Charakterystyka enkapsulacji i przepuszczalności pustych cząstek polimeryzowanych w plazmie

Podsumowanie

Wykorzystaliśmy chemiczne osadzanie z fazy gazowej wspomagane plazmą do osadzania cienkich warstw o grubości od kilku nm do kilkuset nm na nanocząsteczkach wykonanych z różnych materiałów. Następnie trawimy materiał rdzenia, aby wytworzyć puste w środku nanopowłoki, których przepuszczalność jest kontrolowana przez grubość powłoki. Charakteryzujemy przepuszczalność tych powłok dla małych substancji rozpuszczonych i wykazujemy, że bariery te mogą zapewniać przedłużone uwalnianie materiału rdzenia przez kilka dni.

Streszczenie

W niniejszym protokole nanostruktury rdzeń-powłoka są syntezowane metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą. Tworzymy amorficzną barierę poprzez polimeryzację plazmową izopropanolu na różnych podłożach stałych, w tym na krzemionce i chlorku potasu. Ta wszechstronna technika jest wykorzystywana do modyfikacji nanocząsteczek i nanoproszków o rozmiarach od 37 nm do 1 mikrona, poprzez osadzanie warstw, których grubość może wynosić od 1 nm do ponad 100 nm. Rozpuszczanie rdzenia pozwala na badanie szybkości przenikania przez warstwę. W tych eksperymentach wyznaczamy współczynnik dyfuzji KCl przez warstwę barierową poprzez powlekanie nanokryształów KCl, a następnie monitorowanie przewodnictwa jonowego powlekłych cząstek zawieszonych w wodzie. Głównym celem tego procesu jest enkapsulacja i opóźnione uwalnianie substancji rozpuszczonych. Grubość powłoki jest jedną z niezależnych zmiennych, za pomocą której kontrolujemy szybkość uwalniania. Ma ona silny wpływ na szybkość uwalniania, która zmienia się od uwalniania sześciogodzinnego (grubość powłoki wynosi 20 nm) do uwalniania długoterminowego trwającego ponad 30 dni (grubość powłoki wynosi 95 nm). Profil uwalniania wykazuje charakterystyczne zachowanie: szybkie uwalnianie (35% końcowych materiałów) w ciągu pierwszych pięciu minut od rozpoczęcia rozpuszczania oraz wolniejsze uwalnianie, aż do całkowitego wydostania się materiałów z rdzenia.

Protokół

1. Przygotowanie nanocząsteczek krzemionki do depozycji

1. Wychodząc z suchego proszku krzemionkowego, należy przygotować próbkę do powlekania, najpierw eliminując duże agregaty.
2. Cząstki krzemionki (średnica 200 nm, zakupione od Gel-Tec Corp.) należy przemyć etanolem (czystym, 190 proof) i pozostawić próbkę w dygestorium aż do całkowitego odparowania wilgoci wraz z etanolem.
3. Cząstki należy przesiać przez serię metalowych sit (US # 100-400) w celu rozbicia wszelkich pozostałych aglomeratów.
4. Cząstki oraz mały magnetyczny mieszadełko należy umieścić w reaktorze rurkowym, jak pokazano na Rysunku 1. Cząstki powinny zn....

Dyskusja

Jednym z największych wyzwań w powlekaniu nanocząstek jest zapewnienie kompatybilności chemicznej między powłoką a podłożem ^1,2. Opisana tutaj metodologia ma tę zaletę, że nie jest specyficzna dla danego materiału. Polimery plazmowe wykazują doskonałą adhezję do różnych podłoży, w tym do twardych metali (Rysunek 2(c)), krzemionki (Rysunek 2(c)), krzemu lub materiałów miękkich (np. polimerów), bez konieczności stosowania jakichkolwiek specjalnych modyfikacji powierzchni ^3,.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Cząsteczki krzemionki	Geltech Inc.
Chlorek potasu (kryształy)	EMD Chemicals Inc.
Alkohol izopropylowy (99.9%)	Sigma-Aldrich
Kwas fluorowodorowy (48-51%)	VWR
Rury i kołnierze	Swagelok		średnica ¼ oraz 1 cal
pompa wstępna	Edwards
pułapka z ciekłym azotem	A&N Corporation