11 februari 2018
Het huidige werk beschrijft een methode om te fabriceren micellaire nanokristallen, een opkomende grote klasse van nanobiomaterials. Deze methode combineert topdown electrospray, onderop zelf-assemblage, en op basis van oplosmiddel structuur controle. De fabricage methode is grotendeels continu kan produceren hoogwaardige producten en bezit een goedkoop middel structuur controle.
Het algemene doel van deze procedure is om micellaire nanokristallen te fabriceren door top-down elektrospray, bottom-up zelfsamenstelling en een goedkope oplosmiddel-gebaseerde methode voor structuurcontrole te combineren. Deze methode biedt een goede manier om een opkomende klasse van nanobiomaterialen, bekend als micellaire nanokristallen, te produceren, die nuttig kunnen zijn voor biomedische detectie, beeldvorming en therapie. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn, ten eerste, dat het een continu proces is.
Ten tweede produceert het hoogwaardige producten. En ten derde heeft het een goedkope manier om de structuur te controleren. Potentieel zou deze techniek ook kunnen worden aangepast om andere soorten nanomaterialen te produceren.
Om de procedure te beginnen, lost u 10 milligram hydrofobe quantum dots op in 20 milliliter chloorform of tetrahydrofuran, afhankelijk van de gewenste micelvorm. Vortex de oplossing gedurende 20 seconden. Los vervolgens 100 milligram polystyreenblok-polyethyleenglycol op in 10 milliliter chloorform of THF, afhankelijk van de gewenste vorm.
Als de oplossing in chloorform is, vortex deze gedurende 20 seconden. Als de oplossing in THF is, soniceer deze gedurende twee minuten in een badsonificator. Combineer een milliliter van de quantumdot-oplossing met een milliliter van de PS peg-oplossing.
Vortex het mengsel gedurende een minuut en trek vervolgens de oplossing in een vijf milliliter PTFE-spuit gelabeld als Spuit A. Combineer vervolgens 400 milligram polyvinylalcohol met 10 milliliter gedeïoniseerd water. Roer het mengsel gedurende vier tot vijf uur op 60 tot 80 graden Celsius. Laat vervolgens de PVA-oplossing afkoelen tot kamertemperatuur.
Trek de afgekoelde PVA-oplossing in een vijf milliliter PTFE-spuit gelabeld als Spuit B. Om het coaxiale elektrospray-systeem in te stellen, steekt u de 27-gauge roestvrijstalen binnenste capillair in de 20-gauge roestvrijstalen buitenste capillair-assemblage. Schroef de binnenste capillair voorzichtig op positie totdat deze net weerstand ontmoet, zorg ervoor dat u niet te strak aandraait. Laad Spuit A in een spuitpomp.
Verbind de spuit met de binnenste capillair van de coaxiale mondstuk met 37 centimeter PTFE-slang. Laad Spuit B in een andere spuitpomp en verbind de spuit met de buitenste capillair met 17 centimeter PTFE-slang. Plaats de coaxiale mondstuktip ongeveer 0,8 centimeter boven een stalen draadring, met een diameter van 1,5 centimeter bevestigd aan een metalen staaf.
Plaats een 25 millimeter bij 125 millimeter ronde glazen opvangschaal op een standaard ongeveer 10 centimeter onder de mondstuktip. Zorg ervoor dat de gelijkstroom-hoogspanningsvoeding is uitgeschakeld. Aard vervolgens de stalen ring door deze aan te sluiten op de negatieve aansluiting van de voeding.
Verbind tenslotte de positieve aansluiting van de voeding met de binnenste naald van de coaxiale mondstuk. Stel spuitpomp A in op 0,6 milliliter per uur en spuitpomp B op 1,5 milliliter per uur. Start beide spuitpompen en wacht tot de stroomsnelheden zijn gestabiliseerd, zoals aangegeven door druppels die zich met een constante snelheid bij de mondstuktip vormen.
Controleer of er geen luchtbellen in de slangen zitten en of er geen lekken zijn. Schakel vervolgens de systeemvoeding in. Pas de toegepaste spanning aan, blijf tussen de vijf en negen kilovolt, totdat een goed gevormde kegel bij de coaxiale mondstuktip wordt waargenomen.
Plaats vervolgens 10 milliliter gedeïoniseerd water in een nieuwe opvangschaal. Vervang de opvangschaal in de assemblage door een nieuwe schaal. Laat het elektrosprayproces 40 minuten lopen bij het produceren van sferische micellen, of 90 minuten bij het produceren van wormachtige micellen.
Verwijder vervolgens de opvangschaal. Stop de spuitpompen en schakel de voeding uit. Laat de productbak onbedekt in een afzuigkap overnacht staan om het organische oplosmiddel te laten verdampen.
Breng vervolgens het product over naar een 15 milliliter centrifugebuis voor karakterisering of gebruik. Bewaar het product op vier graden Celsius gedurende maximaal een maand. Transmissie-elektronenmicroscopie van micellen geproduceerd in chloorform onthulde sferische deeltjes met een laag insluitingsgetal van nanokristallen.
De deeltjesgrootte was ongeveer 35 nanometer. Goede vorming van de kegel was essentieel voor de zelfsamenstelling van micellen. Een onjuist gevormde kegel resulteerde in een over het algemeen onsuccesvolle productie.
Toen THF werd gebruikt als organisch oplosmiddel, vormden wormachtige micellen zich door de versmelting van zelfgeassembleerde sferische micellen. Na 90 minuten waren bijna alle waargenomen micellaire nanokristallen in wormachtige vormen. Het gebruik van THF resulteerde ook in een grotere insluiting van nanokristallen dan waargenomen in chloorform.
Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u micellaire nanokristallen van verschillende vormen kunt maken met behulp van onze fabricagemethode, die schaalbaar is, goedkoop en goede productkwaliteit geeft.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Deze studie presenteert een methode voor het vervaardigen van micellaire nanokristallen, een belangrijke klasse nanobiomaterialen. De aanpak integreert top-down electrospray, bottom-up zelfassemblage en oplosmiddelgestuurde structuurcontrole, wat resulteert in een continu en kosteneffectief productieproces.
Micellaire nanokristallen, vervaardigd via een combinatie van electrospray, zelfassemblage en oplosmiddelgebaseerde structuurcontrole, bieden een schaalbare route naar geavanceerde nanobiomaterialen voor biomedische R&D. De mogelijkheid om de morfologie van micellen en de inkapselingsefficiëntie af te stemmen, heeft een directe invloed op de voorspellende waarde en het translationele potentieel van leverings- en beeldvormingsplatformen op basis van nanodeeltjes. Deze methode pakt cruciale knelpunten in vroege ontdekking en preklinische ontwikkeling aan door reproduceerbare productie van hoogwaardige nanomaterialen mogelijk te maken.
Deze fabricagemethode integreert in het continuüm van ontdekking naar preklinisch onderzoek door een robuust platform te bieden voor het produceren van nanomaterialen met instelbare eigenschappen.