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

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.