Name: Charakterystyka enkapsulacji i przepuszczalności pustych cząstek polimeryzowanych plazmowo (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-08-16T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: Poznaj metodę powlekania nanocząstek polimerami plazmowymi w celu kontrolowanego uwalniania materiału rdzeniowego. Technika ta umożliwia tworzenie pustych nanoskórek o regulowanej przepuszczalności dla zastosowań w systemach dostarczania leków.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Praca ta została sfinansowana z grantu nr CBET-0651283 przyznanego przez U.S. National Science Foundation oraz grantu nr 117041PO9621 przyznanego przez Advanced Cooling Technology.

1. Przygotowanie nanocząsteczek krzemionki do depozycji
<ol>
	<li>Wychodząc z suchego proszku krzemionkowego, należy przygotować próbkę do powlekania, najpierw eliminując duże agregaty.</li>
	<li>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.</li>
	<li>Cząstki należy przesiać przez serię metalowych sit (US # 100-400) w celu rozbicia wszelkich pozostałych aglomeratów.</li>
	<li>Cząstki oraz mały magnetyczny mieszadełko należy umieścić w reaktorze rurkowym, jak pokazano na Rysunku 1. Cząstki powinny znajdować się wewnątrz strefy plazmy.</li>
	<li>Szklany reaktor należy uszczelnić, umieszczając o-ring pomiędzy dwiema kołnierzykami, jednym na końcu szklanej rurki, a drugim na końcu rury podłączonej do pompy.</li>
	<li>Wokół kołnierzyków należy zamontować stalową obręcz zaciskową i ręcznie dokręcić śrubę zacisku.</li>
</ol>
2. Przygotowanie układu próżniowego
<ol>
	<li>Napełnij pułapkę z ciekłym azotem, a następnie poczekaj, aż powierzchnia pułapki schłodzi się. Odczekaj 5 min.</li>
	<li>Wlej izopropanol do bąbelkownika i podłącz go do reaktora plazmowego.</li>
	<li>Uszczelnij bąbelkownik, umieszczając gumowy pierścień O-ring wokół metalnej rurki, i dokręć nakrętkę, aż połączenie rurki z bąbelkownikiem zostanie szczelnie zamknięte.</li>
</ol>
3. Proces osadzania plazmowego
<ol>
	<li>Umieścić bąbelkownik w kąpieli wodnej o temperaturze 34±2 °C.</li>
	<li>Włączyć kontroler przepływu argonu i ustawić wartość zadaną na 6,00 sccm.</li>
	<li>Powoli otwierać zawór zasuwowy łączący szklaną rurkę z pompą podczas pracy pompy. Ten krok należy wykonywać ostrożnie, ponieważ nagły spadek ciśnienia może spowodować zdmuchnięcie cząstek przez przepływ. Poczekać, aż ciśnienie osiągnie 200 mTorr, a następnie pozostawić zawór zasuwowy całkowicie otwarty.</li>
	<li>Umieścić mieszadło magnetyczne pod szklaną rurką i ustawić prędkość na 100 rpm.</li>
	<li>Podłączyć aluminiowy pierścień wokół rurkowego reaktora szklanego do generatora wysokiej częstotliwości (RF) oraz podłączyć zacisk ze stali nierdzewnej do masy.</li>
	<li>Włączyć najpierw sieć dopasowującą (ENI MW-5D), a następnie włączyć zasilanie AC oraz generator RF. Ustawić moc na 30 W dla całego procesu.</li>
	<li>Po określonym czasie (10, 20 lub 40 min) wyłączyć odpowiednio sieć dopasowującą, generator RF oraz zasilanie AC.</li>
	<li>Zamknąć zawór zwrotny, a następnie wyłączyć kontroler przepływu argonu. Odłączyć bąbelkownik od zaworu i stopniowo zwiększyć ciśnienie w reaktorze do ciśnienia atmosferycznego.</li>
	<li>Otworzyć zacisk i przenieść cząstki z rurki do plastikowego naczynia za pomocą metalnej szpatułki.</li>
</ol>
4. Przygotowanie cząstek pustych poprzez rozpuszczanie materiału rdzenia
<ol>
	<li>Umieść próbkę w dygestorium na cały czas procesu dodawania kwasu fluorowodorowego.</li>
	<li>Kwas fluorowodorowy jest kwasem silnie żrącym, a jego kontakt z oczami i skórą może spowodować trwałe uszkodzenia. Podczas pracy z HF należy używać gogli z osłoną twarzy oraz fartucha laboratoryjnego.</li>
	<li>Wymieszaj 10 ml kwasu fluorowodorowego (Aldrich 49%) z 10 ml wody dejonizowanej i dodaj do plastikowejy naczynia zawierającego powlekane cząstki.</li>
	<li>Umieść plastikowe naczynie na mieszadle magnetycznym i pozostaw rdzeń do rozpuszczenia na 24 hr.</li>
	<li>Po jednym dniu rozcieńcz próbkę 50 ml wody dejonizowanej i wiruj przez 1 hr. Odlej górną warstwę cieczy do plastikowego pojemnika, a dolną warstwę zawierającą cząstki przenieś do plastikowej płytki Petriego.</li>
	<li>Dodaj 50 ml wody dejonizowanej, wymieszaj próbkę w wortexie, a następnie ponownie poddaj wirowaniu. Usuń górną warstwę i przenieś warstwę z cząstkami do czystej płytki Petriego.</li>
	<li>Przemyj cząstki etanolem, wysusz próbkę na powietrzu, a następnie przenieś puste w środku cząstki do zakręcanej fiolki i przechowuj je w deskrykatorze.</li>
</ol>
5. Charakterystyka przepuszczalności (szybkość uwalniania rdzenia)
Materiały: Chlorek potasu jako materiał rdzeniowy
<ol>
	<li>Przygotuj 0,001 M roztwór chlorku potasu (KCl), mieszając 0,0745 g KCl z 1 litrem wody dejonizowanej.</li>
	<li>Napełnij szklaną butelkę atomizera o stałym wydatku, model 3076, i zamknij ją nakrętką.</li>
	<li>Podłącz wąż z powietrzem sprężonym do suszarki membranowej, która jest połączona z wlotem gazowym atomizera. Następnie zamocuj filtr na wężu wylotowym, aby zebrać nanocząstki KCl.</li>
	<li>Stopniowo otwórz zawór powietrza sprężonego i pozwól powietrzu przepływać przez suszarkę membranową. Pozostaw cząstki do gromadzenia się w filtrze przez 5 hr.</li>
	<li>Zamknij zawór powietrza sprężonego, ostrożnie wyjmij filtr i zbierz cząstki. Przed procesem powlekania umieść cząstki w deskrykatorze.</li>
	<li>Postępuj zgodnie z protokołami 2 i 3, aby uzyskać równomiernie powlekane cząstki KCl.</li>
	<li>W szklanej fiolce zmieszaj powlekany KCl z 10 ml wody dejonizowanej. Aby całkowicie wymieszać próbkę, wrzuć do roztworu mieszadło magnetyczne i pozostaw go na mieszalce magnetycznej. Inkubuj próbkę w temperaturze 25 °C.</li>
	<li>Włóż sondę konduktometru (Thermo Orion model 105) do fiolki i rejestruj przewodnictwo przez 30 dni.</li>
</ol>
6. Reprezentatywne wyniki
Proces ten zastosowano w odniesieniu do różnych materiałów rdzeniowych, w tym tlenków (krzemionka), soli (KCl) i metali (Al), co przedstawiono na Rysunku 2. Do potwierdzenia radialnej jednorodności powłok oraz pomiaru ich grubości wykorzystano transmisyjny mikroskop elektronowy. Pomyślnie powleczono cząstki o średnicach od 37 nm do 200 nm (Rysunek 2), jednak nie istnieją zasadnicze ograniczenia dotyczące rozmiaru cząstek, które można poddać tej metodzie. Szybkość osadzania powłoki wynosi około 1 nm/min. Ta stosunkowo niska szybkość pozwala na bardzo dokładną kontrolę grubości powłok poprzez czas osadzania. Powłoka polimeryzowana w plazmie stanowi barierę przepuszczalną, co demonstruje fakt, że materiał rdzeniowy można usunąć poprzez trawienie lub rozpuszczanie. Rysunek 3 przedstawia puste powłoki pozostałe po usunięciu krzemionkowego rdzenia. Usunięcie rdzenia jest całkowite, a jednorodność radialna i grubość powłok są na wysokim poziomie. W celu oceny przepuszczalności tych powłok, jako materiał rdzeniowy zastosowano KCl, ponieważ rozpuszczanie KCl można bardzo łatwo monitorować poprzez przewodnictwo jonowe roztworu. Rysunek 4 przedstawia uwalnianie KCl z rdzenia dla czterech próbek o różnej grubości, odpowiednio 20 nm, 40 nm, 75 nm i 95 nm. Powleczone cząstki KCl zawieszono w wodzie i monitorowano przewodnictwo roztworu przez okres 30 dni. Oprócz czterech próbek monitorowano również kontrolę składającą się z niepowlekanych cząstek KCl. Niepowlekane cząstki KCl rozpuszczają się w bardzo krótkim czasie, wynoszącym około 1 min. W przeciwieństwie do nich, powlekane KCl wykazują znacznie wolniejszą szybkość uwalniania. Profil uwalniania z powlekanych cząstek charakteryzuje się początkowym gwałtownym wyrzutem, który następuje w ciągu pierwszej godziny, a następnie znacznie wolniejszym uwalnianiem, którego zakończenie trwa kilka dni, w zależności od grubości powłoki.
<img alt="Schemat przygotowania nanocząstek i nanoskładania plazmowego przedstawiający proces tworzenia cząstek krzemionkowych i pustych w środku." src="/files/ftp_upload/4113/4113fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. Schematyczne przedstawienie przygotowania nanocząstek, nanoskładania plazmowego i tworzenia cząstek pustych w środku.
<img alt="Transmisyjna mikroskopia elektronowa nanocząstek; analiza rozmiaru i morfologii cząstek." src="/files/ftp_upload/4113/4113fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2. Obrazy TEM powlekanych (a), (b) cząstek krzemionki o d=200 nm, (c) cząstki krzemionki o d=37 nm, (d) glinu o d~100 nm oraz (e) cząstki KCl o d=100 nm
<img alt="Obraz TEM z aglomeracji nanocząstek, przedstawiający morfologię w nanoskali, w skalach 200 nm i 100 nm." src="/files/ftp_upload/4113/4113fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3. Obrazy TEM pustych cząstek po trawieniu (a), (b) rdzenia krzemionkowego o średnicy 200 nm oraz (c) rdzenia KCl.
<img alt="Wykres uwalniania frakcyjnego; wpływ rozmiarów KCl w czasie; analiza danych dotycząca kinetyki uwalniania leku." src="/files/ftp_upload/4113/4113fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4. Wpływ grubości otoczki na profil uwalniania. Wykres wstawkowy przedstawia uwalnianie w ciągu pierwszej godziny.

<ol><li>Xu, X., Asher, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Utilization+of+Monodisperse+Hollow+Polymeric+Particles+in+Photonic+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Utilization of Monodisperse Hollow Polymeric Particles in Photonic Crystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 126, 7940-7945 (2004).</li>
<li>Lou, X., Archer, L., Yang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hollow+Micro-%2Fnanostructures%3A+Synthesis+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Material%22%5BJournal%5D)">Hollow Micro-/nanostructures: Synthesis and Applications.</a> Advanced Material. 20, (2008).</li>
<li>Kim, D. J., Kang, J. Y., Kim, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coating+of+TiO2+Thin+Films+on+Particles+by+a+Plasma+Chemical+Vapor+Deposition+Process%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">Coating of TiO2 Thin Films on Particles by a Plasma Chemical Vapor Deposition Process.</a> Advanced Powder Technology. 21, 136-140 (2010).</li>
<li>Marino, E., Huijser, T., Creyghton, Y., van der Heijden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Coating+of+Copper+Oxide+Nanoparticles+Using+Atmospheric+Pressure+Plasmas%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+and+Coatings+Technology%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Coating of Copper Oxide Nanoparticles Using Atmospheric Pressure Plasmas.</a> Surface and Coatings Technology. 201, 9205-9208 (2007).</li>
<li>Hakim, L., King, D., Zhou, Y., Gump, C., George, S., Weimer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+Coating+for+Advanced+Optical%2C+Mechanical+and+Rheological+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle Coating for Advanced Optical, Mechanical and Rheological Properties.</a> Advanced Functional Materials. 17, 3175-3181 (2007).</li>
<li>Kim, S. H., Kim, J., Kang, B., Uhm, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superhydrophobic+CFx+Coating+via+In-Line+Atmospheric+RF+Plasma+of+He-CF4-H2%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Superhydrophobic CFx Coating via In-Line Atmospheric RF Plasma of He-CF4-H2.</a> Langmuir. 21, 12213-12217 (2005).</li>
</ol>

Nie zgłoszono żadnych konfliktów interesów.

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,...

<table><tbody><tr><td>Cząsteczki krzemionki</td><td>Geltech Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chlorek potasu (kryształy)</td><td>EMD Chemicals Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alkohol izopropylowy (99.9%)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kwas fluorowodorowy (48-51%)</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rury i kołnierze</td><td>Swagelok</td><td></td><td>średnica &amp;frac14; oraz 1 cal</td></tr><tr><td>pompa wstępna</td><td>Edwards</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pułapka z ciekłym azotem</td><td>A&amp;amp;N Corporation</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

charakterystyka enkapsulacji i przepuszczalności pustych cząstek polimeryzowanych w plazmie

Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

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.

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.

Charakterystyka enkapsulacji i przepuszczalności pustych cząstek polimeryzowanych w plazmie

W niniejszym protokole nanostruktury typu rdzeń-powłoka są syntezowane metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą. Tworzymy amorficzną barierę za pomocą plazmy...

Ogólnym celem tego eksperymentu jest powlekanie nanocząstek, nanoproszków lub cząstek leku polimerem plazmowym w celu kontrolowania uwalniania materiału rdzenia. Należy rozpocząć od przygotowania nanocząstek krzemu lub nanoproszków chlorku wapnia do osadzania, rozbijając wszelkie aglomeraty. Następnie cząstki umieszcza się w reaktorze plazmowym i powleka nanocząstki poprzez polimeryzację plazmową izopropanolu z wykorzystaniem chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą.Następnie, aby określić przepuszczalność naniesionej powłoki, należy rozpuścić materiały rdzenia w odpowiednim rozpuszczalniku, monitorując stężenie; uzyskane wyniki wykazują przepuszczalność materiału rdzenia na podstawie pomiarów przewodnictwa jonowego w zawiesinie powlekanych cząstek w wodzie. Pomysł na tę metodę zaczerpnięto z literatury dotyczącej nanoszenia filmów. Przeprowadzono wiele badań nad osadzaniem cienkich warstw metodą plazmową na płaskich podłożach, jednak nie na cząstkach.Dzięki dostosowaniu metody powlekania do cząstek otwieramy możliwości tworzenia nowych nanomateriałów. Wizualna demonstracja tej metody jest kluczowa, ponieważ niektóre etapy są trudne do opanowania ze względu na konieczność pracy w środowisku plazmy niskociśnieniowej. Anam Shavan jest doktorantką z mojego laboratorium i teraz zaprezentuje ona tę procedurę.Najpierw przemyj suche cząsteczki krzemionki czystym etanolem. Pozostaw próbkę w dygestorium w celu odparowania wilgoci. Następnie przesiej cząsteczki przez szereg metalowych sit.Aby rozbić wszelkie pozostałe aglomeraty, przenieś cząstki wraz z małym mieszadłem magnetycznym do strefy plazmy reaktora rurowego. Następnie umieść jeden oring na końcu szklanej rurki, drugi na końcu rury połączonej z pompą i uszczelnij szklany reaktor. Zamontuj stalową obejmę wokół kołnierzy F i dokręć ręcznie śrubę obejmy.Napełnij pułapkę z ciekłym azotem. Gdy powierzchnia pułapki będzie zimna, dodaj izopropanol do bulgotacza i podłącz go do reaktora plazmowego.Następnie nałóż gumowy pierścień O-ring na metalną rurkę i dokręć nakrętkę, aby uszczelnić połączenie rurki z bąbelkownikiem. Umieść bąbelkownik w kąpieli wodnej o temperaturze 34 °C. Włącz kontroler przepływu gazu Argonne, uruchom pompę i ustaw wartość zadaną na poziomie 6 SCCM.Stopniowo otwórz zawór suwakowy łączący szklaną rurkę z pompą. Wykonaj ten krok ostrożnie, ponieważ nagły wzrost ciśnienia może spowodować zdmuchnięcie cząsteczek przez strumień. Gdy ciśnienie osiągnie 200 milli, pozostaw zawór suwakowy całkowicie otwarty, umieść mieszadło magnetyczne pod szklaną rurką i ustaw prędkość na 100 RPM.Następnie podłącz pierścień aluminiowy wokół rurkowatego reaktora szklanego do generatora częstotliwości radiowych, a zacisk ze stali nierdzewnej podłącz do masy. Włącz sieć dopasowującą. Następnie włącz zasilanie AC oraz generator mocy RF.Ustaw moc na 30 watts dla całego procesu. Po upływie określonego czasu wyłącz generator RF sieci dopasowującej, a następnie zasilanie AC. Zamknij zawór zwrotny, a następnie wyłącz kontroler przepływu argonu.Odłącz dyfuzor od zaworu i stopniowo zwiększ ciśnienie w reaktorze do poziomu atmosferycznego. Następnie otwórz zacisk i za pomocą metalnej szpatułki przenieś cząstki z probówki do plastikowego naczynia. Kwas fluorowodorowy jest kwasem silnie korozyjnym.Kontakt tej substancji z oczami i skórą może spowodować trwałe uszkodzenia. Należy zatem stosować gogle, przyłbicę oraz fartuch laboratoryjny. Próbkę należy umieścić w dygestorium na cały czas procesu dodawania kwasu fluorowodorowego.W pierwszej kolejności należy rozcieńczyć 10 mililitrów kwasu fluorowodorowego w 10 mililitrach wody dejonizowanej. Następnie roztwór kwasu należy dodać do powlekanych cząsteczek. Całość należy umieścić na mieszadle magnetycznym na 24 godziny w celu rozpuszczenia rdzenia.Po jednym dniu rozcieńczyć próbkę 50 mililitrami wody dejonizowanej i odwirować. Górną warstwę cieczy przelać do plastikowego pojemnika, a dolną warstwę cząstek przenieść do plastikowej szalki Petriego. Przemyć cząstki etanolem i wysuszyć na powietrzu, następnie przenieść puste cząstki do fiolki z zakrętką i przechowywać próbkę w eksyكاتهrze.Napełnić szklaną butelkę atomizera o stałym wydatku roztworem jeden milimolowym chlorku potasu, a następnie zamknąć ją nakrętką. Podłączyć wąż z powietrzem sprężonym do suszarki membranowej, która jest podłączona do wlotu gazu w atomizerze. Następnie do węża wylotowego przymocować filtr w celu zebrania nanocząsteczek chlorku potasu.Stopniowo otwórz zawór sprężonego powietrza prowadzący do suszarki membranowej. Pozostaw cząsteczki do osadzania się na filtrze przez pięć godzin. Zamknij zawór sprężonego powietrza.Ostrożnie wyjmij filtr i zbierz cząstki. Umieść próbkę w eksykatorze i równomiernie pokryj cząstki chlorku potasu, przygotowując układ próżniowy i postępując zgodnie z procesem osadzania plazmowego opisanym wcześniej. Do szklanej fiolki dodaj 10 ml wody dejonizowanej do pokrytego chlorku potasu i wymieszaj za pomocą mieszadła magnetycznego.Inkubować próbkę w temperaturze 25 °C. Wprowadzić sondę konduktometru do fiolki. Rejestrować przewodnictwo w ciągu 30 dni.Proces ten można zastosować do różnych materiałów rdzeniowych, w tym tlenków, soli i metali. Obrazy te, uzyskane za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej, wykazują radialną jednorodność powłok; pomiary grubości wykazały, że powlekane cząstki mają średnicę od 37 nanometrów do 200 nanometrów. Polimeryzowana plazmowo otoczka stanowi barierę przepuszczalną, co potwierdza fakt, że materiał rdzeniowy może zostać usunięty poprzez trawienie lub rozpuszczanie po całkowitym usunięciu rdzenia krzemionkowego.Jednorodność radialna oraz grubość powłok są wystarczająco wysokie dla potrzeb oceny przepuszczalności przez te filmy. Rdzeń z chlorku potasu umożliwia monitorowanie rozpuszczania chlorku potasu poprzez pomiar przewodnictwa jonowego roztworu. W tym doświadczeniu powlekone cząstki chlorku potasu zawieszono w wodzie, a przewodnictwo roztworu monitorowano przez okres 30 dni.Niepowlekane cząsteczki chlorku potasu w próbce kontrolnej rozpuściły się w bardzo krótkim czasie, wynoszącym około jednej minuty. W przeciwieństwie do nich, powlekany chlorek potasu wykazuje znacznie wolniejszy stopień uwalniania. Profil uwalniania z powlekanych cząsteczek charakteryzuje się początkowym gwałtownym wyrzutem, który następuje w ciągu pierwszej godziny, a następnie znacznie wolniejszym uwalnianiem, którego całkowity przebieg trwa od kilku dni, w zależności od grubości warstwy filmu.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo dobrze rozumieć sposób enkapsulacji nanocząsteczek w powłokach z plazmy o precyzyjnie kontrolowanej grubości; po opanowaniu ta technika może zostać wykonana w około godzinę. Jeśli procedura zostanie przeprowadzona prawidłowo, należy pamiętać o ostrożnym obchodzeniu się z reaktorem, aby uniknąć wycieków ciśnienia, które mogłyby uniemożliwić prawidłową pracę plazmy po jej wytworzeniu. Mamy nadzieję, że technika ta utoruje drogę badaczom w dziedzinie inżynierii materiałowej.Dalsze eksperymenty in vivo mogą odpowiedzieć na dodatkowe pytania, takie jak: jaki materiał i grubość powłoki są najlepsze dla efektywnego uwalniania leku?

encapsulation-permeability-characteristics-plasma-polymerized-hollow

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Charakterystyka enkapsulacji i przepuszczalności plazmowo polimeryzowanych pustych cząstek

Prezentujemy protokoły trójwymiarowej (3D) enkapsulacji komórek w syntetycznych hydrożelach. Procedura enkapsulacji została opisana dla dwóch powszechnie stosowanych metod sieciowania (addycji typu Michaela oraz mechanizmów wolnorodnikowych inicjowanych światłem), a także dla szeregu technik oceny zachowania enkapsulowanych komórek.

Enkapsulacja komórkowa w trójwymiarowych hydrożelach w inżynierii tkankowej

Łącząc generowanie monodyspersyjnych kropli z inercyjnym porządkowaniem komórek i cząsteczek, opisujemy metodę enkapsulacji pożądanej liczby komórek lub cząsteczek w pojedynczej kropli z częstotliwością rzędu kHz. Wykazujemy wydajność dwukrotnie przekraczającą wydajność enkapsulacji nieuporządkowanej w przypadku kropli z jedną lub dwiema cząsteczkami.

Wysokoprzepustowa mikroenkapsulacja pojedynczych komórek i wielu komórek

Opisujemy produkcję i charakterystykę nanocząsteczek i mikrocząsteczek składających się z poli(kwasu mlekowo-ko-glikolowego) przy użyciu witaminy E-TPGS jako emulgatora. Dzięki różnicowaniu parametrów formulacji, takich jak stężenie emulgatora, możliwe jest wytworzenie nanocząstek o średnich średnicach w zakresie od 220 nm do 1,98 μm.

Nanocząstki PLGA utworzone przez pojedynczą lub podwójną emulsję z witaminą E-TPGS

Procedura polimeryzacji indukowanej plazmą jest opisana dla inicjowanej powierzchniowo polimeryzacji na membranach polimerowych. Dalsza postmodyfikacja szczepionego polimeru substancjami fotochromowymi została przedstawiona wraz z protokołem przeprowadzenia pomiarów przepuszczalności membran reagujących na światło.

Przygotowanie membran reagujących na światło w połączonym procesie szczepienia powierzchniowego i postmodyfikacji

Przedstawiono procedurę przygotowania porowatych hybrydowych mediów separacyjnych składających się z makroporowatego monolitu polimerowego wewnętrznie pokrytego mikroporowatym polimerem koordynacyjnym o dużej powierzchni.

Otrzymywanie wysokoporowatych koordynacyjnych powłok polimerowych na makroporowatych monolitach polimerowych w celu zwiększonego wzbogacenia fosfopeptydów

Celem tego protokołu jest opisanie przygotowania i charakterystyki fizycznie uwięzionych, słabo rozpuszczalnych w wodzie leków w systemach dostarczania leków micelarnych składających się z amfifilowych kopolimerów blokowych.

Przygotowanie i charakterystyka pojedynczych i wielolekowych, fizycznie uwięzionych miceli polimerowych

Nanonośnik ciekłokrystalicznej nanocząstki (LCNP) jest wykorzystywany jako narzędzie do kontrolowanego dostarczania hydrofobowego ładunku do błony komórkowej żywych komórek.

Celowane dostarczanie przez błonę plazmatyczną hydrofobowego ładunku zamkniętego w nośniku nanocząstek ciekłokrystalicznych

Przedstawiono protokół wytwarzania pustych w środku cząstek polimeru i mikrokapsułek metodą polimeryzacji rodnikowej przy użyciu emulsji składających się ze styrenu, perfluoro-n-oktanu i wodnego roztworu SDS (dodecylosiarczan sodu).

Otrzymywanie pustych w środku cząstek polistyrenu i mikrokapsułek przez radykalną polimeryzację kropelek janusa składających się z olejów węglowodorowych i fluorowęglowodorowych

Dostarczamy protokoły i reprezentatywne dane do projektowania, montażu i charakteryzowania miceli kompleksu polielektrolitowego, nanocząstek typu rdzeń-powłoka tworzonych przez polielektrolity i hydrofilowe naładowane-nienaładowane kopolimery blokowe.

Montaż i charakterystyka miceli kompleksu polielektrolitu

Ten protokół opisuje syntezę i formułowanie wstrzykiwalnych, supramolekularnych biomateriałów hydrożelowych polimerowo-nanocząsteczkowych (PNP). Przedstawiono zastosowania tych materiałów do dostarczania leków, stabilizacji biofarmaceutycznej oraz enkapsulacji i dostarczania komórek.

Supramolekularne hydrożele polimerowo-nanocząsteczkowe do wstrzykiwań do zastosowań w dostarczaniu komórek i leków

Poznaj metodę powlekania nanocząstek polimerami plazmowymi w celu kontrolowanego uwalniania materiału rdzeniowego. Technika ta umożliwia tworzenie pustych nanoskórek o regulowanej przepuszczalności dla zastosowań w systemach dostarczania leków.

Charakterystyka enkapsulacji i przepuszczalności pustych cząstek polimeryzowanych w plazmie

Przeglądaj więcej filmów