Name: Cząstki bez pudełka: synteza fotodegradowalnych polimerów PEG Star w warunkach otoczenia (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-10-10T21:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Poznaj metodę syntezy fotodegradowalnych polimerów PEG Star w warunkach otoczenia przy użyciu polimeryzacji metatezy ROMP. Technika umożliwia szybką, równoległą produkcję nanocząstek o dostrajanych właściwościach.

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

Dziękujemy Wydziałowi Chemii MIT oraz Komitetowi Zaawansowanych Koncepcji MIT Lincoln Labs za wsparcie tej pracy.

Najpierw opisujemy syntezę i oczyszczanie PEG-MM B z 3 kDa O-(2-aminoetylo)glikolu polietylenowego (PEG-NH2) i estru norbornen-N-hydroksysukcynimidylu (NHS). Ten pierwszy związek można nabyć w firmie Sigma Aldrich Inc. lub otrzymać metodą polimeryzacji anionowej zgodnie z procedurami literaturowymi22,23. Ten ostatni związek można przygotować w dwóch etapach zgodnie z opublikowaną procedurą21. Następnie opisujemy syntezę katalizatora A z dostępnego na rynku katalizatora Grubbsa 2. generacji. Następnie demonstrujemy zastosowanie tego kompleksu do syntezy BASP najpierw pędzlem. W tym eksperymencie szczegółowo opisano procedurę tworzenia BASP z N = 10, 15 i 20 z BI z DP = 10. Wszystkie reakcje przeprowadzono w dygestorii przy użyciu standardowych fiolek scyntylacyjnych.
UWAGA: Zawsze noś rękawice, fartuch laboratoryjny i okulary laboratoryjne oraz przestrzegaj powszechnych praktyk bezpieczeństwa w laboratorium podczas pracy z niebezpiecznymi chemikaliami. Z każdym rozpuszczalnikiem organicznym należy obchodzić się pod wyciągiem. Cząstki stałe można ważyć na wadze znajdującej się na zewnątrz dygestorium. Chemikalia nie powinny mieć kontaktu ze skórą, oczami ani ustami. Zdecydowanie zaleca się przeczytanie karty charakterystyki dla każdego rozpuszczalnika i ciała stałego użytego w tej procedurze przed rozpoczęciem.
1. Przygotowanie PEG-MM B
<ol>
	<li>Dodać PEG-NH2 (300 mg, 0,0001 mol, 1,0 eq) do 40 ml fiolki scyntylacyjnej wyposażonej w mieszadło.</li>
	<li>Rozpuścić PEG-NH2 w 3 ml bezwodnego N,N-dimetyloformamidu (DMF).</li>
	<li>Dodać 36 mg estru norbornenu-NHS (0,000105 mol, 1,05 eq)21.</li>
	<li>Zamknąć fiolkę i mieszać mieszaninę reakcyjną przez noc w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Usunąć mieszadło i dodać eter dietylowy do roztworu reakcyjnego w celu wytrącenia PEG-MM B.</li>
	<li>Przefiltrować biały puszysty osad i obficie przemyć eterem dietylowym. Alternatywnie można przenieść zawiesinę do probówki wirówkowej o długości 50 m, odwirować z prędkością 4 000 obr./min przez 5 minut w temperaturze pokojowej, a następnie zdekantować supernatant. Dodać świeży eter dietylowy, odwirować i ponownie zdekantować. Zalecamy powtórzenie tej procedury 3 razy, co daje w sumie 5 razy.</li>
	<li>Suszyć osad w próżni przez 24 godziny w celu usunięcia pozostałości eteru dietylowego.</li>
</ol>
2. Oczyszczanie PEG-MM
W naszym poprzednim raporcie, PEG-MM B został przygotowany z komercyjnie dostępnego PEG-NH2 i był używany do syntezy BASP bez dalszego oczyszczania po wysuszeniu (tj. po kroku 1.7). W tym badaniu zmieniamy źródło PEG-NH2 (komercyjne i domowe) i porównujemy wyniki tworzenia BASP przed i po bardziej rygorystycznym oczyszczaniu MM metodą preparatywnej wysokosprawnej chromatografii cieczowej (prep-HPLC). W pozostałej części tego badania wysuszony MM uzyskany po kroku 1.7 jest określany jako B1. Prep-HPLC użyto do oczyszczenia B1 w celu uzyskania B2. Analogiczny oczyszczony MM pre-HPLC syntetyzowany w naszym laboratorium poprzez polimeryzację anionową jest określany jako B3. Prep-HPLC przeprowadzono przy użyciu HPLC Beckmann Coulter (moduł rozpuszczalnika 127p i moduł detektora 166p) z pętlą próbki o pojemności 1 ml i kolumną Agilent Zorbax 300SB-C18 PrepHT z odwróconymi fazami w temperaturze pokojowej.
<ol>
	<li>Skonfigurować HPLC z rozpuszczalnikiem A: woda dejonizowana (system oczyszczania Millipore, 18,2 Ω) z 1% kwasem octowym; rozpuszczalnik B: acetonitryl.</li>
	<li>Zalać pompy i kolumnę równoważącą 95% A i 5% B.</li>
	<li>Rozpuścić PEG-MM w acetonitrylu lub MeOH (150 mg/ml).</li>
	<li>Przefiltrować przez nylonowy filtr strzykawkowy 13 mm 0,45 μm.</li>
	<li>Ustaw metodę HPLC: 
	- Natężenie przepływu: 20 ml/min 
	- 0-1 min: gradient liniowy do 10% B i 90% A 
	- 1-10 min: gradient liniowy do 90% B i 10% A 
	- 10-13 min: przełącz się na warunki początkowe (5% B i 95%) i ponownie wyrównaj kolumnę 
	- Ustaw detektor UV tak, aby wykrywał absorbancję przy 256 nm</li>
	<li>Załadować 0,8 ml próbki do pętli próbki.</li>
	<li>Wstrzyknąć próbkę.</li>
	<li>Zebrać główny pik absorpcji (w określonych warunkach produkt wymywa się między 5-7 minutami).</li>
	<li>Powtórz w razie potrzeby. Połączyć ze sobą czyste frakcje w kolbie okrągłodennej.</li>
	<li>Usuń cały rozpuszczalnik przez odparowanie obrotowe.</li>
	<li>Ponownie rozpuścić produkt w dichlorometanie i dodać siarczan sodu. Delikatnie wstrząsać lub mieszać kolbę okresowo przez ≅ 1 godzinę.</li>
	<li>Przefiltrować mieszaninę za pomocą filtra ze spiekanego szkła.</li>
	<li>Koncentrat poprzez odparowanie rotacyjne. Suszyć w odkurzaczu przez noc.</li>
	<li>PEG-MM można scharakteryzować za pomocą 1H-NMR w CD2Cl2 (15-20 mg/0,7 ml CD2Cl2, zalecane jest 500 MHz lub wyższe przy ponad 128 skanach i opóźnieniu relaksacji, d1 = 2,0 s) oraz MALDI-TOF przy użyciu trybu jonizacji dodatniej i kwasu 2-(4-hydroksyfenyloazo)benzoesowego jako matrycy MALDI.</li>
	<li>PEG-MM może być przechowywany przez wiele miesięcy w fiolce scyntylacyjnej w temperaturze 4 °C.</li>
</ol>
3. Przygotowanie katalizatora A
<ol>
	<li>Dodać katalizator Grubbs 2. generacji (500 mg, 0,589 mmol) do 20 ml fiolki wyposażonej w mieszadło.</li>
	<li>Dodać pirydynę (około 0,474 ml, 5,89 mmol, 10 eq) do fiolki. Kolor roztworu powinien natychmiast zmienić się z czerwonego na zielony. Pozwól reakcji mieszać, aż cały czerwony kolor zniknie, a roztwór stanie się lepki (15-30 min).</li>
	<li>Napełnij fiolkę reakcyjną zimnym pentanem, aby wytrącić kompleks A.</li>
	<li>Przefiltrować zawiesinę, aby zebrać zielony osad (katalizator A). Przemyć 4x 15 ml zimnego pentanu.</li>
	<li>Wysuszyć zielone ciało stałe w próżni przez noc.</li>
	<li>Kompleks A może być przechowywany przez wiele miesięcy w temperaturze pokojowej w eksykatorze laboratoryjnym bez znacznej utraty aktywności. Dla dodatkowych środków ostrożności zazwyczaj przechowujemy kompleks w zamrażarce w temperaturze -20 °C w schowku na rękawiczki. Dla wygody wstępnie ważymy znane ilości A do 4 ml fiolek scyntylacyjnych natychmiast po wysuszeniu (krok 3.5). Następnie przechowujemy te fiolki w zamrażarce w komorze rękawicowej. Gdy jesteśmy gotowi do przeprowadzenia reakcji ROMP, po prostu wyjmujemy jedną fiolkę z komory rękawicowej i używamy zgodnie z opisem poniżej (krok 4.4).</li>
</ol>
4. Przygotowanie roztworu podstawowego żywego polimeru pędzla (BI) o DP = 10
<ol>
	<li>W fiolce o pojemności 3 ml z gazoszczelną nakrętką wyposażoną w mieszadło odważyć 65 mg (0,020 mmol, 10 eq) MM B. Ilość ta odpowiada 20 mg MM dla każdej z 3 różnych wielkości BASP i 5 mg pozostałym do analizy GPC BI. Za pomocą szpatułki dodać MM bezpośrednio na dno fiolki. Należy starać się zapobiegać przywieraniu materiału do ścianek fiolki, ponieważ taki scenariusz może prowadzić do zanieczyszczenia MM w końcowym produkcie BASP.</li>
	<li>Rozpuścić MM B w 158 μl THF. Po dodaniu THF należy natychmiast zakryć fiolkę, aby uniknąć odparowania rozpuszczalnika. Uwaga: Końcowe stężenie MM podczas polimeryzacji powinno wynosić 0,05 M. Jeśli doda się tutaj 158 μl THF, to zostanie dodane 243 μl roztworu katalizatora, krok 4.4, aby uzyskać 401 μl całkowitego THF, co odpowiada [MM] = 0,05 M. Ilość rozpuszczalnika na tym etapie może być zmieniana, o ile ilość rozpuszczalnika na etapie 4.4 jest również zróżnicowana tak, aby uzyskać [MM] 0,05. Odkryliśmy, że polimerizacje przeprowadzane za pomocą [MM] < 0,05 czasami nie przechodzą do pełnej konwersji.</li>
	<li>Pozwól roztworowi mieszać, aż cały MM się rozpuści. W razie potrzeby lekko podgrzej. Należy unikać rozpryskiwania lepkiego roztworu na boki lub wieczko fiolki.</li>
	<li>Następnie dodać znaną ilość (w tym przykładzie 2,8 mg) katalizatora A do fiolki o pojemności 3 ml (lub uzyskać fiolkę z wstępnie zważonym katalizatorem A). Dodać bezwodny THF (w tym przykładzie 466 μl), aby otrzymać roztwór katalizatora o stężeniu 6 mg/ml. Natychmiast zamknąć fiolkę. Pozwól katalizatorowi całkowicie się rozpuścić; W razie potrzeby delikatnie wstrząsnąć fiolką. Ten roztwór katalizatora należy natychmiast zużyć do ROMP. Uwaga 1: Roztwór katalizatora powinien mieć kolor leśnej zieleni. Jeśli jest lub zielonkawo-brązowy, to prawdopodobnie uległ rozkładowi i prawdopodobnie nie przyniesie zadowalających wyników ROMP. Jeśli dojdzie do rozkładu, sugerujemy przygotowanie świeżego katalizatora (zgodnie z sekcją 3 powyżej) lub użycie świeżo destylowanego THF. Uwaga 2: Ilość THF dodawana do A jest tak dobrana, aby zapewnić, że końcowa wartość [MM] wynosi ~0,05. Ilość tę można dostosować, o ile w kroku 4.2 zostaną dokonane korekty kompensacyjne roztworu MM.</li>
	<li>Szybko (nie kroplami) dodać 243 μl (1,46 mg; 1 eq do B) roztworu katalizatora do mieszającego roztworu MM. Staraj się, aby końcówka igły znajdowała się tuż nad roztworem MM podczas dodawania do fiolki. Należy unikać rozpryskiwania mieszaniny reakcyjnej na boki i nakrętkę fiolki, ponieważ rozpryskiwanie może prowadzić do pozostałości MM i BI w końcowym BASP.</li>
	<li>Natychmiast zakryj fiolkę i pozwól mieszaninie reakcyjnej mieszać się przez 15 minut, aby utworzyć makroinicjator pędzelkowy (BI).</li>
</ol>
5. Tworzenie BASP
<ol>
	<li>Dodać 3,6±0,1 mg (6,18 μmol, 10 eq do ilości BI do przeniesienia w kroku 5.2), 5,5 ± 0,1 mg (9,28 μmol,15 eq do ilości BI do przeniesienia w kroku 5.2) i 7,3±0,1 mg (12,4 μmol, 20 eq do ilości BI do przeniesienia w kroku 5.2) środka sieciującego C do trzech oddzielnych fiolek o pojemności 3 ml wyposażonych w mieszadła. Spróbować zważyć środek sieciujący bezpośrednio na dnie fiolki, aby zapobiec przywieraniu materiału do ścianek fiolki. Uwaga: Środek sieciujący C nie jest dobrze rozpuszczalny w THF. Z tego powodu bryła jest używana bezpośrednio na tym etapie. W przypadkach, gdy środek sieciujący jest rozpuszczalny, można przygotować skoncentrowany roztwór podstawowy środka sieciującego i przenieść różne ilości tego roztworu do fiolek. Ponownie stężenie końcowych polimeryzacji powinno wynosić >0,05 M; Jeżeli do środka sieciującego dodaje się rozpuszczalnik, wówczas kompensacyjną redukcję rozpuszczalnika należy przeprowadzić w innym miejscu.</li>
	<li>Dodać 123 μl (0,618 μmol) roztworu BI do każdej z trzech fiolek zawierających C. Staraj się, aby końcówka igły znajdowała się tuż nad solidnym środkiem sieciującym podczas dodawania do fiolki. Dodaj rozwiązanie analizy biznesowej za jednym razem, a nie kroplami.</li>
	<li>Zakręć fiolki i mieszaj reakcje w temperaturze pokojowej aż do zakończenia. Dzięki tej specyficznej kombinacji MM i środka sieciującego reakcja jest zakończona w ciągu ~ 4 godzin; Ciągłe mieszanie przez okres do 24 godzin nie ma zauważalnego wpływu na wzrost BASP. Monitorowanie przez GPC w celu zapewnienia pełnej konwersji BI.</li>
	<li>Reakcje schładzać przez dodanie jednej kropli eteru etylowo-winylowego do pozostałego roztworu BI i każdej z mieszanin reakcyjnych N = 10, 15 i 20 BASP. Mieszaj przez 10 minut, aby zapewnić całkowite hartowanie.</li>
</ol>
6. Przygotowanie próbki GPC
Wyniki GPC-MALLS uzyskano na systemie Agilent 1260 LC wyposażonym w kolumnę Shodex GPC KD-806M, detektor Wyatt Dawn Heleos-II MALLS oraz detektor indeksu refrakcji Wyatt Optilab t-rEX w temperaturze pokojowej. Jako eluent zastosowano DMF o stężeniu 0,025 M LiBr i natężeniu przepływu 1,0 ml/min. Wyniki zostały przeanalizowane za pomocą oprogramowania Astra 6 dostarczonego przez firmę Wyatt.
<ol>
	<li>Używając nowej szklanej pipety do każdej fiolki reakcyjnej, zanurzyć końcówkę pipety w roztworze reakcyjnym, aby pobrać małą próbkę reakcji. Przepłukać wnętrze pipety 250 μl 0,025 M LiBr w DMF, aby uzyskać końcowe stężenie około 3 mg/ml.</li>
	<li>Przefiltrować rozcieńczoną próbkę przez filtr politetrafluoroetylenowy 0,45 μm przed umieszczeniem próbki w fiolce GPC.</li>
	<li>Skonfiguruj przebiegi GPC-MALLS i przeanalizuj wyniki po ich zakończeniu.</li>
</ol>
Lista skrótów:
A: Katalizator bis-pirydynowy3-ciej generacji Grubbsa
B: makromonomer poli(glikolu etylenowego) (PEG) (MM)
B1: PEG MM przygotowany przy użyciu dostępnego na rynku (Aldrich) PEG-NH2 i używany bez oczyszczania HPLC.
B2: PEG MM przygotowany przy użyciu dostępnego na rynku (Aldrich) PEG-NH2 i użyty po oczyszczeniu metodą HPLC.
B3: PEG MM przygotowany przy użyciu nowo zsyntetyzowanego PEG-NH2 i użyty po oczyszczeniu metodą HPLC.
BASP: polimer gwiaździsty z ramieniem szczotki
BI: żywy inicjator pędzla
C: fotodegradowalny środek sieciujący
Ð: wskaźnik dyspersji masy molowej
DMF: N,N-dimetyloformamid
DP: liczba średniego stopnia polimeryzacji
GPC: chromatografia żelowa
Prep-HPLC: preparatywna chromatografia cieczowa o wysokiej wydajności
MALLS: wielokątowe rozpraszanie światła laserowego
MM: makromonomer
MW: masa cząsteczkowa
Mw: średnia masa molowa
N: liczba odpowiedników sieciujących (stosunek C do A)
NHS: N-hydroksysukcynimidyl
PEG: glikol polietylenowy
PEG-MM: makromonomer norbornen-PEG (określany również jako związek B)
ROMP: polimeryzacja metatezy z otwarciem pierścienia
THF: tetrahydrofuran

<ol><li>Bielawski, C. W., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Living+ring-opening+metathesis+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Living ring-opening metathesis polymerization.</a> Prog. Polym. Sci. 32, 1-29 (2007).</li>
<li>Hawker, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Convergence+of+Synthetic+Organic+and+Polymer+Chemistries%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Convergence of Synthetic Organic and Polymer Chemistries.</a> Science. 309, 1200-1205 (2005).</li>
<li>Peer, D., Karp, J. M., Hong, S., Farokhzad, O. C., Margalit, R., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocarriers+as+an+emerging+platform+for+cancer+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nano%22%5BJournal%5D)">Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy.</a> Nat. Nano. 2, 751-760 (2007).</li>
<li>Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscience%2C+Nanotechnology%2C+and+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Nanoscience, Nanotechnology, and Chemistry.</a> Small. 1, 172-179 (2005).</li>
<li>Leitgeb, A., Wappel, J., Slugovc, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ROMP+toolbox+upgraded%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">The ROMP toolbox upgraded.</a> Polymer. 51, 2927-2946 (2010).</li>
<li>Johnson, J. A., Lu, Y. Y., Burts, A. O., Lim, Y. -H., Finn, M. G., Koberstein, J. T., Turro, N. J., Tirrell, D. A., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Core-Clickable+PEG-Branch-Azide+Bivalent-Bottle-Brush+Polymers+by+ROMP%3A+Grafting-Through+and+Clicking-To%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Core-Clickable PEG-Branch-Azide Bivalent-Bottle-Brush Polymers by ROMP: Grafting-Through and Clicking-To.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 559-566 (2010).</li>
<li>Bielawski, C. W., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Efficient+Ring-Opening+Metathesis+Polymerization+%28ROMP%29+Using+New+Ruthenium+Catalysts+Containing+N-Heterocyclic+Carbene+Ligands%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Highly Efficient Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP) Using New Ruthenium Catalysts Containing N-Heterocyclic Carbene Ligands.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 39, 2903-2906 (2000).</li>
<li>Love, J. A., Morgan, J. P., Trnka, T. M., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Practical+and+Highly+Active+Ruthenium-Based+Catalyst+that+Effects+the+Cross+Metathesis+of+Acrylonitrile%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">A Practical and Highly Active Ruthenium-Based Catalyst that Effects the Cross Metathesis of Acrylonitrile.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 41, 4035-4037 (2002).</li>
<li>Lu, J. A., Johnson, Y. Y., Burts, A. O., Xia, Y., Durrell, A. C., Tirrell, D. A., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drug-Loaded%2C+Bivalent-Bottle-Brush+Polymers+by+Graft-through+ROMP%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Drug-Loaded, Bivalent-Bottle-Brush Polymers by Graft-through ROMP.</a> Macromolecules. 43, 10326-10335 (2010).</li>
<li>Burts, A. O., Li, Y. J., Zhukhovitskiy, A. V., Patel, P. R., Grubbs, R. H., Ottaviani, M. F., Turro, N. J., Johnson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+EPR+To+Compare+PEG-branch-nitroxide+%22Bivalent-Brush+Polymers%22+and+Traditional+PEG+Bottle-Brush+Polymers%3A+Branching+Makes+a+Difference%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Using EPR To Compare PEG-branch-nitroxide "Bivalent-Brush Polymers" and Traditional PEG Bottle-Brush Polymers: Branching Makes a Difference.</a> Macromolecules. 45, 8310-8318 (2012).</li>
<li>Bazan, G. C., Schrock, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+star+block+copolymers+by+controlled+ring-opening+metathesis+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Synthesis of star block copolymers by controlled ring-opening metathesis polymerization.</a> Macromolecules. 24, 817-823 (1991).</li>
<li>Saunders, R. S., Cohen, R. E., Wong, S. J., Schrock, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+amphiphilic+star+block+copolymers+using+ring-opening+metathesis+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Synthesis of amphiphilic star block copolymers using ring-opening metathesis polymerization.</a> Macromolecules. 25, 2055-2057 (1992).</li>
<li>Buchmeiser, M. R., Wurst, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Access+to+Well-Defined+Heterogeneous+Catalytic+Systems+via+Ring-Opening+Metathesis+Polymerization+%28ROMP%29%3A+Applications+in+Palladium%28II%29-Mediated+Coupling+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Access to Well-Defined Heterogeneous Catalytic Systems via Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP): Applications in Palladium(II)-Mediated Coupling Reactions.</a> J. Am. Chem. Soc. 121, 11101-11107 (1999).</li>
<li>Weichelt, F., Frerich, B., Lenz, S., Tiede, S., Buchmeiser, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ring-Opening+Metathesis+Polymerization-Based+Synthesis+of+CaCO3+Nanoparticle-Reinforced+Polymeric+Monoliths+for+Tissue+Engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Rapid+Comm%22%5BJournal%5D)">Ring-Opening Metathesis Polymerization-Based Synthesis of CaCO3 Nanoparticle-Reinforced Polymeric Monoliths for Tissue Engineering.</a> Macromol. Rapid Comm. 31, 1540-1545 (2010).</li>
<li>Weichelt, F., Lenz, S., Tiede, S., Reinhardt, I., Frerich, B., Buchmeiser, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ROMP-Derived+cyclooctene-based+monolithic+polymeric+materials+reinforced+with+inorganic+nanoparticles+for+applications+in+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Beilstein+J.+Org.+Chem%22%5BJournal%5D)">ROMP-Derived cyclooctene-based monolithic polymeric materials reinforced with inorganic nanoparticles for applications in tissue engineering.</a> Beilstein J. Org. Chem. 6, 1199-1205 (2010).</li>
<li>Mayr, M., Mayr, B., Buchmeiser, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+Materials%3A+New+High-Performance+Supports+for+Permanently+Immobilized+Metathesis+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Monolithic Materials: New High-Performance Supports for Permanently Immobilized Metathesis Catalysts.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 40, 3839-3842 (2001).</li>
<li>Mayr, B. H., ölzl, G., Eder, K., Buchmeiser, M. R., Huber, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrophobic%2C+Pellicular%2C+Monolithic+Capillary+Columns+Based+on+Cross-Linked+Polynorbornene+for+Biopolymer+Separations%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Hydrophobic, Pellicular, Monolithic Capillary Columns Based on Cross-Linked Polynorbornene for Biopolymer Separations.</a> Anal. Chem. 74, 6080-6087 (2002).</li>
<li>Otani, H., Fujita, S., Watanabe, Y., Fujiki, M., Nomura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Facile%2C+Controlled+Synthesis+of+Soluble+Star+Polymers+Containing+a+Sugar+Residue+by+Ring-Opening+Metathesis+Polymerization+%28ROMP%29%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Symp%22%5BJournal%5D)">A Facile, Controlled Synthesis of Soluble Star Polymers Containing a Sugar Residue by Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP).</a> Macromol. Symp. 293, 53-57 (2010).</li>
<li>Nomura, K., Watanabe, Y., Fujita, S., Fujiki, M., Otani, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+Controlled+Synthesis+of+Soluble+Star+Shape+Polymers+by+Ring-Opening+Metathesis+Polymerization+%28ROMP%29%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Facile Controlled Synthesis of Soluble Star Shape Polymers by Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP).</a> Macromolecules. 42, 899-901 (2009).</li>
<li>Gao, H., Ohno, S., Matyjaszewski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+Polydispersity+Star+Polymers+via+Cross-Linking+Macromonomers+by+ATRP%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Low Polydispersity Star Polymers via Cross-Linking Macromonomers by ATRP.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 15111-15113 (2006).</li>
<li>Liu, J., Burts, A. O., Li, Y., Zhukhovitskiy, A. V., Ottaviani, M. F., Turro, N. J., Johnson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Brush-First%22+Method+for+the+Parallel+Synthesis+of+Photocleavable%2C+Nitroxide-Labeled+Poly%28ethylene+glycol%29+Star+Polymers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">"Brush-First" Method for the Parallel Synthesis of Photocleavable, Nitroxide-Labeled Poly(ethylene glycol) Star Polymers.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 16337-16344 (2012).</li>
<li>Studer, P., Larras, V., Riess, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amino+end-functionalized+poly%28ethylene+oxide%29-block-poly%28methylidene+malonate+2.1.2%29+block+copolymers%3A+synthesis%2C+characterization%2C+and+chemical+modification+for+targeting+purposes%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+Polym.+J%22%5BJournal%5D)">Amino end-functionalized poly(ethylene oxide)-block-poly(methylidene malonate 2.1.2) block copolymers: synthesis, characterization, and chemical modification for targeting purposes.</a> Eur. Polym. J. 44, 1714-1721 (2008).</li>
<li>Mosquet, M., Chevalier, Y., Le Perchec, P., Guicquero, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+poly+%28ethylene+oxide%29+with+a+terminal+amino+group+by+anionic+polymerization+of+ethylene+oxide+initiated+by+aminoalcoholates%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Synthesis of poly (ethylene oxide) with a terminal amino group by anionic polymerization of ethylene oxide initiated by aminoalcoholates.</a> Macromol. Chem. Phys. 198, 2457-2474 (1997).</li>
<li>Burchard, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution+properties+of+branched+macromolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Solution properties of branched macromolecules.</a> Adv. Polym. Sci. 143, 113-194 (1999).</li>
<li>Gao, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Star+Polymers+as+Unimolecular+Containers+for+Nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Rapid+Comm%22%5BJournal%5D)">Development of Star Polymers as Unimolecular Containers for Nanomaterials.</a> Macromol. Rapid Comm. , 722-734 (2012).</li>
<li>Blencowe, A., Tan, J. F., Goh, T. K., Qiao, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Core+cross-linked+star+polymers+via+controlled+radical+polymerisation%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Core cross-linked star polymers via controlled radical polymerisation.</a> Polymer. 50, 5-32 (2009).</li>
<li>Burts, A. O., Liao, L., Lu, Y. Y., Tirrell, D. A., Johnson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brush-first+and+Click%3A+Efficient+Synthesis+of+Nanoparticles+that+Degrade+and+Release+Doxorubicin+in+Response+to+Light%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem.+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Brush-first and Click: Efficient Synthesis of Nanoparticles that Degrade and Release Doxorubicin in Response to Light.</a> Photochem. Photobiol. , (2013).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Kluczową zaletą syntezy BASP metodą szczotkową jest wyjątkowa zdolność do szybkiej syntezy nanostruktur o różnej wielkości i składzie równolegle bez konieczności stosowania specjalistycznego sprzętu. W tym badaniu demonstrujemy metodę syntezy szczotkowej przy użyciu makromonomeru PEG funkcjonalizowanego norbornenem (B, ryc. 1) i sieciującego estru nitrobenzylowego bis-norbornenu (C, ryc. 1). Łańcuchy PEG z B na...

Nanocząstki polimerowe były szeroko badane pod kątem ich potencjalnego zastosowania jako platformy do dostarczania leków, wspomaganej katalizy, obrazowania biologicznego i samoorganizacji1-3. Nowoczesne zastosowania wymagają, aby syntezy nanocząstek były łatwe, powtarzalne, zgodne z funkcjami chemicznymi i podatne na dywersyfikację4,5. Polimeryzacja metatezy z otwarciem pierścienia (ROMP) naprężonych olefin jest skuteczną metodologią syntezy funkcjonalnych nanostruktur polimerowych o kontrolowanych rozmiarach i wąskich rozkładach mas1,6-8. Na przykład makromonomery (MM) z poli(glikolu etylenowego) (PEG) funkcjonalizowane norbornenem mogą być efektywnie polimeryzowane przez ROMP w celu wytworzenia rozpuszczalnych w wodzie polimerów szczotki do butelek. Dzięki temu podejściu nanostruktury, które przenoszą wiele uwalnialnych cząsteczek leków, fluoroforów i środków kontrastu spinowego, mogą być przygotowywane szybko i równolegle 6,9,10.
ROMP był również używany do syntezy polimerów gwiazdowych "arm-first". W metodzie arm-first liniowe polimery są sieciowane wielofunkcyjnym środkiem sieciującym, aby uzyskać sferyczne nanostruktury z ramionami polimerowymi. Schrock i współpracownicy poinformowali o pierwszej syntezie ROMP polimerów gwiaździstych poprzez sieciowanie liniowych polimerów liniowych dikarboksylontonenu, dikarbometoksynorbornadienu i trimetylosililu z dwufunkcyjnym sieciowaniem norbornenu. 11,12 Buchmeiser rozszerzył tę metodologię o syntezę materiałów o szereg zastosowań, które obejmują katalizę wspomaganą, inżynierię tkankową i chromatografię13-17. Otani i współpracownicy stworzyli gwiezdne nanocząstki polimerowe z funkcjonalnymi powierzchniami za pomocą powiązanej strategii polimeryzacji "in-out" 18,19.
Większość polimeryzacji opartych na pierwszym ramieniu obejmuje złożone interakcje reakcji sprzęgania monomerów, polimerów i gwiazd. Ten ostatni przebiega poprzez mechanizm przyrostowy, który zazwyczaj prowadzi do szerokiego rozkładu masy cząsteczkowej (MW). Aby przezwyciężyć to ograniczenie w powiązanych reakcjach polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem pierwszego atomu, Matyjaszewski i współpracownicy przeprowadzili sieciowanie najpierw ramienia wstępnie uformowanych polimerowych MM, aby uzyskać polimery gwiazdowe o bardzo wąskich rozkładach MW20. W tym przypadku, steryczna masa MM i zwiększony stosunek ramion gwiazdy do miejsc inicjacji, zahamowały słabo kontrolowane procesy łączenia gwiazda+gwiazda i doprowadziły do powstania żywego, łańcuchowego mechanizmu wzrostu.
Gdy próbowaliśmy zastosować tę samą strategię w kontekście ROMP z zakończonym norbornenem PEG-MM i sieciującym bis-norbornen, uzyskaliśmy polimery gwiaździste o bardzo szerokich, multimodalnych rozkładach MW. Wynik ten sugerował, że w tym układzie sam MM nie był wystarczająco masywny, aby zahamować sprzężenie gwiazda+gwiazda. Aby zwiększyć steryczną masę ramion gwiazdowych i potencjalnie ograniczyć to niekontrolowane sprzężenie, próbowaliśmy najpierw spolimeryzować MM, aby utworzyć polimery butelkowo-szczotkowe przy braku środka sieciującego, a następnie dodać środek sieciujący. Z zadowoleniem odkryliśmy, że w pewnych warunkach ta metoda "najpierw szczotka" zapewnia prosty dostęp do "polimerów gwiazda" (BASP) o wąskim rozkładzie MW i przestrajalnych funkcjach rdzenia i korony.
Niedawno informowaliśmy o pierwszej syntezie ROMP PEG BASP przy użyciu katalizatora Grubbs trzeciej generacji A (Rysunek 1)21. W niniejszej pracy ekspozycja PEG-MM B na działanie katalizatora A wygenerowała żywy makroinicjator szczotkowy o zdefiniowanej długości szkieletu (B1, Rysunek 1). Przeniesienie podwielokrotności B1 do fiolek, które zawierały różne ilości środka sieciującego C, zainicjowało tworzenie BASP. MW, a co za tym idzie wielkość, BASP zwiększały się geometrycznie wraz z ilością dodanego C. Przedstawiliśmy mechanistyczną hipotezę dla tego geometrycznego procesu wzrostu i wykazaliśmy, że funkcjonalne, znakowane rdzeniem i koroną nitroksydowe BASP można łatwo przygotować bez konieczności etapów modyfikacji po polimeryzacji lub sekwencyjnego dodawania monomerów. Jednak we wszystkich zgłoszonych przykładach byliśmy zaniepokojeni dezaktywacją katalizatora; wszystkie reakcje przeprowadziliśmy w atmosferze N2 w komorze rękawicowej.
Od czasu naszego pierwszego raportu, stwierdziliśmy, że metoda "najpierw szczotka" jest bardzo skuteczna w tworzeniu BASP z szerokiej gamy MM zakończonych norbornenem i funkcjonalnych środków sieciujących. Odkryliśmy również, że metodę można wykonać na blacie stołu bez specjalnych środków ostrożności w celu usunięcia powietrza lub wilgoci.
Tutaj, seria trzech BASP o różnych MW zostanie zsyntetyzowana metodą szczotki w warunkach otoczenia. Krótko mówiąc, 10 ekwiwalentów B zostanie wystawionych na działanie 1,0 równoważników katalizatora A (rysunek 1a) przez 15 minut, aby uzyskać BI o średnim stopniu polimeryzacji (DP) wynoszącym 10. Trzy porcje tej partii BI zostaną przeniesione do oddzielnych fiolek zawierających 10, 15 i 20 odpowiedników (N, rysunek 1b) C. Po 4 godzinach polimeryzacje zostaną wygaszone przez dodanie eteru etylowo-winylowego. Rozkłady polimerów gwiaździstych MW i MW zostaną scharakteryzowane za pomocą przyrządu do chromatografii żelowo-permeacyjnej wyposażonego w wielokątowy detektor rozpraszania światła laserowego (GPC-MALLS).

<table><tbody><tr><td>Grubbs Second Generation Catalyst</td><td>Materia (lub Sigma Aldrich)</td><td>C848 (Sigma Aldrich: 569747)</td><td> Używany zgodnie z zakupem od producenta. *Dostarczony jako hojny prezent. </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pirydyna</td><td>Sigma Aldrich</td><td>270970</td><td>Używany zgodnie z zakupem od producenta</td></tr><tr><td>Glikol O-(2-aminoetylo)polietylenowy 3000</td><td>Sigma Aldrich</td><td>07969</td><td>Używany zgodnie z zakupem od producenta</td></tr><tr><td>PEG-MM</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Syntetyzowany zgodnie z opisanymi procedurami (Ref. 21, protokół 1)</td></tr> <tr><td>ester norbornen-N-hydroksysukcynimidylu (NHS)</td><td>Nie</td><td></td> dotyczy <td>Nie dotyczy Zsyntetyzowane zgodnie z zgłoszonymi procedurami (Ref. 21)</td></tr><tr><td>Bis-norb-NBOC Środek sieciujący</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Zsyntetyzowane zgodnie ze zgłoszonymi procedurami (Ref. 21)</td></tr><tr><td>Pentan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>158941</td><td>Używany zgodnie z zakupem od producenta</td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran (klasa HPLC)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34865</td><td>Suszony i oczyszczany na kolumnach </td></tr><tr><td>oczyszczających rozpuszczalnikDichlorometan</td><td>VWR</td><td>BDH1113-4LG</td><td>Używany jak zakupiony od producenta</td></tr><tr><td>Acetonitryl (klasa HPLC)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34998</td><td>Używany jak zakupiony od producenta</td></tr><tr><td>Kwas octowy </td><td>Sigma Aldrich</td><td>A6283</td><td>Używany zgodnie z zakupem od producenta</td></tr><tr><td>Siarczan sodu </td><td>Sigma Aldrich</td><td>239313</td><td>Używany jak zakupiony od producenta</td></tr><tr><td>Eter dietylowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>673811</td><td>Używany zgodnie z zakupem od producenta</td></tr><tr><td>Dimetyloformamid (klasa HPLC) </td><td>Sigma Aldrich</td><td>270547</td><td>Używany jak zakupiony od producenta</td></tr><tr><td>Bromek litu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>213225</td><td>Używany zgodnie z zakupem od producenta</td></tr><tr><td>MillQ Biocel A10</td><td>Millipore</td><td></td><td> </td></tr><tr><td>Beckmann Coulter HPLC (moduł rozpuszczalnika 127p, detektor 166p)</td><td>Beckmann Coulter</td><td></td><td> </td></tr><tr><td>Zorbax 300SB-C18 PrepHT kolumna z odwróconymi fazami </td><td>Agilent</td><td></td><td> </td></tr><tr><td>1260 Infinity Chromatografia cieczowa </td><td>Agilent</td><td></td><td> </td></tr><tr><td>GPC KD-806M kolumna</td><td>Shodex</td><td></td><td> </td></tr><tr><td>Dawn Heleos II Rozpraszacz światła</td><td>Wyatt</td><td></td><td> </td></tr><tr><td>Optilab T-rEX Detektor indeksu refrakcji</td><td>Wyatt</td><td></td><td> </td></tr><tr><td>Szklane fiolki scyntylacyjne - 40 ml</td><td>Chemglass</td><td>CG-4909-05</td><td> </td></tr><tr><td>Szklane fiolki scyntylacyjne - 4 ml </td><td>Chemglass</td><td>CG-4904-06</td><td></td></tr><tr><td>Szklane fiolki scyntylacyjne (nasadka wyłożona PTFE) - 2 ml </td><td>Agilent</td><td>5183-4518</td><td></td></tr><tr><td>Mieszadła</td><td>VWR</td><td>5894x</td><td>różne rozmiary </td></tr><tr><td>13 mm 0,45 i mikro; m Nylonowy filtr strzykawkowy</td><td>PerkinElmer</td><td>02542903</td><td> </td></tr><tr><td>13 mm 0,45 & mikro; m Filtr strzykawkowy z politetrafluoroetylenu Jednorazowe</td> strzykawki <td>PerkinElmer</td><td>02542909</td><td> </td></tr><tr><td>1 ml VWR </td><td></td><td>53548-001</td><td></td></tr><tr><td>Wirówka z wiadrem obrotowym lub podobna</td><td></td><td></td><td>Powinien być w stanie osiągnąć około 4,000 obr./min</td></tr><tr><td>Kolba</td><td></td><td></td><td> </td>okrągłodenna</tr> <tr><td>Zespół </td><td></td><td></td><td> </td>filtra ze szkła spiekanego</tr> <tr><td>Parownik obrotowy </td><td></td><td></td><td> </td></tr><tr><td>saldo </td><td></td><td></td><td> </td></tr></tbody></table>

cząstki bez pudełka: synteza fotodegradowalnych polimerów peg star w warunkach otoczenia

Particles without a Box: Brush-first Synthesis of Photodegradable PEG Star Polymers under Ambient Conditions

Wygodne metody szybkiej, równoległej syntezy różnorodnie funkcjonalizowanych nanocząstek umożliwią odkrycie nowych preparatów do dostarczania leków, obrazowania biologicznego i wspomaganej katalizy. W niniejszym raporcie demonstrujemy równoległą syntezę nanocząstek polimeru gwiaździstego (BASP) metodą "brush-first". W tej metodzie makromonomer poli(glikolu etylenowego) (PEG) (PEG-MM) zakończony norbornenem jest najpierw polimeryzowany przez polimeryzację metatezy z otwarciem pierścienia (ROMP) w celu wytworzenia żywego makroinicjatora szczotkowego. Podwielokrotności tego roztworu podstawowego inicjatora dodaje się do fiolek, które zawierają różne ilości fotodegradowalnego środka sieciującego bis-norbornen. Ekspozycja na środek sieciujący inicjuje serię kontrolowanych kinetycznie reakcji sprzężenia szczotka+szczotka i gwiazda+gwiazda, które ostatecznie dają BASP z rdzeniami składającymi się z środka sieciującego i koronami składającymi się z PEG. Ostateczny rozmiar BASP zależy od ilości dodanego środka sieciującego. Przeprowadzamy syntezę trzech BASP na stole bez specjalnych środków ostrożności w celu usunięcia powietrza i wilgoci. Próbki charakteryzują się metodą chromatografii żelowej (GPC); Wyniki były ściśle zgodne z naszym poprzednim raportem, w którym wykorzystano warunki obojętne (komora rękawicowa). Omówiono najważniejsze cechy praktyczne, zalety i potencjalne wady metody brush-first.

Rysunek 2 przedstawia chromatogramy GPC dla różnych BASP przygotowanych z B1, B2 oraz B3. We wszystkich przypadkach dane pokazują, że zwiększenie liczby ekwiwalentów sieciowania (N) prowadzi do wzrostu rozmiaru BASP. Jak zaobserwowano w naszej poprzedniej publikacji, 10 ekwiwalentów sieciowania nie jest wystarczające do uzyskania jednorodnych BASP; próbka dla N = 10 wykazuje wyraźnie wielomodalny chromatogram ...

Polimery gwiazdowe (BASP) z ramienia szczotki poli(glikolu etylenowego) (PEG) o wąskim rozkładzie masy i przestrajalnych rozmiarach nanoskopowych są syntetyzowane w procesie polimeryzacji metatezy z otwarciem pierścienia (ROMP) makromonomeru PEG-norbornen, po którym następuje transfer części powstałego żywego inicjatora szczotki do fiolek zawierających różne ilości sztywnego, fotorozszczepialnego środka sieciującego bis-norbornen.

Cząstki bez pudełka: synteza fotodegradowalnych polimerów PEG Star w warunkach otoczenia

Convenient methods for the rapid, parallel synthesis of diversely functionalized nanoparticles will enable discovery of novel formulations for drug ...

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest nauczenie się, jak równolegle wytwarzać serię nanocząstek na bazie glikolu polietylenowego lub PEG za pomocą metatezy otwarcia pierścienia, polimeryzacji lub romu. Cel ten osiąga się poprzez syntezę odpowiedniego makromonomeru i środka sieciującego. Związki te określają końcowe właściwości nanocząstek w drugim etapie.Makromonomer jest polimeryzowany przez romp w celu uzyskania partii żywych polimerów szczotki do butelek z łańcuchami bocznymi kołków. Następnie żywe polimery szczoteczki do butelek są przenoszone do fiolek z różnymi ilościami środka sieciującego w celu zainicjowania wzrostu nanocząstek. Procedura ta może dać różnorodny zakres nanocząstek o masach molowych, które zależą od ilości dodanego środka sieciującego i funkcjonalności zdefiniowanej przez strukturę makromonomeru i środka sieciującego.Masy molowe można następnie określić za pomocą chromatografii żelowej. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak polimeryzacja wolnorodnikowa, jest to, że można ją bardzo szybko wykonać na stole i można ją wykorzystać do polimeryzacji szerokiej gamy monomerów, które są gęsto funkcjonalizowane i cly. Wymagająca wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ chociaż jest prosta, wymaga znacznej ilości wielozadaniowości.Dzisiaj tę procedurę zademonstruje Jenny Lu, doktorantka z mojej grupy. Najpierw dodaj 300 miligramów glikolu polietylenowego 3000 zakończonego monoaminą lub aminy 3000 do 40-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej, wyposażonej w mieszadło. Następnie dodać trzy mililitry bezwodnego dimetyloformamidu lub DMF do fiolki, aby rozpuścić aminę peg.Pozwól roztworowi wymieszać i lekko podgrzać, aż cała amina kołkowa się rozpuści. Po dodaniu 36 miligramów estru norbertyny NHS, zakręć fiolkę i wymieszaj mieszaninę reakcyjną w temperaturze pokojowej przez noc. Po zakończeniu usuń mieszadło i dodaj około 35 mililitrów zimnego eteru etylowego do roztworu reakcyjnego.Aby wytrącić makromonomer peg, przefiltruj biały puszysty osad za pomocą lejka Buchnera i dokładnie przemyj go eterem dathylowym. Następnie przenieś osad do 20-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej i susz pod próżnią przez 24 godziny. Aby usunąć pozostałości eteru dathyl w celu przygotowania katalizatora A, dodaj 500 miligramów larw, katalizatora drugiej generacji do 20-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej.Wyposażony w mieszadło, dodaj około 0,5 mililitra pur do fiolki i obserwuj roztwór. Zmiana koloru z czerwonego na zielony. Pozwól, aby reakcja zakłóciła się na chwilę, aż cały czerwony kolor zniknie, a roztwór stanie się lepki.Jeśli czerwony kolor nie zniknął całkowicie, w razie potrzeby dodaj więcej puryny. Następnie napełnij fiolkę reakcyjną około 20 mililitrami zimnego pentanu, aby wytrącić kompleks A. W razie potrzeby użyj szpatułki, aby rozbić osad. Przefiltrować zawiesinę za pomocą lejka buforowego, aby zebrać zielony osad.Następnie przemyj osad czterokrotnie 15 mililitrami zimnego pentanu. Przenieś zielone ciało stałe do 20-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej i wysusz je w próżni przez noc. W trzymililitrowej fiolce, wyposażonej w mieszadło, ostrożnie odważ 65 miligramów makromonomeru peg.B.W razie potrzeby użyć pistoletu statycznego, aby usunąć ładunki elektrostatyczne z fiolek i szpatułki. Po dodaniu 158 mikrolitrów tetra hydro FU lub THF do fiolki, natychmiast ją zakryj, aby zapobiec parowaniu roztworu. Pozostawić roztwór do wymieszania i w razie potrzeby lekko podgrzać, aż cały makromonomer zostanie rozpuszczony w trzymililitrowej fiolce zawierającej 2,8 miligrama katalizatora A w 466 mikrolitrach bezwodnej hydrofuryny, aby uzyskać sześć miligramów na mililitr roztworu katalizatora.Po zamknięciu fiolki delikatnie ją zakręcić, aby katalizator całkowicie się rozpuścił, uzyskując roztwór o zielonym kolorze leśnej. Po przeniesieniu roztworu katalizatora do strzykawki, umieścić końcówkę igły tuż nad mieszającą mieszaniną makromonomerów i szybko dodać 243 mikrolitry roztworu do fiolki. Natychmiast zamknąć fiolkę i pozostawić mieszaninę reakcyjną do mieszania przez 15 minut, aby utworzyć żywy inicjator pędzla.W kroku piątym należy natychmiast użyć inicjatora żywego pędzla. Następnie ostrożnie dodaj 3,6 miligrama, 5,5 miligrama i 7,3 miligrama wcześniej przygotowanego środka sieciującego biz norbertine NBO do trzech oddzielnych, trzymililitrowych fiolek wyposażonych w mieszadła. Alternatywnie, środek sieciujący można dodać do tych fiolek przed rozpoczęciem.Krok czwarty powyżej. Przenieść roztwór inicjatora żywej szczotki do strzykawki. Umieścić końcówkę igły tuż nad stałym środkiem sieciującym i dodać 123 mikrolitry roztworu do każdej z trzech fiolek.Natychmiast zakryć fiolki i włączyć płytkę mieszającą. Mieszaj polimer gwiaździsty z trzema ramionami szczotek lub reakcje tworzenia BSP w temperaturze pokojowej, aż do zakończenia. Tworzenie BA za pomocą tego specyficznego makromonomeru i środka sieciującego jest zakończone w ciągu czterech godzin.Jednak reakcje można pozostawić do 24 godzin bez konsekwencji. Ugasić reakcje, dodając jedną kroplę eteru etylowo-winylowego. Mieszać przez 10 minut, aby zapewnić całkowite schladzenie po filtracji rozcieńczającej.Analizuj próbki za pomocą GPC. W tym badaniu makromonomery PEG B jeden, B dwa i B trzy przygotowano z różnych źródeł odporności PEG, a wyniki tworzenia nanocząstek BA przed i po rygorystycznym przygotowaniu wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Porównano oczyszczanie makromonomerów, pokazano tu ślady GPC dla różnych basów przygotowanych z B jeden, B dwa i B trzy.We wszystkich przypadkach dane pokazują, że zwiększenie równoważności środka sieciującego prowadzi do wzrostu masy molowej basu. Jak zaobserwowano wcześniej, równoważność 10 środków sieciujących nie jest wystarczająca do osiągnięcia jednolitych bps. W próbce stwierdzono wyraźnie multimodalny ślad GPC z dużą ilością resztkowego polimeru szczotkowego, szczególnie w przypadku nieoczyszczonego makromonomeru.Po pierwsze, większe ilości środka sieciującego skutkują równomiernym rozkładem masy molowej z bardzo małą ilością resztkowej szczotki. W makromonomerze średnia wagowo masa molowa w przybliżeniu podwaja się i wynosi od 15 do 20 równoważnych w przypadku B trzy, nie pozostaje żaden resztkowy makromonomer i mniej niż 1% resztkowa szczotka dla równoważnych przypadków 15 i 20 Po opanowaniu technika ta może być używana do tworzenia bibliotek o wiele więcej niż trzech cząstek i równoległych, jeśli jest wykonywana prawidłowo. Próbując wykonać tę procedurę, ważne jest, aby pamiętać o śledzeniu każdej fiolki i odpowiednich ilości odczynników, które należy dodać do każdej fiolki, zwłaszcza w miarę zwiększania się rozmiaru biblioteki.Dobre prowadzenie dokumentacji i dbałość o szczegóły mają kluczowe znaczenie. Postępując zgodnie z tą procedurą, można wytwarzać materiały do wielu różnych zastosowań, które obejmują dostarczanie leków, samoorganizację i katalizę wspomaganą, po prostu zmieniając różne makromonomery i środki sieciujące lub używając mieszanin makromonomerów i środków sieciujących.

particles-without-box-brush-first-synthesis-photodegradable-peg-star

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Cząstki bez pudełka: Synteza pierwsza w swoim rodzaju fotodegradowalnych polimerów gwiaździstych PEG w warunkach ambiwalentnych

Opis tworzenia polimerowej mikrosieci przy użyciu techniki fotopolimeryzacji na chipie. Opisano również wysokoprzepustową charakterystykę powierzchni z wykorzystaniem mikroskopii sił atomowych, pomiarów kąta zwilżania wodą, rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej, spektrometrii mas jonów wtórnych czasu przelotu oraz testu adhezji komórek.

Polimerowe mikromacierze do wysokoprzepustowego odkrywania biomateriałów

Raportujemy protokoły "polimeryzacji" różnych typów nanocząsteczek metalowych w kapsułkach polimerowych w długie łańcuchy "homo-" i "kopolimerów".

Wykorzystanie nanocząstek metali pokrytych blokiem polistyrenu (kwas akrylowy) jako monomerów do ich homo- i kopolimeryzacji

Opisano metodę polimeryzacji rodnikowej funkcjonalizowanych monomerów winylu z przeniesieniem atomu przy użyciu perylenu jako fotokatalizatora światła widzialnego.

Polimeryzacja rodnikowa z przeniesieniem atomu funkcjonalizowanych monomerów winylowych przy użyciu perylenu jako fotokatalizatora światła widzialnego

Ten artykuł opisuje proces wytwarzania polimerowych, samoorganizujących się nanocząstek za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej za pośrednictwem światła widzialnego. Wykorzystanie niskoenergetycznego światła widzialnego do kontrolowania polimeryzacji pozwala na powtarzalne tworzenie samoorganizujących się miceli przypominających robaki przy wysokiej zawartości części stałych.

Łatwa synteza robakopodobnych miceli za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej za pośrednictwem światła widzialnego przy użyciu katalizatora fotoredoks

Kluczowe etapy żywej anionowej polimeryzacji eteru fenyloglicydylowego (PheGE) na glikolu metoksy-polietylenowym (mPEG-b-PPheGE) są opisane. Otrzymane micele kopolimeru blokowego (BCM) obciążono doksorubicyną w 14% (wag.) i uzyskano trwałe uwalnianie leku przez 4 dni w fizjologicznie istotnych warunkach.

Polimeryzacja anionowa kopolimeru amfifilowego do otrzymywania miceli kopolimeru blokowego stabilizowanego oddziaływaniami π-π stacking

Opisane są protokoły wytwarzania degradowalnych termoresponsywnych hydrożeli opartych na sieciowaniu hydrazonów polimerowych oligomerów na skalę masową, mikroskalową i nanoskalę, przy czym ta ostatnia służy do przygotowania zarówno nanocząstek żelowych, jak i nanowłókien.

Wytwarzanie degradowalnych termoczułych hydrożeli w różnych skalach długości za pomocą wytłaczania reaktywnego, mikrofluidyki, samoorganizacji i elektroprzędzenia

Opisano metody wytwarzania powierzchni do wzorzystego osadzania pędzli o grubości nanometrów lub usieciowanych warstw o grubości mikronów kopolimeru blokowego azlactonu. Omówiono krytyczne etapy eksperymentalne, reprezentatywne wyniki i ograniczenia każdej metody. Metody te są przydatne do tworzenia funkcjonalnych interfejsów z dostosowanymi cechami fizycznymi i przestrajalną reaktywnością powierzchni.

Wytwarzanie powierzchni reaktywnych za pomocą pędzlowych i usieciowanych warstw kopolimerów blokowych funkcjonalizowanych azlaktonem

Samoorganizacja sterowana krystalizacją (CDSA) wykazuje unikalną zdolność do wytwarzania cylindrycznych nanostruktur o wąskich rozkładach długości. Wykazano organokatalizowaną polimeryzację ε-kaprolaktonu z otwarciem pierścienia oraz późniejsze wydłużenia łańcuchów metakrylanu metylu i N,N-dimetyloakrylamidu. Przedstawiono żywy protokół CDSA, który wytwarza cylindry monodyspersyjne o długości do 500 nm.

Synteza monodyspersyjnych cylindrycznych nanocząstek poprzez samoorganizację biodegradowalnych kopolimerów blokowych sterowaną krystalizacją

Obecny protokół opisuje cyfrowy druk 3D materiałów polimerowych oparty na przetwarzaniu światła przy użyciu fotoinicjowanej odwracalnej polimeryzacji łańcuchowej addycyjno-fragmentacyjnej typu I i późniejszej post-funkcjonalizacji materiału in situ poprzez polimeryzację za pośrednictwem powierzchni. Fotoindukowany druk 3D zapewnia materiałom niezależnie dopasowane i kontrolowane przestrzennie właściwości sypkie i międzyfazowe.

Druk 3D i modyfikacja powierzchni in situ za pomocą fotoinicjowanej odwracalnej polimeryzacji łańcuchowej addycyjno-fragmentacyjnej typu I

Pokazujemy powstawanie i charakterystykę wymiarową mikro- i nanoplastików (odpowiednio MP i NPs) za pomocą stopniowego procesu mechanicznego mielenia, mielenia i analizy obrazowej.

Formowanie mikro- i nanoplastików z rolniczych folii z tworzyw sztucznych do zatrudnienia w badaniach podstawowych

Tutaj opisujemy protokoły przygotowania cyklooktenów transcyklobutanowych (tCBCO), ich polimeryzacji w celu przygotowania depolimeryzowalnych polimerów olefinowych oraz depolimeryzacji tych polimerów w łagodnych warunkach. Dodatkowo opisano protokoły przygotowania sieci depolimeryzowalnych oraz formowania tłocznego sztywnych liniowych tworzyw sztucznych opartych na tym systemie.

Depolimeryzowalne polimery olefinowe na bazie monomerów cyklooktenu z topionym pierścieniem

Poznaj metodę syntezy fotodegradowalnych polimerów PEG Star w warunkach otoczenia przy użyciu polimeryzacji metatezy ROMP. Technika umożliwia szybką, równoległą produkcję nanocząstek o dostrajanych właściwościach.

Cząstki bez pudełka: synteza fotodegradowalnych polimerów PEG Star w warunkach otoczenia

Przeglądaj więcej filmów