Methodenartikel

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

DOI:

10.3791/54419

⸱

8 september 2016

 ,  ,  ,  , 
1Institute of Physical Chemistry, RWTH Aachen University

In dit artikel

Samenvatting

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

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.

Samenvatting

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

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.

Inleiding

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

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 polymeer-oplosmiddel interacties 16-18.

Succesvolle gebruik van PNIPAM microgels en derivaten daarvan in een bepaalde toepassing vereist gewoonlijk kennis van de gemiddelde deeltjesgrootte en breedte van de deeltjesgrootteverdeling. Voor de juiste interpretatie van de experimentele resultaten met betrekking tot PNIPAM microgels, de deeltjesstructuur, die kan worden beïnvloed door functionele comonomeren, moet gekend worden. Dynamische en statische lichtverstrooiing (DLS en SLS respectievelijk) zijn uitermate geschikt voor het verkrijgen van deze informatie, omdat deze werkwijzen zijn snel en relatief eenvoudig te gebruiken; en ze sonde het deeltje eigenschappen niet-invasief in hun eigen omgeving (dispersie). DLS en SLS ook gegevens verzamelen van de enorme aantal deeltjes vermijden van de vertekening die voortvloeien uit kleine steekproeven, typisch voor microscopie methoden. Daarom is het eerste doel van dit werk is om goede praktijken in te voeren ten aanzien van lichtverstrooiing voor beoefenaars nieuwe colloïdale karakterisering.

Typisch wordt precipitatie polymerisatie in laboratoriumschaal uitgevoerd en vinden van de juiste reactieomstandigheden voor specifieke deeltjeseigenschappen kan moeizaam en vereist vele herhalingen van de synthese. In tegenstelling tot grote batch synthese, niet-geroerde precipitatie polymerisatie 19,20 is arAPID procedure waarbij batches van verschillende reactantsamenstelling kunnen worden gepolymeriseerd gelijktijdig meegevende deeltjes smalle grootteverdeling. Gelijktijdige polymerisatie minimaliseert experimentele variatie en grote output betekent dat de juiste reactie-omstandigheden snel kan worden gevonden voor opschaling van de reactie. Vandaar ons tweede doel is om het gebruik van niet-geroerde precipitatie polymerisatie aantonen prototyping en toepassingen die een grote hoeveelheid product vereisen.

Verschillende aspecten van de synthese en karakterisering komen samen in het voorbeeld van toepassing van fluorescent gemerkte PNIPAM microgels in colloïdale interactie onderzoek. Hier gebruiken we zeer nauwkeurige enkel deeltje volgen van de verspreiding van gemerkte tracer microgels in dispersie van ongelabelde matrix microgels over een breed matrix concentratiegebied te onderzoeken en op te lossen de kooi effect in geconcentreerde colloïdale dispersie. Wide-field fluorescentie microscopie is goed geschikt for dit doel kan het specifieke gedrag van enkele tracer moleculen karakteriseren van een groot aantal potentieel verschillende soorten matrix. Dit is in tegenstelling tot technieken zoals DLS, SLS en reologie, die het geheel gemiddelde eigenschappen van verschillende metingen en daarom kan het gedrag van kleine aantal probe deeltjes niet worden gevonden in een groot systeem. Verder in dit specifieke voorbeeld lichtverstrooiing conventionele werkwijzen kunnen niet worden ook gebruikt door de hoge concentratie van deeltjes, wat leidt tot een sterke meervoudige verstrooiing ongeldig maakt standaardanalyse. Het gebruik van geautomatiseerde verwerking van gegevens en statistische methoden mogelijk te maken analyse van de totale gedrag van het systeem ook voor enkel deeltje tracking, gemiddeld over grote steekproeven.

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

Protocol

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

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 oplossing tot 60 ° C, onder roeren. Deoxygenate de oplossing door spoelen met stikstof gedurende 40 min.
    4. Tegelijkertijd bereidt een initiatoroplossing van 155 mg kaliumpersulfaat (KPS) in 5 ml gefiltreerd dubbel gedestilleerd water en de oplossing borrelen met stikstof om zuurstof te verwijderen.
    5. Breng de volledige 5 ml KPS solution in een stikstof-gewassen spuit uitgerust met een 120 mm naald.
    6. Til het stikstofatoom naald boven het vloeistofniveau in de driehalskolf en voeg de KPS oplossing snel door de rubber septum in de reactor.
    7. Laat de polymerisatie verlopen gedurende 1 uur onder een stikstofstroom en langzaam roeren bij 60 ° C.
    8. Gebruik een Buchner trechter en filter papier om de hete reactie-oplossing filteren om grote aggregaten te verwijderen. Laat de dispersie afkoelen.
    9. Centrifugeer opnieuw te dispergeren en de dispersie drie keer gedurende 40 min bij 257.000 xg en tenslotte opnieuw te dispergeren het sediment in een minimale hoeveelheid levensvatbare dubbel gedestilleerd water. Dit is typisch 2-4 ml.
    10. Lyofiliseren de dispersie voor het opslaan.
  2. Niet-geroerde Synthese van fluorescent gelabelde Poly (NIPAM) Microgels
    1. Weeg 257,7 mg NIPAM, 3,5 mg BIS, en 1,5 mg methacryloxyethyl -thiocarbamoyl rhodamine B (kleurstof) in glazen vat en voeg 10 ml van gefilterde dubbel destillerened water.
    2. Ultrasonicate de kleurstof-monomeeroplossing gedurende 15 min om de kleurstof op te lossen in water.
    3. Bereid dezelfde oplossing zonder kleurstof in een afzonderlijk glazen vat.
    4. Bereid verschillende verdunningen van de monomeeroplossing met de kleurstof met de monomeeroplossing zonder kleurstof een concentratiereeks met verschillende kleurstofconcentraties verkrijgen. In dit werk gebruiken kleurstof in het concentratiegebied van 0,02-0,1 mmol / L.
    5. Los op 8,4 mg KPS in 10 ml dubbel gedestilleerd water gefilterd om de initiatoroplossing krijgen.
    6. Transfer 0,5 ml van de concentratiereeks en 0,5 ml van de oplossing KPS buizen testen met diameter 10 mm om de uiteindelijke reactieoplossingen verkrijgen en verzegeld met rubber septa.
    7. Verwarm een ​​oliebad in een dubbelwandige glazen vat aangesloten op een verwarmingspomp tot 63 ° C.
    8. Deoxygenize de reactieoplossingen door spoelen met stikstof tot 120 mm naalden 20 min.
    9. Plaats de buizen in afloating platform en dompel het platform in de voorverwarmde oliebad. Stel de temperatuur tot 60 ° C. Initiële hogere temperatuur van het bad is nodig omdat de oplossingen kamertemperatuur afkoelen het bad. Voor het precieze deeltjesgrootte tuning de temperatuur tijdens de eerste reactie moet streng zijn, gewoonlijk ± 0,1 ° C.
    10. Laat de reactie doorgaan gedurende een geschikte tijd. Gewoonlijk 1 uur voldoende.
    11. Breng de reactiebuizen spoedig een oven bij 60 ° C en zet een druppel hete dispersie 10 ml dubbel gedestilleerd water gefilterd voorverwarmd via PNIPAM volume faseovergangstemperatuur (VPTT, 32 -34 ° C) 1, voor DLS karakterisering in de ingeklapte toestand.
    12. Laat de rest van de dispersies afkoelen tot kamertemperatuur en overbrengen naar centrifugebuizen.
    13. Centrifugeer de oplossing drie keer gedurende 40 min bij 257.000 xg en verdun de microgels uiteindelijk in 2 ml gefilterd dubbel gedestilleerd water for gebruik als tracer deeltjes.

2. Light Scattering karakterisering

  1. Hydrodynamische straal Bepaling in opgevouwen toestand van Dynamic Light Scattering
    1. Was cuvettes en glaswerk met aceton damp.
    2. Verhit 10 ml gefilterd (bijvoorbeeld, 200 nm of kleiner RC-filter) dubbel gedestilleerd water over PNIPAM VPTT.
    3. Transfer een druppel hete dispersie het gefilterde water via een voorverwarmde naald (0,9 x 40 mm) en injectiespuit (1 ml).
    4. Temperen de DLS goniometer index match bad tot 50 ° C en de overdracht van het monster naar het instrument zonder dat ze afkoelen.
    5. Vindt de grootste verstrooiingshoek waarbij de verstrooide intensiteit is voldoende om een ​​correlogram door het uitvoeren van testmetingen verwerven.
      1. Analyse-kuvet (10 mm diameter glazen buis met 1 ml deeltje dispersie). Beweeg de detector arm om kleine verstrooiing hoek (hier 30 °).
      2. Controleer de balk profiel for meervoudige verstrooiing: geen gloed rond de primaire straal, geen meervoudige verstrooiing, enz. Controleer of de telling serie is geschikt voor metingen aan scherpe verstrooiingshoek (afstand tussen 30 en 600 kHz; rechterbovenhoek van het softwarevenster..)
      3. Beweeg de goniometer arm hoogste verstrooiing hoek (kies 120 ° hier). Controleer of de telling is nog steeds hoog genoeg is voor de meting (tussen de 30 en 600 kHz). Als de intensiteit te laag is, zet u de arm te laten zakken verstrooiing hoek.
    6. Controleer de bundel visueel door de tolueen bad glas op het laagste verstrooiing hoek, als gloed rond de invallende bundel meervoudige verstrooiing wordt waargenomen plaatsvindt. In dit geval verminderen de laserintensiteit of een hogere verdunning.
    7. Verwerven 20 correlograms tussen de minimale en maximale verstrooiingshoek (bijvoorbeeld 30 ° - 140 °) minimale acquisitietijd van 60 sec. Verhoging van de acquisitie tijd voor zwakke intensiteit grote verstrooiing hoekenindien nodig.
  2. Data Analysis 37
    1. Bereken verstrooiing vector grootheden voor de verstrooiingshoek volgens figure-protocol-1 , Waarin n de brekingsindex van de dispersie, figure-protocol-2 de golflengte van de laser onder vacuüm en figure-protocol-3 de verstrooiing hoek.
    2. In het geval de meting software biedt de intensiteit correlatiefunctie figure-protocol-4 , Transformeren elektrische veld correlatiefunctie figure-protocol-5 volgens figure-protocol-6 . Parameter figure-protocol-7 is een oninteressante instrumenteel parameter gerelateerd aan de mate van ruimtelijke coherentie van het verstrooide licht over de detector gebied.
    3. Voer cumulant analyse van correlograms, dat wil zeggen, past tweede orde polynoom met de logaritme van elk elektrisch veld correlatiefunctie figure-protocol-8 door lineaire kleinste kwadraten. figure-protocol-9 verschijnt als het snijpunt van de pasvorm en de exacte waarde is niet van belang voor de gegevensanalyse. Beperken de pasvorm een zinvolle vertragingstijd τ waarde, bijvoorbeeld, zodat de correlatie amplitude 10 - 20% van de maximale amplitude. De coëfficiënt van de eerste orde term is de gemiddelde vervalsnelheid van de correlatiefunctie, figure-protocol-10 .
    4. Vind de meest waarschijnlijke waarde voor de gemiddelde diffusiecoëfficiënt figure-protocol-11 van de deeltjes door lineaire kleinste kwadraten op figure-protocol-12 . Alsfigure-protocol-13 tegen figure-protocol-14 lijkt niet lineair en gaat door de oorsprong in de fout, de deeltjesgrootteverdeling breed en hydrodynamische radius zal slecht gedefinieerd.
    5. Bereken het gemiddelde hydrodynamische straal van de Stokes-Einstein relatie figure-protocol-15 waar figure-protocol-16 is de Boltzmann-coëfficiënt, figure-protocol-17 de absolute temperatuur en figure-protocol-18 de viscositeit van de dispersie bij figure-protocol-19 . Propageren de standaardafwijking van figure-protocol-20 naar figure-protocol-21 .
  3. Particle Structuur Bepaling van Static Light Scattering
    1. Was cuvettes en glaswerk met aceton damp. Met 20 mm diameter of groter cuvettes het cilindrische lenseffect minimaliseren.
    2. Filter (200 nm RC filter of kleiner) van ongeveer 20 ml dubbel gedestilleerd water aan een glazen flesje en breng een druppel gezuiverd dispersie aan de flacon. Was het filter met 10 ml water alvorens het te gebruiken voor de monstervoorbereiding om onzuiverheden resteert uit het productieproces te verwijderen.
    3. Controleer monster tegen omgevingslicht bron. Als blauwe tint wordt waargenomen, het monster waarschijnlijk te concentreren. Verdunnen dienovereenkomstig.
    4. Bereid achtergrond watermonster door spoelen de cuvet meerdere malen met gefilterd water en vul daarna passende monstervolume, afhankelijk van de cuvette en de laser positie in het instrument. De laser moet door het monster passeren zonder te worden gebroken uit de meniscus.
    5. Kalibreren van de instrument gebruik van een tolueen monster.
    6. Meet water verstrooiing (achtergrond) het gehele beschikbare hoekbereik.
    7. Meet de verstrooiing intensiteit van het monster gedurende de beschikbare hoekgebied voorkeur bij verschillende golflengten. De verstrooiing patroon genormaliseerd naar de voorwaartse verstrooiing intensiteit bekend als de vormfactor.
    8. Als deeltje structuur bekend is, gebruik dan het juiste model uitdrukking aan de mondiale fit te berekenen op de datasets gemeten bij verschillende golflengten.
    9. Om onbekende deeltje structuur gebruik geregulariseerd directe (zoals FitIt! 33) of een meer algemene indirecte inverse Fourier-transformatie 21,22 routine in combinatie met deconvolutie van het paar afstand distributie functie (alleen voor bolvormige deeltjes) 23,24 voor ongeveer de indeling van de deeltjesfysica type.
    10. Indien de fitting of inversie routine geeft een schatting van het deeltje straal verdelingsfunctie Bereken de polydispersiteitindex (standaardafwijking van de verdeling gedeeld door het gemiddelde).

3. Particle Tracking door Wide-field fluorescentiemicroscopie

OPMERKING: Tracer en matrixdeeltjes van 465 ± 7 nm en 405 ± 7 nm hydrodynamische straal bij 20 ° C, respectievelijk, werden toegepast voor particle tracking.

  1. monstervoorbereiding
    1. Bereid geconcentreerde matrix microgel dispersie door het opnieuw dispergeren bekende hoeveelheid van gevriesdroogde ongelabelde microgel bekende hoeveelheid dubbel gedestilleerd water. Voeg een kleine hoeveelheid gemerkte tracer deeltjes.
    2. Bevestig de geschikte tracer microgel-concentratie in de microscoop. De optimale concentratie is een compromis tussen gelijktijdige verwerving van maximum aantal sporen, terwijl de tracerconcentratie laag genoeg zodat de kans dat de tracer deeltjessporen steken tijdens de overname te verwaarlozen.
    3. Bereid geconcentreerde dispersies door verdampenwater in een oven. Bepaal gewichtsconcentratie door vergelijking van het gewicht van de dispersie tot het oorspronkelijke gewicht van het monster voor verdamping.
  2. Data Acquisition and Analysis
    1. Gebruik een geschikte objectief lens van de gewenste vergroting en diafragma voor excitatie van de tracers en gelijktijdige fluorescentie collectie van het monster. In dit werk, gebruik dan een 100X / 1,3 NA olie-immersie objectief.
    2. Plaats het vocht kamer op een xyz-piëzo tafel, die past in een commerciële microscoop.
    3. Om het monster uit uitdroging te voorkomen, plaatst u een plasma schoongemaakt dekglas in het vocht kamer en pipet 10 ul van poly (NIPAM) spreiding van de gewenste concentratie op de slip.
    4. Afhankelijk van de excitatie- en emissiespectra van de fluorescerende kleurstof, met een geschikte laser voor excitatie en stel het laservermogen gepast. De intensiteit moet voldoende laag is om snel fotobleken van de kleurstoffen te voorkomen, maar optegelijkertijd sterk genoeg voor nauwkeurige positionering afzonderlijk deeltje (zie hieronder). In dit werk gebruikt een 561 nm dpss-laser en houdt het laservermogen constant op 16 mW (ca. 0,5 kW cm -2 het monster) voor alle metingen.
    5. Om homogeen monster belichting te verkrijgen, gebruik maken van de kritische verlichting setup hier beschreven. Hiervoor stel de laser in een multimode fiber (NA 0,22 ± 0,02, 0,6 mm kern diameter), schud de vezel met behulp van een vortexer om tijdelijk gemiddelde uit laser spikkels, en projecteren de vezel uiteinde in het monster vlak.
    6. IJk de z-afstand vanaf de achterkant reflectie van het deksel slip en focus meerdere micrometer in het monster door de doelstelling iets omhoog te bewegen en zet de z-positie met behulp van een z-compensator. Dit voorkomt eventuele interface van effecten met het dekglaasje.
    7. De instelbare parameters, zoals belichtingstijd, de sterkte van het fluorescentiesignaal. In dit geval een EMCCD cameramet belichtingstijd van 0,1 sec, elektron vermenigvuldigen modus en winst van 50.
    8. Verwerven verschillende films met het juiste aantal frames voldoende vertragingstijd de gemiddelde kwadratische verplaatsing van de microgels in verschillende delen van het monster te berekenen verkrijgen. In dit werk gebruiken overname framenummers van 500 of 1000 frames.
    9. Analyseer de gegevens die door het plaatsen van de deeltjes in elk frame met behulp van Gauss-fitting 25 en het gebruik van een geschikte particle-tracking algoritme 26 om de gemiddelde vierkante verplaatsing te verkrijgen. 27 Bereken gemiddelde waarden en standaarddeviatie door het gemiddelde over alle tracks in alle films. Bereken de lange aanlooptijd diffusie coëfficiënten door lineaire regressie uit figure-protocol-22 waar figure-protocol-23 is de gemiddelde vierkante verplaatsing, D de gemiddelde diffusiecoëfficiënt en T knoppen de vertragingstijd.
    10. EstiMate de anomalie parameter γ van de afwijkende diffusie vergelijking figure-protocol-24 door het transformeren van de gegevens op logaritmische schaal, waarbij figure-protocol-25 . De anomalie parameter figure-protocol-26 wordt gegeven door de afgeleide van het perceel. Het derivaat kan worden geschat door de eindige verschillen van de gegevens punten, en het aanpassen van de gegevens punten door veeltermfuncties en differentiëren analytisch. Bepaal de voldoende mate van de kromme door deze functies door het uitzetten van de fit residuen en residuele norm voor het verhogen van polynoom orde.
    11. Herhaal deze procedure voor de verschillende concentraties van de microgel matrices.

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

Resultaten

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

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...

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

Discussie

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

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...

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

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

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

De Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) wordt erkend voor de financiële steun binnen de Sonderforschungsbereich SFB 985 "Functionele Microgels en Microgel Systemen".

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

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
AcetoneVWR ChemicalsKRAF13455
BisacrylamidAppliChemA3636
n-HexaneMerck104374
N-IsopropylacrylamideFisher ScientificAC412785000gerekristalliseerd uit n-hexane
Methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine BPolysciences23591
KaliumperoxodisulfaatMerck105091
Silicone oil 47 V 350VWR Chemicals83851
TolueenSigma Aldrich244511
F12 Gekoelde/verwarmingscirculatorJulabo9116612
MicroscoopOlympusIX83
XY(Z) Piezo SysteemPhysik InstrumenteP-545.3R7
100X Olie-immersie objectiefOlympusUPLSAPO
QuadLine BeamsplitterAHF AnalysentechnikF68-556T
Cobolt Jive 150 laserCobolt0561-04-01-0150-300
Multimode VezelThorlabsUM22-600
iXON Ultra 897 EMCCD cameraAndorDU-897U-CS0-BV
Laser goniometerSLS SystemtechnikMark III
CF40 Cryo-compact circulatorJulabo9400340
Laser goniometer systeem ALV GmbHALV / CGS-8F
Multi-tau correlatorALV GmbHALV-7004
Lichtverstrooiing elektronicaALV GmbHALV / LSE 5004
Fotontelling modulePerkinElmerSPCM-CD29692 eenheden in pseudo cross-correlatie modus
633 nm HeNe LaserJDS Uniphase1145P
F32 Gekoelde/verwarmingscirculatorJulabo9312632

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pelton, R. Temperature-sensitive aqueous microgels. Adv. Colloid Interfac. 85, 1-33 (2000).
  2. Pich, A., Richtering, W. Microgels by Precipitation Polymerization: Synthesis, Characterization and Functionalization. Adv. Polym. Sci. 234, 1-37 (2010).
  3. Richtering, W. Responsive Emulsions Stabilized by Stimuli-Sensitive Microgels: Emulsions with Special Non-Pickering Properties. Langmuir. 28 (50), 17218-17229 (2012).
  4. Wiese, S., Spiess, A. C., Richtering, W. Microgel-Stabilized Smart Emulsions for Biocatalysis. Angew. Chem. Int. Edit. 52 (2), 576-579 (2012).
  5. Schmitt, V., Ravaine, V. Surface compaction versus stretching in Pickering emulsions stabilised by microgels. Curr. Opin. Colloid In. 18 (6), 532-541 (2013).
  6. Wellert, S., Richter, M., Hellweg, T., von Klitzing,, R,, Hertle, Y. Responsive Microgels at Surfaces and Interfaces. Z. Phys. Chem. 229 (7-8), 1-26 (2015).
  7. Li, Z., Harbottle, D., Pensini, E., Ngai, T., Richtering, W., Xu, Z. Fundamental Study of Emulsions Stabilized by Soft and Rigid Particles. Langmuir. 31 (23), 6282-6288 (2015).
  8. Deshmukh, O. S., van den Ende, D., Stuart, M. C., Mugele, F., Duits, M. H. G. Hard and soft colloids at fluid interfaces: Adsorption, interactions, assembly & rheology. Adv. Colloid Interfac. 222, 215-227 (2015).
  9. Serpe, M. J., Kim, J., Lyon, L. A. Colloidal Hydrogel Microlenses. Adv. Mater. 16 (2), 184-187 (2004).
  10. Schmidt, S., Zeiser, M., Hellweg, T., Duschl, C., Fery, A., Möhwald, H. Adhesion and Mechanical Properties of PNIPAM Microgel Films and Their Potential Use as Switchable Cell Culture Substrates. Adv. Func. Mater. 20 (19), 3235-3243 (2010).
  11. Xia, Y., He, X., et al. Thermoresponsive Microgel Films for Harvesting Cells and Cell Sheets. Biomacromolecules. 14 (10), 3615-3625 (2013).
  12. Guan, Y., Zhang, Y. PNIPAM microgels for biomedical applications: from dispersed particles to 3D assemblies. Soft Matter. 7 (14), 6375(2011).
  13. Yunker, P. J., Chen, K., Gratale, M. D., Lohr, M. A., Still, T., Yodh, A. G. Physics in ordered and disordered colloidal matter composed of poly(N-isopropylacrylamide) microgel particles. Rep. Prog. Phys. 77 (5), 056601-056629 (2014).
  14. Lohr, M. A., Still, T., et al. Vibrational and structural signatures of the crossover between dense glassy and sparse gel-like attractive colloidal packings. Phys. Rev. E. 90 (6), 062305(2014).
  15. Dreyfus, R., Xu, Y., Still, T., Hough, L. A., Yodh, A. G., Torquato, S. Diagnosing hyperuniformity in two-dimensional, disordered, jammed packings of soft spheres. Phys. Rev. E. 91 (1), 012302-012312 (2015).
  16. Kojima, H., Tanaka, F. Reentrant volume phase transition of cross-linked poly(N-isopropylacrylamide) gels in mixed solvents of water/methanol. Soft Matter. 8 (10), 3010-3011 (2012).
  17. Hofmann, C. H., Plamper, F. A., Scherzinger, C., Hietala, S., Richtering, W. Cononsolvency Revisited: Solvent Entrapment by N-Isopropylacrylamide and N, N-Diethylacrylamide Microgels in Different Water/Methanol Mixtures. Macromolecules. 46 (2), 523-532 (2013).
  18. Bischofberger, I., Calzolari, D. C. E., Trappe, V. Co-nonsolvency of PNiPAM at the transition between solvation mechanisms. Soft Matter. 10 (41), 8288-8295 (2014).
  19. Virtanen, O. L. J., Richtering, W. Kinetics and particle size control in non-stirred precipitation polymerization of N-isopropylacrylamide. Colloid Polym. Sci. 292 (8), 1743-1756 (2014).
  20. Virtanen, O. L. J., Ala-Mutka, H. M., Richtering, W. Can the Reaction Mechanism of Radical Solution Polymerization Explain the Microgel Final Particle Volume in Precipitation Polymerization of N-Isopropylacrylamide? Macromol. Chem. Phys. 216 (13), 1431-1440 (2015).
  21. Glatter, O. A new method for the evaluation of small-angle scattering data. J. Appl. Crystallogr. 10 (5), 415-421 (1977).
  22. Svergun, D. I. Determination of the regularization parameter in indirect-transform methods using perceptual criteria. J. Appl. Crystallogr. 25 (4), 495-503 (1992).
  23. Glatter, O. Convolution Square Root of Band-Limited Symmetrical Functions and Its Application to Small-Angle Scattering Data. J. Appl. Crystallogr. 14, 101-108 (1981).
  24. Glatter, O., Hainisch, B. Improvements in Real-Space Deconvolution of Small-Angle Scattering Data. J. Appl. Crystallogr. 17, 435-441 (1984).
  25. Cheezum, M. K., Walker, W. F., Guilford, W. H. Quantitative Comparison of Algorithms for Tracking Single Fluorescent Particles. Biophys. J. 81 (4), 2378-2388 (2001).
  26. Wöll, D., Kölbl, C., Stempfle, B., Karrenbauer, A. A novel method for automatic single molecule tracking of blinking molecules at low intensities. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (17), 6196-6205 (2013).
  27. Saxton, M. J., Jacobson, K. Single-particle tracking: Applications to membrane dynamics. Annu. Rev. Bioph. Biom. 26, 373-399 (1997).
  28. Pusey, P. N., van Megen, W. Detection of small polydispersities by photon correlation spectroscopy. J. Chem. Phys. 80 (8), 3513(1984).
  29. Stieger, M., Pedersen, J. S., Richtering, W., Lindner, P. Small-angle neutron scattering study of structural changes in temperature sensitive microgel colloids. J. Chem. Phys. 120 (13), 6197-6206 (2004).
  30. Wu, X., Pelton, R. H., Hamielec, A. E., Woods, D. R., McPhee, W. The kinetics of poly(N-isopropylacrylamide) microgel latex formation. Colloid Polym. Sci. 272, 467-477 (1994).
  31. Weeks, E. R., Weitz, D. A. Subdiffusion and the cage effect studied near the colloidal glass transition. Chem. Phys. 284 (1-2), 361-367 (2002).
  32. Ernst, D., Köhler, J., Weiss, M. Probing the type of anomalous diffusion with single-particle tracking. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (17), 7686-7691 (2014).
  33. Virtanen, O. L. J. FitIt! (Version 1.1.4). , Available from: https://www.github.com/ovirtanen/fitit (2015).
  34. Provencher, S. W. A Constrained Regularization Method For Inverting Data Represented By A Linear Algebraic or Integral Equations. Comput. Phys. Commun. 27 (3), 213-227 (1982).
  35. Holtzer, L., Meckel, T., Schmidt, T. Nanometric three-dimensional tracking of individual quantum dots in cells. Appl. Phys. Lett. 90 (5), 053902-053904 (2007).
  36. Diezmann, A. V., Lee, M. Y., Lew, M. D., Moerner, W. E. Correcting field-dependent aberrations with nanoscale accuracy in three-dimensional single-molecule localization microscopy. Optica. 2 (11), 985-989 (2015).
  37. Neutrons, X-rays and Light: Scattering Methods Applied to Soft Condensed Matter. Lindner, P., Zemb, T. , North Holland Delta Series. Amsterdam. (2002).

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

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

PNIPAM microgelsniet geroerde precipitatiepolymerisatiedynamische lichtverstrooiingsingle particle trackingwide field fluorescentiemicroscopiebepaling van de hydrodynamische straalafstemming van de partikelgroottefluorescentielabelled microgelscollo dale glasovergang

Gerelateerde artikelen