Gecontroleerde Synthese en Fluorescentie Tracking of Highly Uniform Poly ( N -isopropylacrylamide) Microgels

Summary

Niet-geroerde precipitatie polymerisatie geeft een snelle, reproduceerbare prototyping aanpak van de synthese van stimuli-gevoelige poly (N -isopropylacrylamide) microgels smalle grootteverdeling. In dit protocol synthese, lichtverstrooiing karakterisering en enkel deeltje fluorescentie volgen van deze microgels in een wide-field microscopie setup worden gedemonstreerd.

Abstract

Stimuli-gevoelige poly (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels hebben verschillende potentiële praktische toepassingen en toepassingen in fundamenteel onderzoek. In dit werk, gebruiken we enkel deeltje het volgen van fluorescent gelabelde PNIPAM microgels als een showcase voor tuning microgel grootte door een snelle niet-geroerd neerslag polymerisatie procedure. Deze benadering is geschikt voor prototypen nieuwe reactiesamenstellingen voorwaarden of voor toepassingen die geen grote hoeveelheden product vereisen. Microgeldeeltje synthese, deeltjesgrootte en de structuur bepaling door dynamische en statische lichtverstrooiing worden beschreven in het protocol. Er wordt aangetoond dat de toevoeging van functionele comonomeren grote invloed op de deeltjes- nucleatie en structuur hebben. Afzonderlijke deeltjes volgen van wide-field fluorescentie microscopie maakt een onderzoek van de verspreiding van gemerkte tracer microgels in een geconcentreerde matrix ongelabelde microgels, een systeem gemakkelijk onderzocht doorandere werkwijzen zoals dynamische lichtverstrooiing.

Introduction

Stimuli-gevoelige poly (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels ^1,2 zijn continue rente over de afgelopen twee decennia aangetrokken omwille van hun potentieel in diverse slimme toepassingen. Aantoonbare use cases bevatten schakelbare emulsiestabilisatoren ^3-8, microlenzen ^9, celkweek substraten voor gemakkelijke cel oogsten ^10,11, en ​​slimme dragers voor verbindingen met laag molecuulgewicht en andere biomedische gebruikt ^12. Vanuit een fundamenteel onderzoek oogpunt van deze deeltjes zijn bewezen nuttig zijn voor het onderzoeken van onderwerpen, zoals colloïdale interacties ^13-15 en poly....

Protocol

1. Microgel Synthesis

OPMERKING: N -isopropylacrylamide (NIPAM) werd herkristalliseerd uit n-hexaan. Andere reagentia werden gebruikt zoals ontvangen.

1. Conventionele Batch Synthese van poly (NIPAM) Matrix Microgels
   1. Los op 1,8 g NIPAM en 24 mg N, N'-bisacrylamide (BIS) in 245 ml gefiltreerd (0,2 urn geregenereerde cellulose (RC) membraanfilter) dubbel gedestilleerd water in een 500 ml driehals rondbodemkolf voorzien van een terugvloeikoeler, een roerder en een rubberen septum.
   2. Plaats een thermometer en een 120 mm naald voor de stikstof ingevoerd via de septum.
   3. Verwarm de oplossin....

Results

Het aantal PNIPAM microgeldeeltjes in de batch, en dus het eindvolume deeltje, wordt het begin van de reactie bepaald gedurende de kiemvorming fase ²⁰ hydrofobe comonomeer kleurstof methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine B beïnvloedt de kiemvorming door vermindering van het aantal deeltjes dichtheid in de batch. De daling deeltjesconcentratie voor twee verschillende initiële NIPAM concentraties kunnen worden besch.......

Discussion

Toevoeging van kleine hoeveelheden functionele comonomeer kan een significant effect op de deeltjesgrootte en de structuur van de PNIPAM verkregen microgels bezitten. Gelijktijdig kleinschalige reageerbuis polymerisatie is een goede methode om rekening te houden met deze veranderingen, en helpt bij het snel vinden van de juiste reactant composities voor doel deeltjesgrootte voor het opschalen van de reactie als dat nodig is. De massa van.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetone	VWR Chemicals	KRAF13455
Bisacrylamid	AppliChem	A3636
n-Hexane	Merck	104374
N-Isopropylacrylamide	Fisher Scientific	AC412785000	recrystallized from n-hexane
Methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine B	Polysciences	23591
Potassium peroxodisulfate	Merck	105091
Silicone oil 47 V 350	VWR Chemicals	83851
Toluene	Sigma Aldrich	244511
F12 Refrigerated/heating circulator	Julabo	9116612
Microscope	Olympus	IX83
XY(Z) Piezo System	Physik Instrumente	P-545.3R7
100X Oil immersion objective	Olympus	UPLSAPO
QuadLine Beamsplitter	AHF Analysentechnik	F68-556T
Cobolt Jive 150 laser	Cobolt	0561-04-01-0150-300
Multimode Fiber	Thorlabs	UM22-600
iXON Ultra 897 EMCCD camera	Andor	DU-897U-CS0-BV
Laser goniometer	SLS Systemtechnik	Mark III
CF40 Cryo-compact circulator	Julabo	9400340
Laser goniometer system	ALV GmbH	ALV / CGS-8F
Multi-tau corretator	ALV GmbH	ALV-7004
Light scattering electronics	ALV GmbH	ALV / LSE 5004
Photon counting module	PerkinElmer	SPCM-CD2969	2 units in pseudo cross-correlation mode
633 nm HeNe Laser	JDS Uniphase	1145P
F32 Refrigerated/heating circulator	Julabo	9312632