synthese van supramoleculaire colloïden ontwikkeld (figuur 1a). In een eerste stap, hydrofobe-NVOC gefunctionaliseerde silicadeeltjes voorbereid dispersie in cyclohexaan. De NVOC groep kan gemakkelijk worden afgesplitst, waardoor amine-gefunctionaliseerde deeltjes. De hoge reactiviteit van aminen maakt eenvoudige na functionalisering met de gewenste supramoleculaire eenheid via uiteenlopende milde reactieomstandigheden. Hierin we prepare supramoleculaire colloïden door functionalisering van silica kralen met stearylalcohol en een benzeen-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derivaat 20. De stearylalcohol speelt een aantal belangrijke rollen: het maakt de colloïden organofiele en het introduceert op korte afstand sterische afstotingen die helpt om de niet-specifieke interactie tussen de colloïden 21,22 verminderen. van der Waals krachten verder verlaagd vanwege de nauwe overeenkomst tussen de brekingsindex van de colloïden en het oplosmiddel 23. Licht en thermoresponsieve korte afstand aantrekkelijk oppervlak krachten ontstaan ​​door omzetting van o-nitrobenzyl beschermde BTA 20. O nitrobenzyl eenheid een foto afsplitsbare groep blokkeert de vorming van waterstofbindingen tussen aangrenzende BTA indien zij op de amiden in de discotics (Figuur 1b). Bij fotosplitsing door UV-licht, de BTA in oplossing kan herkennen en ermee identieke BTA moleculen door een 3-voudige hydrogen band array, met een bindende kracht die is sterk afhankelijk van de temperatuur 17. Omdat de Van der Waals attracties minimaal voor stearyl beklede silicadeeltjes in cyclohexaan als licht- en temperatuur-onafhankelijk, dient de waargenomen stimuli-responsieve colloïdale assembly BTA-gemedieerde.

Deze gedetailleerde video laat zien hoe om te synthetiseren en karakteriseren supramoleculaire colloïden en hoe ze hun zelf-assemblage bij UV-straling te bestuderen door confocale microscopie. Bovendien een eenvoudige beeldanalyse protocol colloïdale singlets onderscheiden van geclusterde colloïden en de hoeveelheid per colloïden clusters wordt gerapporteerd bepalen. De veelzijdigheid van de synthesewerkwijze maakt gemakkelijk variëren deeltjesgrootte oppervlaktebedekking en de geïntroduceerde bindingsdeel dat opent nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling van een grote familie van colloïdale bouwstenen voor mesostructured geavanceerde materialen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Synthese van Core-shell Silica Particles

Opmerking: Silica deeltjes worden gesynthetiseerd volgens de volgende procedure, die is gebaseerd op de methode Stöber 24,25.

  1. Synthese van fluorescente silica zaden
    1. Oplossen 105 mg (0,27 mmol) van fluoresceïne-isothiocyanaat in 5 ml ethanol.
    2. Voeg 100 pl (3-aminopropyl) triethoxysilaan (APTES, 0,43 mmol) aan de vorige oplossing.
    3. Ultrasone trillingen de oplossing gedurende 5 min en overnacht laten reageren onder een argonatmosfeer bij kamertemperatuur onder roeren. De kleurstof-gefunctionaliseerde APTES complex wordt gebruikt zonder zuivering.
    4. In een 1 L rondbodemkolf mix 2,5 ml van de kleurstof-gefunctionaliseerde APTES met 25 ml ammonia (25% in water) en 250 ml ethanol.
    5. Voeg 10 ml tetraethylorthosilicaat (TEOS) onder de meniscus van de vorige reactiemengsel met behulp van een glazen pipet while roeren met een magnetische roerder.
    6. Evenzo, na 5 uur, voeg nog eens 1,75 ml TEOS en nacht roeren van het mengsel onder een argonatmosfeer.
    7. Giet de dispersie in verschillende 45 ml buizen.
    8. Centrifugeer de buizen (350 x g, 30 min), verwijder het supernatant en voeg 30 ml vers ethanol in elke buis. Ultrasone trillingen de nieuwe dispersies gedurende 3 min en centrifuge opnieuw om de supernatant te verwijderen. Herhaal deze wassen stap 3 keer.
    9. Houd de fluorescerende zaden in ethanol in een concentratie van ongeveer 13,6 mg / ml en in het donker (blootstelling aan licht te vermijden).
    10. Bereid niet fluorescerende zaden volgens dezelfde weglating van de toevoeging van de fluorescerende kleurstof.
      Opmerking: Na deze procedure worden zaden van ongeveer 100 nm straal verkregen.
  2. Synthese van kern-schil silicadeeltjes
    1. Vul een 1 L rondbodemkolf met 51 ml ethanol, 17 ml gedeïoniseerd water, 3,4 ml ammoniak (25% in water) en 4ml van de kiemdispersie (54,4 mg fluorescente zaden ongeveer).
    2. Vul een plastic spuit met 5 ml TEOS en 10 ml ethanol.
    3. Vul een tweede plastic spuit met 1,34 ml ammonia (25% in water), 3,4 ml gedeïoniseerd water en 10,25 ml ethanol.
    4. Sluit beide spuiten de rondbodemkolf met kunststof leidingen.
    5. Voorzie de kolf met argon stroom en een magnetische roerder. De argon inlaat naast de uitlaat van de tweede injectiespuit contact tussen ammoniakgassen van het TEOS druppeltjes voorkomen secundaire kiemvorming te voorkomen.
    6. Voeg de inhoud van beide injectiespuiten tegelijkertijd bij 1,7 ml / uur via peristaltische pompen onder roeren van het mengsel. Zorg ervoor om een ​​vrije val druppeltjes te verkrijgen om te voorkomen glijden op de muren en dus secundaire nucleatie.
    7. Stop de toevoeging na 7 uur tot kern-schil deeltjes van ongeveer 300 nm te verkrijgen in radius.
    8. Giet de inhoud van de kolf in verschillende 45 ml buizen.
    9. Centrifugeer de buizen (350 x g, 30 min), verwijder het supernatant en voeg 30 ml vers ethanol in elke buis. Ultrasone trillingen de nieuwe dispersie gedurende 3 min en centrifuge opnieuw om de supernatant te verwijderen. Herhaal deze wassen stap 3 keer.
    10. Houd de kern-schildeeltjes in ethanol en in het donker (blootstelling aan licht te vermijden).
    11. Bereid niet-fluorescerende silicadeeltjes volgens dezelfde werkwijze maar met de niet-fluorescerende zaden.

2. functionalisering van silica colloïden

  1. Synthese van gefunctionaliseerde NVOC colloïden
    1. Disperse 10 mg van kern-mantel silicadeeltjes in 1 ml ethanol met 12 mg (0,03 mmol) van de NVOC-C11-OH molecuul en 31 mg (0,11 mmol) stearylalcohol in een 50 ml rondbodemkolf (resulterend in een 20/80 NVOC-C11-OH / alcohol molverhouding stearyl).
    2. Sonificeer het mengsel gedurende 10 minuten zodat alle moleculen worden opgelost en de deeltjes goed Vervenrsed.
    3. Aan het mengsel toevoegen van een magnetische roerstaaf en damp ethanol met een gestage stroom van argon bij kamertemperatuur. Voordat u verder gaat, ervoor zorgen dat er geen ethanol verlaten, anders zou het met de silanolgroepen van de deeltjes reageren. Om te controleren of de ethanol volledig is verdampt aandacht te besteden aan de temperatuur van de bodem van de kolf. Als het voelt koud, wordt ethanol nog niet volledig verdampt.
    4. Verwarm de kolf tot 180 ° C gedurende 6 uur onder voortdurend roeren en onder een gestage stroom van argon 22.
    5. Laat de kolf afkoelen tot kamertemperatuur.
    6. Voeg 3 ml CHCI3 in de kolf en ultrasone trillingen gedurende 5 minuten (of totdat alle vaste inhoud is opgelost of gedispergeerd).
    7. Centrifuge de dispersie (2600 xg, 4 min), verwijder het supernatant en voeg verse CHCI3. Ultrasone trillingen de nieuwe dispersie gedurende 3 min en centrifuge opnieuw om de supernatant te verwijderen. Herhaal deze stappen wassen 6 keer.
    8. Droog de ​​deeltjes bij 70 ° C onder vacuüm gedurende de nacht en opslaan in een exsiccator.
  2. Synthese van BTA-colloïden
    1. Disperse 10 mg deeltjes gefunctionaliseerd met een 20/80 molaire verhouding NVOC-C11-OH / stearylalcohol in 3 ml CHCI3.
    2. Bestralen de dispersie in een UV-oven (λ max = 354 nm) gedurende 1 uur om de NVOC groep splitsen. Controleer of de ontscherming homogeen op het oppervlak van de deeltjes door roeren van de dispersie voorzichtig met een magnetische roerder terwijl deprotectie. Dit levert het amine-gefunctionaliseerde deeltjes (figuur 1a).
    3. Ontbinden 9 mg van het benzeen-1,3,5-tricarboxamide derivaat (BTA, 0,01 mmol), 8,7 ui N, N-diisopropylethylamine (DIPEA, 0,05 mmol) en 5,2 mg (benzotriazol-1-yloxy) tripyrrolidinophosphonium hexafluorfosfaat ( PyBOP, 0,01 mmol) in 1 ml CHCl3.
    4. Voeg de oplossing van het amine- gefunctionaliseerde partikel dispersie en roer overnacht bij kamertemperatuur onder een argonatmosfeer.
    5. Centrifuge de dispersie (2600 xg, 4 min), verwijder het supernatant en voeg 3 ml vers CHCI3. Ultrasone trillingen de nieuwe dispersie gedurende 3 min en centrifuge opnieuw om de supernatant te verwijderen. Herhaal deze stappen wassen 6 keer.
    6. Droog de ​​deeltjes bij 70 ° C onder vacuüm gedurende 48 uur en opgeslagen in een exsiccator.

3. statische lichtverstrooiing metingen (SLS)

Opmerking: Gebruik niet-fluorescerende deeltjes, omdat de fluorescerende kern absorbeert licht van dezelfde golflengte als het invallende laserlicht conventionele lichtverstrooiing apparatuur.

  1. Functionaliseren 10 mg van niet-fluorescerende silicadeeltjes met stearylalcohol alleen (geen NVOC-C11-OH) volgens de in paragraaf 2.1 beschreven procedure.
  2. Bereid 500 pi van een dispersie van 0,033 mg / ml van niet-gefunctionaliseerde deeltjes in water en eenandere van 2 mg / ml van de stearyl-alcohol beklede deeltjes in cyclohexaan.
  3. Sonificeer zowel dispersies gedurende minimaal 20 minuten zodat de deeltjes goed gedispergeerd.
  4. Meet de verstrooide intensiteit van beide dispersies, de oplosmiddelen en het referentienummer oplosmiddel van 30 ° tot 120 ° in stappen van 5 °.
  5. Zet de intensiteit van het monster (I monster) als functie van q
    (Vergelijking 1) q = 4π n oplosmiddel sin (θ / 2) / λ o
    de verstrooiing hoek θ, de brekingsindex van het oplosmiddel n oplosmiddel en de golflengte van de laser λ o.
  6. Bij de data naar de volgende vergelijking met behulp van software (bijv Origin)
    (Vergelijking 2) Ik proef = CP (EY)
    waarin C een constante is en de vormfactor P (qr) wordt gegeven door
    (Vergelijking 3) figure-protocol-1

    waarbij de gemiddelde straal van de bolvormige colloïden R.
  7. Uittreksel R van het past voor elke dispersie.
  8. Bereken de Rayleigh Ratio (R θ), wat een absolute maat voor de intensiteit van het verstrooide licht, volgens de volgende vergelijking voor elke θ.
    (Vergelijking 4) figure-protocol-2

    de intensiteit van het monster, het oplosmiddel en het referentie monster I, I oplosmiddel en Ik voorzie respectievelijk de brekingsindex van het oplosmiddel en het referentienummer oplosmiddel en n verwijzing dienovereenkomstig de Rayleigh verhouding van de referentie R referentie. Hier kunt u gebruik maken van tolueen als referentie, Zodanig dat n water = 1,332, n tolueen = 1,497, n cyclohexaan = 1,426; R tolueen = 2.74x10 -3 m -1 26.
  9. Bereken de gemiddelde brekingsindex van de colloïden (n colloïden) vanaf R θ en Vergelijking 5.
    (Vergelijking 5) figure-protocol-3

    met het aantal deeltjes per volume N, het volume van een deeltje v deeltje van de v deeltjes = 4/3 πR 3, en aangenomen dat de structuur factor S (q) ~ 1, die de grens van niet-interagerende deeltjes.

4. Kwantificering van het aantal actieve sites Per Particle

Opmerking: Gebruik kleine deeltjes van 13 nm straal (met een grotere oppervlakte te-volume ratio).

  1. Functionaliseren kleine deeltjes in de handel verkrijgbaar met een 20/80 molverhouding van NVOC-C11-OH / stearylalcohol naar aanleiding van de in paragraaf 2.1 beschreven procedure.
  2. Disperse 20 mg van de kleine, gefunctionaliseerde deeltjes in 1 ml CHCl3 en bestralen de dispersie in een UV-oven (λ max = 354 nm) gedurende 1 uur om de NVOC groep splitsen. Roer de dispersie voorzichtig met een magnetische roerstaaf terwijl deprotectie. Op deze wijze colloïden geen sediment en het oppervlak blijft blootgesteld aan het UV-licht, dus zorgen voor homogene ontscherming.
  3. Spin down de resulterende amine gefunctionaliseerde deeltjes (3400 x g, 10 min) en verwijder het supernatant.
  4. Droog de deeltjes bij 70 ° C gedurende 2 uur.
  5. Los op 0,50 mg succinimidyl-3- (2-pyridyldithio) propionaat (SPDP, 0,0016 mmol) in 200 ui dimethylformamide (DMF).
  6. Voeg de SPDP oplossing voor de 20 mg van het gedroogde amine-gefunctionaliseerde deeltjes en de vortexvoor 30 min. Binnen deze tijd, alle beschikbare primaire amines aan colloïden hebben gereageerd met SPDP.
  7. Was de deeltjes met 1 ml DMF gedurende 6 maal (of totdat geen vrij SPDP gedetecteerd in het supernatant met UV-Vis spectroscopie bij λ = 375 nm). In de laatste wasstap proberen om zo veel supernatant te verwijderen mogelijk te maken.
  8. Los op 0,53 mg dithiothreitol (DTT, 0,0034 mmol) in 50 ui DMF. Voeg de DTT oplossing van de deeltjes en de dispersie vortex gedurende 30 min. Binnen deze tijd de pyridine-2-thion groep afgesplitst.
  9. Bepaal de absorptie van de vrije pyridine-2-thion vrijgemaakt in de supernatant λ = 293 nm met een microvolume UV-Vis spectrofotometer.
  10. Construeer een ijklijn de extinctiecoëfficiënt ɛ (12.1x10 ~ 3 M -1 cm -1) van de pyridine-2-thion in DMF bepaald door de absorptie van een verdunningsreeks van verschillende bekende hoeveelheden SPDP met een overmaat DTT .
  11. Bereken de concentratie van pyridine-2-thion, C P2T, die wordt afgesplitst van de deeltjes met de Lambert-Beer wet:
    (Vergelijking 6) Abs = C P2T ε l
    de molaire concentratie van pyridine-2-thion C P2T, de extinctiecoëfficiënt ɛ en de weglengte l.
  12. Bereken het aantal actieve plaatsen (amines) per deeltje met de volgende vergelijking
    (Vergelijking 7) figure-protocol-4
    met de massa van een deeltje M deeltje dat deeltjes M = 4/3 3πR ρ, met ρ = 1,295 g / cm 3, de totale gewogen hoeveelheid materiaal met een totale M (20 mg) en het totale volume V totaal (50 ui). Deze vergelijking wordt aangenomen dat alle beschikbareaminen reageren met de SPDP en DTT reduceert alle SPDP moleculen die aan de deeltjes.

5. Monitor Colloïdaal Vergadering door confocale microscopie

Opmerking: Gebruik kern-schil silicadeeltjes (met een fluorescerende kern en een niet-fluorescerende shell).

  1. Bereid 400 ul van een dispersie van 0,1 gew% van BTA-gefunctionaliseerde deeltjes in cyclohexaan en ultrasone trillingen het monster gedurende 20 min.
  2. Bestralen van het monster flacon in de UV-oven (λ max = 354 nm) om af te splitsen van de o-nitrobenzyl groep van de BTA. Neem 25 pi aliquots bij verschillende tijdstippen van bestraling, bijvoorbeeld van 0 tot 30 min, de clustering te monitoren.
  3. Plaats de verschillende fracties van verschillende glasplaatjes met behulp van een afstandhouder en sluit de kamers met een dekglaasje (kamerafmeting is 13 mm diameter x 0,12 mm lengte). Na het sluiten van de kamer, zet het deksel slip op zijn kop te laten de deeltjes sediment en adsorb op het glas, waarbij de beeldvormende vergemakkelijkt.
  4. Neem verschillende afbeeldingen van elk monster met de confocale microscoop zo snel mogelijk na monstervoorbereiding per bestralingstijd.

6. Beeldanalyse

  1. Kwantificering van het aantal singlets met ImageJ
    Opmerking: Alle opdrachten die worden gebruikt om het script te schrijven, worden beschreven in de ImageJ handleiding:
    http://imagej.nih.gov/ij/docs/guide/user-guide.pdf
    1. Strijk de confocale beelden naar geïsoleerde pixels van de randen te verwijderen en vul kleine gaatjes het uitvoeren van de "Smooth" -functie.
    2. Aangezien alleen de kernen fluorescent, verwijden de heldere gebieden tot de rand van de deeltjes die tot dezelfde cluster aanraking en deeltjes fuseren. Doe dit met behulp van de "Dilate" filter. Met deeltjes met ongeveer 180 nm wanddikte, en foto's met een resolutie van 0,02 um / pixel, twee dilatatie stappen zijn genoeg.
    3. Omzetten van de beeldenin een binaire afbeelding loopt de functie "Voeg binary".
    4. Stel de schaal door het uitvoeren van de functie "" Set Scale ... ", afstand = 1 bekend = 0.02 pixels = 1 eenheid = um" "voor foto's genomen met een resolutie van 0,02 micrometer / pixel bijvoorbeeld.
    5. Breng een drempel grootte om lawaai en out-of-focus deeltjes te onderscheiden van in-of-focus deeltjes. Bijvoorbeeld met foto's die met een resolutie van 0,02 um / pixel, alle gebieden kleiner dan 0,2 pixels worden uitgesloten. Doe dit met behulp van de "Analyze deeltjes ..." command, "size = 0,2-Infinity".
    6. Maak een afbeelding all.jpg en een ALL.TXT bestand met de grootte van alle heldere gebieden in het beeld (clusters en singlets) met behulp van de commando's "" resultaten ", _all.txt" "en" "JPEG", "all" ".
    7. Veronderstellen dat alle heldere gebieden tussen 0,2 en 0,7 pixels in grootte en met een cirkelvormigheid (circulariteit = 4 π Area / Perimeter 2) tussen 0,7 en 1,0 zijnsinglets het commando "Analyseer deeltjes ...", "circulariteit = 0,7-1,0".
    8. Maak een afbeelding singlets.jpg en een singlets.txt bestand met de gegevens van alle heldere gebieden die singlets met behulp van de commando's "" resultaten ", _singlets.txt" "en" "JPEG", "singlets" ".
  2. Verwerk de informatie met Matlab
    1. Lees de singlet txt-bestand en het berekenen van de gemiddelde grootte van een singlet per foto (A singlet).
    2. Gebruik de gemiddelde grootte van een singlet het aantal deeltjes per cluster (A = doublet 2A singlet, triplet A = singlet 3A ...) en het totale aantal deeltjes in het beeld van de andere ALL.TXT bestand berekenen.
    3. Bereken de fractie van deeltjes in singlets voor elke belichtingstijd: f singlets = aantal singlets / totaal deeltjes
    4. Bereken de fractie van doubletten, drieling, enz.: F doubletten = 2 * aantal doubletten / totaal deeltjes, enz.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Aangezien de tweestapsprocedure toegepast om de supramoleculaire colloïden (figuur 1a), koppelt het BTA- derivaten (figuur 1b) in een tweede stap bij kamertemperatuur en milde reactieomstandigheden synthetiseren, de stabiliteit wordt gewaarborgd.

figure-results-1
Figuur 1. Schema van de synthese van supramoleculaire colloïden. A)

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Wanneer cyclohexaan, met een brekingsindex van 1,426, wordt gebruikt als oplosmiddel voor de BTA-colloïden dispergeren van der Waals interacties zeer zwak, omdat de brekingsindices van colloïden en oplosmiddel vrijwel gelijk. Merk op dat de concentratie gefunctionaliseerde colloïden voor de SLS experimenten in cyclohexaan is veel hoger dan de kale silica colloïden in water. Dit is nodig om een ​​voldoende sterke verstrooiing te verkrijgen vanwege het lage contrast als de brekingsindices nagenoeg overeenkomen. Spoorhoeve...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

De auteurs erkennen de Nederland Organisatie voor Wetenschappelijk onderzoek (NWO ECHO-STIP Grant 717.013.005, NWO Vidi-subsidie ​​723.014.006) voor de financiële ondersteuning.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
APTESSigma-Aldrich
FTICSigma-Aldrich
TEOSSigma-Aldrich
LUDOX AS-40Sigma-AldrichSilica deeltjes met een straal van 13 nm
MilliQ------18.2 MΩ·cm bij 25 °C
EthanolSolvaChrom---
Ammoniak (25% in water)Sigma-Aldrich---
ChloroformSolvaChrom---
CyclohexaanSigma-Aldrich---
Dimethylformamide (DMF)Sigma-Aldrich---
Stearyl alcoholSigma-Aldrich---
N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA)Sigma-Aldrich---
Benzotriazol-1-yl-oxytripyrrolidinophosphonium hexafluorofosfaat (PyBOP)Sigma-Aldrich---
Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionaat (SPDP)Sigma-Aldrich---
Dithiothreitol (DTT) Sigma-Aldrich---
NVOC-C11-OHGesynthetiseerd---I. de Feijter, 2014 Responsieve materialen van adaptieve supramoleculaire constructies, doctoraatsthesis, Technische Universiteit Eindhoven, Nederland
BTAGesynthetiseerd---I. de Feijter, 2014 Responsieve materialen van adaptieve supramoleculaire constructies, doctoraatsthesis, Technische Universiteit Eindhoven, Nederland
CentrifugeThermo ScientificHeraeus Megafuge 1.0
UltrasoonbadVWRUltrasoonreiniger
PeristaltiekpompenHarvard ApparatusPHD Ultra Spuitpomp
UV-ovenLuzchemLZC-a V UV reactor uitgerust met 8x8 UVA lichtbronnen (λmax=354 nm)
Roerder-verwarmingsplaatHeidolphMR-Hei Standard
 
[header]
LichtverstrooiingALVCGS-3 MD-4 compact goniometersysteem, uitgerust met een Multiple Tau digitale realtime correlator (ALV-7004) en een solid-state laser (λ=532 nm, 40 mW)
UV-Vis spectrofotometerThermo ScientificNanoDrop 1000 Spectrofotometer
Confocale microscoopNikonTi Eclipse met een argonlaser met λexcitation=488 nm
DiavoortstellingenSigma-AldrichGrace BioLabs Secure seal imaging spacer (1 wel, dia. × dikte 13 mm × 0.12 mm)
SpuitenBD Plastipak20 ml spuit
Kunststof buisSCIBB31695-PE/5Met ethyleenoxide gas steriliseerbare micromedische buis
Pulserende vortexmixerVWRElektrisch: 120 V, 50/60 Hz, 150 W Snelheidsbereik: 500–3.000 tpm

Referenties

  1. Wang, Y., et al. Colloids with valence and specific directional bonding. Nature. 491 (7422), 51-55 (2012).
  2. Klinkova, A., Therien-Aubin, H., Choueiri, R. M., Rubinstein, M., Kumacheva, E. Colloidal analogs of molecular chain stoppers. PNAS. 110 (47), 18775-18779 (2013).
  3. Galisteo-Lõpez, J. F., et al. Self-assembled photonic structures. Adv. Mater. 23 (1), 30-69 (2011).
  4. Kim, H., et al. Structural colour printing using a magnetically tunable and lithographically fixable photonic crystal. Nat. Photonics. 3 (9), 534-540 (2009).
  5. Dinsmore, A. D., et al. Colloidosomes: Selectively permeable capsules composed of colloidal particles. Science. 298 (5595), 1006-1009 (2002).
  6. Destribats, M., Rouvet, M., Gehin-Delval, C., Schmitt, C., Binks, B. P. Emulsions stabilised by whey protein microgel particles: Towards food-grade Pickering emulsions. Soft Matter. 10 (36), 6941-6954 (2014).
  7. Prevo, B. G., Hon, E. W., Velev, O. D. Assembly and characterization of colloid-based antireflective coatings on multicrystalline silicon solar cells. J. Mater. Chem. 17 (8), 791-799 (2007).
  8. Kitaev, V., Ozin, G. A. Self-assembled surface patterns of binary colloidal crystals. Adv. Mater. 15 (1), 75-78 (2003).
  9. Plettl, A., et al. Non-Close-Packed crystals from self-assembled polystyrene spheres by isotropic plasma etching: adding flexibility to colloid lithography. Adv. Funct. Mater. 19 (20), 3279-3284 (2009).
  10. Yethiraj, A., Van Blaaderen, A. A colloidal model system with an interaction tunable from hard sphere to soft and dipolar. Nature. 421 (6922), 513-517 (2003).
  11. Spruijt, E., et al. Reversible assembly of oppositely charged hairy colloids in water. Soft Matter. 7 (18), 8281-8290 (2011).
  12. Kraft, D. J., et al. Surface roughness directed self-assembly of patchy particles into colloidal micelles. PNAS. 109 (27), 10787-10792 (2012).
  13. Rossi, L., et al. Cubic crystals from cubic colloids. Soft Matter. 7 (9), 4139-4142 (2011).
  14. Erb, R. M., Son, H. S., Samanta, B., Rotello, V. M., Yellen, B. B. Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry. Nature. 457 (7232), 999-1002 (2009).
  15. Vutukuri, H. R., et al. Colloidal analogues of charged and uncharged polymer chains with tunable stiffness. Angew. Chem. Int. Edit. 51 (45), 11249-11253 (2012).
  16. De Greef, T. F. A., Meijer, E. W. Materials science: Supramolecular polymers. Nature. 453 (7192), 171-173 (2008).
  17. De Feijter, I., Albertazzi, L., Palmans, A. R. A., Voets, I. K. Stimuli-responsive colloidal assembly driven by surface-grafted supramolecular moieties. Langmuir. 31 (1), 57-64 (2015).
  18. Celiz, A. D., Lee, T. C., Scherman, O. A. Polymer-mediated dispersion of cold nanoparticles: using supramolecular moieties on the periphery. Adv. Mater. 21 (38-39), 3937-3940 (2009).
  19. Cantekin, S., De Greef, T. F. A., Palmans, A. R. A. Benzene-1,3,5-tricarboxamide: A versatile ordering moiety for supramolecular chemistry. Chem. Soc. Rev. 41 (18), 6125-6137 (2012).
  20. Mes, T., Van Der Weegen, R., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. Single-chain polymeric nanoparticles by stepwise folding. Angew. Chem. Int. Edit. 50 (22), 5085-5089 (2011).
  21. van Blaaderen, A., Vrij, A. Synthesis and characterization of monodisperse colloidal organo-silica spheres. J. Colloid Interf. Sci. 156 (1), 1-18 (1993).
  22. Van Helden, A. K., Jansen, J. W., Vrij, A. Preparation and characterization of spherical monodisperse silica dispersions in nonaqueous solvents. J. Colloid Interf. Sci. 81 (2), 354-368 (1981).
  23. Israelachvili, J. Intermolecular and Surface Forces. Van der Waals forces between particles and surfaces. , 3rd, Elsevier. 253-289 (2011).
  24. van Blaaderen, A., Vrij, A. Synthesis and characterization of colloidal dispersions of fluorescent, monodisperse silica spheres. Langmuir. 8 (12), 2921-2931 (1992).
  25. Giesche, H. Synthesis of monodispersed silica powders II. Controlled growth reaction and continuous production process. J. Eur. Ceram. Soc. 14 (3), 205-214 (1994).
  26. Wu, H. Correlations between the Rayleigh ratio and the wavelength for toluene and benzene. Chem. Phys. 367 (1), 44-47 (2010).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

Collo dale zelfassemblageBTA functionalisatieUV lichtactivatieconfocale microscopielichtverstrooiingsmetingenbeeldanalysewaterstofbrugvormingfotolabiele groepcore shell deeltjes
Synthese en karakterisering van Supramoleculaire colloïden
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleid

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.