Name: Łatwa synteza robakopodobnych miceli za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej za pośrednictwem światła widzialnego przy użyciu katalizatora fotoredoks (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 39 s
Description: Poznaj metodę syntezy robakopodobnych miceli za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej indukowanej światłem widzialnym. Technika ta umożliwia odtwarzalną produkcję nanocząstek polimerowych o wysokiej zawartości ciała stałego z zastosowaniem w nanomedycynie i dostarczaniu 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

CB jest wdzięczny za stypendium Future Fellowship od Australian Research Council (ARC-FT12010096) i UNSW Australia.

1. Synteza i charakterystyka POEGMA Macro-CTA
<ol>
	<li>metakrylan eteru metylowego oligo(glikolu etylenowego) (OEGMA) (12 g, 4 × 10-2 mol), kwas 4-cyjano-4-(fenylokarbotiotio)pentanowy (CPADB) (0,224 g, 8 × 10-4 mol), 2,2′-azobis(2-metylopropionitryl) (AIBN) (16,4 mg, 0,1 mmol) i 50 ml acetonitrylu (MeCN) do kolby okrągłodennej o pojemności 100 ml.</li>
	<li>Uszczelnić kolbę gumową przegrodą o odpowiedniej wielkości i drutem stalowym i schłodzić kolbę z temperatury pokojowej do < 4 °C w łaźni lodowato-wodnej.</li>
	<li>Odtleniać kolbę przez 30 minut, bulgocząc azotem bezpośrednio do mieszaniny reakcyjnej przez igłę 21 G (0,8 mm x 120 mm) z drugą igłą 21 G (0,8 mm x 38 mm) działającą jako odpowietrznik.</li>
	<li>Umieścić kolbę w łaźni olejowej w temperaturze 70 °C na 5,5 godziny przed schładzeniem polimeryzacji przez zanurzenie w łaźni lodowo-wodnej i wystawienie zawartości na działanie powietrza.</li>
	<li>Usunąć MeCN przez mieszanie pod ciągłym strumieniem sprężonego powietrza i ponownie rozpuścić surową mieszaninę w ~40 ml tetrahydrofuranu (THF).</li>
	<li>Dodawać zawartość kolby kroplami do 400 ml szybko wymieszanej mieszaniny benzyny lakowej (40-60 °C) i eteru dietylowego (70:30 v/v) i kontynuować mieszanie, aż sklarowany nad osadem przestanie być mętny. 
	Uwaga: Chłodzenie w łaźni lodowej może być wykorzystane do przyspieszenia procesu wytrącania.</li>
	<li>Zdekantować supernatant i ponownie rozpuścić pozostałość polimeru w ~40 ml THF.</li>
	<li>Powtórzyć proces wytrącania (kroki 1.5-1.7) jeszcze co najmniej dwa razy, aby zapewnić całkowite usunięcie pozostałości monomeru OEGMA. Usunąć nadmiar rozpuszczalnika z oczyszczonego POEGMA macro-CTA najpierw przez mieszanie pod ciągłym strumieniem sprężonego powietrza i suszenie w piecu próżniowym (20 °C, 10 mbar) przez 4 godziny.</li>
	<li>Określ średnią liczbową masę cząsteczkową makro-CTA POEGMA za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) (Mn, NMR) przy użyciu wcześniej opisanej metody15. Stosując chromatografię żelowo-permeacyjną15 (GPC) (dimetyloacetamid jako faza ruchoma i odpowiednie wzorce do kalibracji) obliczyć dyspersję polimeru (Ð). 
	Uwaga: Użycie powyższej syntezy (kroki 1.1-1.8) powinno dać makro-CTA POEGMA z Mn, NMR = 9 000 i Ð < 1,15. Jeśli masa cząsteczkowa (i dyspersyjność) zsyntetyzowanej makro-CTA POEGMA różni się od przedstawionej tutaj syntezy (między 7 000 - 1 000 g/mol), tworzenie się robakowatych miceli (na co wskazuje żelowanie in situ) może nadal zachodzić przy użyciu kolejnej metodologii PISA przedstawionej w (sekcja 2), choć w nieznacznie zmienionym czasie reakcji.</li>
</ol>
2. Przygotowanie nanocząstek POEGMA-b-PBzMA za pomocą PISA
<ol>
	<li>Przygotować roztwór podstawowy Ru(bpy)3Cl2 o stężeniu 1 mg/ml.6H2O w etanolu (EtOH). Roztwór podstawowy należy przechowywać w lodówce, aby zminimalizować parowanie rozpuszczalnika.</li>
	<li>Podłącz pipetę Pasteura małym zwitkiem waty za pomocą drugiej pipety, aby pomóc ją szczelnie zapakować. Wlej zasadowy tlenek glinu do pipety z zatyczką z waty, aby uzyskać kolumnę o długości około 5 cm. Usunąć inhibitor hydrochinonu eteru monometylowego w komercyjnym BzMA, przepuszczając ~ 3 ml BzMA przez kolumnę i zbierając odhamowany eluent BzMA.</li>
	<li>Dodać POEGMA macroCTA (~9,000 g/mol; 76,9 mg, 8,5 × 10-6 mol), odhamowany BzMA (0,301 g, 1,71 × 10-3 mol), Ru(bpy)3Cl2.6H2O (128 μg, 1,71×10-7 mol, 128 μl 1 mg/ml roztworu podstawowego etanolu), 0,383 ml MeCN i 1,402 ml EtOH (1,913 ml rozpuszczalnika całkowitego, 80% wag., 20 v/v% MeCN) do 4 ml szklanej fiolki.</li>
	<li>Wykonaj procedurę odtleniania zgodnie z opisem w krokach 1.2-1.3.</li>
	<li>Umieścić fiolkę w szklanej zlewce o pojemności 2 000 ml (rysunek 2) wyłożonej niebieskimi paskami LED (λmax = 460 nm, 0,7 mW/cm2) i napromieniować w temperaturze pokojowej mieszaniem magnetycznym. Rutynowo monitorować fiolkę reakcyjną po 20 godzinach i wyjąć ją z reaktora, gdy roztwór o wysokiej lepkości tworzy wolnostojący żel, gdy fiolka jest odwrócona (ryc. 3). 
	Uwaga: Całkowity czas uzyskania wolnostojącego żelu powinien wynosić około 24 godzin naświetlania światłem niebieskim przy użyciu przedstawionych tutaj warunków. Niewielkie różnice w reaktorach napromieniania światłem (wymiary fizyczne, intensywność itp.) mogą wymagać nieznacznie zmienionych warunków (w szczególności czasu reakcji), aby osiągnąć tworzenie in situ miceli podobnych do robaków.</li>
	<li>Po wyjęciu z reaktora należy wygasić polimeryzację, wystawiając żel nanocząsteczkowy na działanie powietrza przez kilka minut i przechowując zamkniętą fiolkę w pozycji pionowej w ciemności.</li>
</ol>
3. Obrazowanie morfologii nanocząstek za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM)
<ol>
	<li>Umieścić około 40 mg surowego żelu z nanocząstkami (z sekcji 2) w szklanej fiolce o pojemności 4 ml.</li>
	<li>Ciągle mieszać żel z nanocząstkami za pomocą mieszalnika wirowego i dodawać kroplami 4 ml EtOH przez okres co najmniej 5 minut. Podczas dodawania rozpuszczalnika żel powinien stać się sypkim roztworem. 
	Uwaga: Jeśli żel zostanie rozcieńczony EtOH zbyt szybko lub nie zostanie odpowiednio wymieszany, może dojść do wytrącenia się nanocząstek. Patrz krok 3.3.</li>
	<li>Usunąć wszelkie makroskopowe agregaty z rozcieńczonych nanocząstek, filtrując przez watę szklaną.</li>
	<li>Wykonać obrazowanie TEM (z barwieniem octanem uranylu) rozcieńczonej próbki zgodnie z wcześniej opisaną procedurą. 15</li>
</ol>

<ol><li>Yu, Y., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+Morphology+through+Polymer%E2%88%92Solvent+Interactions+in+Crew-Cut+Aggregates+of+Amphiphilic+Block+Copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Control of Morphology through Polymer−Solvent Interactions in Crew-Cut Aggregates of Amphiphilic Block Copolymers.</a> J. Am. Chem. Soc. 119 (35), 8383-8384 (1997).</li>
<li>Zhang, L., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+vs+Kinetic+Aspects+in+the+Formation+and+Morphological+Transitions+of+Crew-Cut+Aggregates+Produced+by+Self-Assembly+of+Polystyrene-b-poly%28acrylic+acid%29+Block+Copolymers+in+Dilute+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic vs Kinetic Aspects in the Formation and Morphological Transitions of Crew-Cut Aggregates Produced by Self-Assembly of Polystyrene-b-poly(acrylic acid) Block Copolymers in Dilute Solution.</a> Macromolecules. 32 (7), 2239-2249 (1999).</li>
<li>Zhang, L., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+Morphologies+of+%27Crew-Cut%27+Aggregates+of+Polystyrene-b-poly%28acrylic+acid%29+Block+Copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Multiple Morphologies of 'Crew-Cut' Aggregates of Polystyrene-b-poly(acrylic acid) Block Copolymers.</a> Science. 268 (5218), 1728-1731 (1995).</li>
<li>Yu, K., Zhang, L., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+Morphologies+of+%26%2334%3BCrew-Cut%26%2334%3B+Aggregates+of+Amphiphilic+Diblock+Copolymers+in+Dilute+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Novel Morphologies of &#34;Crew-Cut&#34; Aggregates of Amphiphilic Diblock Copolymers in Dilute Solution.</a> Langmuir. 12 (25), 5980-5984 (1996).</li>
<li>Blanazs, A., Ryan, A. J., Armes, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predictive+Phase+Diagrams+for+RAFT+Aqueous+Dispersion+Polymerization%3A+Effect+of+Block+Copolymer+Composition%2C+Molecular+Weight%2C+and+Copolymer+Concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Predictive Phase Diagrams for RAFT Aqueous Dispersion Polymerization: Effect of Block Copolymer Composition, Molecular Weight, and Copolymer Concentration.</a> Macromolecules. 45 (12), 5099-5107 (2012).</li>
<li>Ladmiral, V., Semsarilar, M., Canton, I., Armes, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymerization-induced+self-assembly+of+galactose-functionalized+biocompatible+diblock+copolymers+for+intracellular+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Polymerization-induced self-assembly of galactose-functionalized biocompatible diblock copolymers for intracellular delivery.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (36), 13574-13581 (2013).</li>
<li>Sugihara, S., Blanazs, A., Armes, S. P., Ryan, A. J., Lewis, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aqueous+Dispersion+Polymerization%3A+A+New+Paradigm+for+in+Situ+Block+Copolymer+Self-Assembly+in+Concentrated+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Aqueous Dispersion Polymerization: A New Paradigm for in Situ Block Copolymer Self-Assembly in Concentrated Solution.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (39), 15707-15713 (2011).</li>
<li>Wan, W. M., Hong, C. Y., Pan, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-pot+synthesis+of+nanomaterials+via+RAFT+polymerization+induced+self-assembly+and+morphology+transition%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Comm%22%5BJournal%5D)">One-pot synthesis of nanomaterials via RAFT polymerization induced self-assembly and morphology transition.</a> Chem. Comm. (39), 5883-5885 (2009).</li>
<li>Semsarilar, M., Jones, E. R., Blanazs, A., Armes, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Synthesis+of+Sterically-Stabilized+Nano-Objects+via+RAFT+Dispersion+Polymerization+of+Benzyl+Methacrylate+in+Alcoholic+Media%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Efficient Synthesis of Sterically-Stabilized Nano-Objects via RAFT Dispersion Polymerization of Benzyl Methacrylate in Alcoholic Media.</a> Adv. Mater. 24 (25), 3378-3382 (2012).</li>
<li>Karagoz, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymerization-Induced+Self-Assembly+%28PISA%29+-+control+over+the+morphology+of+nanoparticles+for+drug+delivery+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Polym.+Chem%22%5BJournal%5D)">Polymerization-Induced Self-Assembly (PISA) - control over the morphology of nanoparticles for drug delivery applications.</a> Polym. Chem. 5 (2), 350-355 (2014).</li>
<li>Geng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+effects+of+filaments+versus+spherical+particles+in+flow+and+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nano%22%5BJournal%5D)">Shape effects of filaments versus spherical particles in flow and drug delivery.</a> Nat Nano. 2 (4), 249-255 (2007).</li>
<li>Blanazs, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sterilizable+gels+from+thermoresponsive+block+copolymer+worms%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Sterilizable gels from thermoresponsive block copolymer worms.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (23), 9741-9748 (2012).</li>
<li>Pei, Y., Thurairajah, L., Sugita, O. R., Lowe, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RAFT+Dispersion+Polymerization+in+Nonpolar+Media%3A+Polymerization+of+3-Phenylpropyl+Methacrylate+in+n-Tetradecane+with+Poly%28stearyl+methacrylate%29+Homopolymers+as+Macro+Chain+Transfer+Agents%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">RAFT Dispersion Polymerization in Nonpolar Media: Polymerization of 3-Phenylpropyl Methacrylate in n-Tetradecane with Poly(stearyl methacrylate) Homopolymers as Macro Chain Transfer Agents.</a> Macromolecules. 48 (1), 236-244 (2015).</li>
<li>Fielding, L. A., Lane, J. A., Derry, M. J., Mykhaylyk, O. O., Armes, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermo-responsive+Diblock+Copolymer+Worm+Gels+in+Non-polar+Solvents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Thermo-responsive Diblock Copolymer Worm Gels in Non-polar Solvents.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (15), 5790-5798 (2014).</li>
<li>Yeow, J., Xu, J., Boyer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymerization-Induced+Self-Assembly+Using+Visible+Light+Mediated+Photoinduced+Electron+Transfer-Reversible+Addition-Fragmentation+Chain+Transfer+Polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Macro+Lett%22%5BJournal%5D)">Polymerization-Induced Self-Assembly Using Visible Light Mediated Photoinduced Electron Transfer-Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization.</a> ACS Macro Lett. 4 (9), 984-990 (2015).</li>
<li>Xu, J., Jung, K., Corrigan, N. A., Boyer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aqueous+photoinduced+living%2Fcontrolled+polymerization%3A+tailoring+for+bioconjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Sci%22%5BJournal%5D)">Aqueous photoinduced living/controlled polymerization: tailoring for bioconjugation.</a> Chem. Sci. 5 (9), 3568-3575 (2014).</li>
<li>Pei, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RAFT+dispersion+polymerization+of+3-phenylpropyl+methacrylate+with+poly%5B2-%28dimethylamino%29ethyl+methacrylate%5D+macro-CTAs+in+ethanol+and+associated+thermoreversible+polymorphism%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">RAFT dispersion polymerization of 3-phenylpropyl methacrylate with poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate] macro-CTAs in ethanol and associated thermoreversible polymorphism.</a> Soft Matter. 10 (31), 5787-5796 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Ten wizualizowany protokół demonstruje zdolność do monitorowania tworzenia się miceli podobnych do robaków po prostu obserwując początek zachowania podobnego do żelu. Użyteczność tego podejścia polega na możliwości monitorowania tworzenia się robaków podczas polimeryzacji w porównaniu z innymi metodami. Procedurę tę można przeprowadzić przy użyciu dwuetapowej polimeryzacji dwóch dostępnych na rynku monomerów (OEGMA i BzMA) w celu uzyskania samoorganizujących się amfifilowych kopolimerów diblokowych POEGMA-b-PBzMA.</e...

Synteza niesferycznych (i innych) morfologii nanocząstek tradycyjnie była przeprowadzana przy użyciu wieloetapowej procedury samoorganizacji, poczynając od syntezy i oczyszczenia dobrze zdefiniowanych amfifilowych kopolimerów diblokowych (lub wieloblokowych). Jedna z najpowszechniejszych technik samoorganizacji została spopularyzowana przez Eisenberga w latach 90. XX wieku i polega na rozpuszczeniu amfifilowego kopolimeru blokowego w powszechnym rozpuszczalniku dla obu bloków polimerowych, a następnie powolnym dodawaniu rozpuszczalnika selektywnego dla jednego z bloków1-3. Po dodaniu selektywnego rozpuszczalnika (zwykle wody) kopolimer blokowy ulega samoorganizacji, tworząc nanocząstki polimerowe. Ostateczna morfologia (lub mieszaniny morfologii) nanocząstek zależy od wielu czynników, takich jak względne długości każdego bloku polimeru, szybkość dodawania wody i charakter powszechnego rozpuszczalnika. Jednak takie podejście zasadniczo pozwala na wytwarzanie nanocząstek o stosunkowo niskiej zawartości ciał stałych (poniżej 1 % wag.), a tym samym ogranicza jego praktyczną skalowalność4. Ponadto powtarzalne tworzenie się faz "pośrednich", takich jak micele podobne do robaków, może być trudne ze względu na wąski zakres parametrów wymaganych do ustabilizowania tej niesferycznej morfologii5.
Podejście do samoorganizacji indukowanej polimeryzacją (PISA) częściowo rozwiązuje wady podejścia Eisenberga, wykorzystując sam proces polimeryzacji do napędzania samoorganizacji in situ, co pozwala na syntezę nanocząstek o znacznie wyższej zawartości ciał stałych (zazwyczaj 10-30% wag.)6-8. W typowym podejściu PISA proces polimeryzacji na żywo jest stosowany do wydłużenia łańcuchowego makroinicjatora rozpuszczalnego w rozpuszczalniku (lub makro-CTA) za pomocą monomeru, który jest początkowo rozpuszczalny w środowisku reakcyjnym, ale tworzy nierozpuszczalny polimer. Podejście opracowane w ramach projektu PISA zostało wykorzystane do syntezy miceli podobnych do robaków poprzez systematyczne testowanie szeregu parametrów eksperymentalnych i wykorzystanie szczegółowych diagramów fazowych jako syntetycznej "mapy drogowej"5,9.
Pomimo ich trudnej syntezy, istnieje duże zainteresowanie nanocząstkami podobnymi do robaków ze względu na ich interesujące właściwości w stosunku do ich sferycznych odpowiedników. Na przykład wykazaliśmy, że krótkie i długie micele podobne do robaków naładowane lekiem zsyntetyzowane przy użyciu metody PISA mają znacznie wyższą cytotoksyczność in vitro w porównaniu z micelami sferycznymi lub pęcherzykami10. Inne wykazały korelację między proporcjami nanocząstek a czasem krążenia krwi w modelach in vivo 11. Inni wykazali, że synteza robakopodobnych nanocząstek przy użyciu odpowiedniej metodologii PISA daje makroskopowy żel ze względu na splątanie włókien nanocząstek w nanoskali. Żele te wykazały potencjał jako żele sterylizowalne ze względu na ich termoodwracalne zachowanie zol-żel12.
Ten protokół opisuje metodę pozwalającą na monitorowanie in situ powstawania robakopodobnych miceli poprzez prostą obserwację lepkości roztworu podczas polimeryzacji. Wcześniejsze badania podobnych robakopodobnych żeli micelarnych wykazały, że powyżej temperatury krytycznej nanocząstki te przechodzą odwracalne przejście robak-sfera, a więc tworzą swobodnie płynące dyspersje w podwyższonych temperaturach. Do tej pory systemy te wykorzystywały wrażliwy termicznie związek azowy do zainicjowania kontrolowanej polimeryzacji13,14, a więc żelowanie może nie być łatwo zaobserwowane w tych układach podczas polimeryzacji termicznej. Na podstawie tych badań postawiono hipotezę, że synteza nanocząstek pochodzących z PISA w niższych temperaturach może pozwolić na obserwację tego zachowania żelowania in situ.
Ostatnio informowaliśmy o użyciu łatwej techniki fotopolimeryzacji w temperaturze pokojowej do pośredniczenia w procesie PISA w celu uzyskania nanocząstek o różnych morfologiach15. W tym miejscu przedstawiono wizualizację protokołu odtwarzalnej syntezy miceli podobnych do robaków poprzez obserwację zachowania lepkości roztworu podczas polimeryzacji. Polimeryzacja dyspersyjna przebiega bez zakłóceń przy użyciu dostępnych na rynku diod elektroluminescencyjnych (LED) (λ = 460 nm, 0,7 mW/cm2).

<table><tbody><tr><td>Kwas 4-cyjano-4- (fenylokarbomatiotio)pentanowy (CPADB)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>722995-5G</td><td></td></tr><tr><td>Metakrylan eteru metylowego oligo(glikolu etylenowego) (OEGMA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>447935-500ML</td><td>Średni Mn 300, zawiera 100&nbsp; ppm MEHQ jako inhibitor, 300&nbsp; ppm BHT jako inhibitor</td></tr><tr><td>2,2&prime;-Azobis(2-metylopropionitryl) (AIBN)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ru(bpy)3Cl2.6H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>544981-1G</td><td></td></tr><tr><td>Metakrylan benzylu (BzMA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>409448-1L</td><td>Zawiera eter monometylowy hydrochinon jako inhibitor</td></tr><tr><td>Tlenek glinu ( basic)</td><td>Chem-Supply Pty Ltd Australia</td><td>AL08371000</td><td></td></tr><tr><td>95% Etanol (EtOH)</td><td>Sucrogen Bioetanol</td><td>80889</td><td></td></tr><tr><td>Acetonitryl (MeCN)</td><td>Chem-Supply Pty Ltd Australia</td><td>RP1005-G2.5L</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran (THF)</td><td>Chem-Supply Pty Ltd Australia</td><td>TA011-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>Spirytus naftowy (40-60&nbsp; &#176; C)</td> <td>Chem-Supply Pty Ltd Australia</td><td>PA044-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>Eter dietylowy</td><td>Chem-Supply Pty Ltd Australia</td><td>EA0362.5L</td><td></td></tr><tr><td>Dimetyloacetamid (DMAc)</td> <td>VWR International Australia</td><td>ALFA22916. M1</td><td>Do analizy GPC</td></tr><tr><td>Pipety Pasteura (230&nbsp; mm)</td><td>Labtek</td><td>355.050.503</td><td></td></tr><tr><td>Zlewki szklane</td><td>Labtek</td><td>025.01.902 (2L)/ 2110654 (1L)</td><td>2&nbsp; Zlewka L służy do mocowania taśm LED w celu utworzenia okrągłego reaktora</td></tr><tr><td>Komercyjna taśma LED</td><td>EcoLab</td><td>n/a</td><td>&lambda; = 460 nm, 4,8 W/m</td></tr><tr><td>4 ml Fiolki szklane</td><td>Labtek</td><td>APC502214B</td><td></td></tr><tr><td>0,9 ml Kuweta kwarcowa</td><td>Starna Scientific Ltd</td><td>21/Q/2</td><td></td></tr><tr><td>Igła (0,8 mm x 38&nbsp; mm)</td> <td>Beckton Dickson</td><td>302017</td><td>Do reakcji odtleniających</td></tr><tr><td>Igła (0,8 mm x 120&nbsp; mm)</td><td>B Braun Australia</td><td>4665643</td><td>Do reakcji odtleniania</td></tr><tr><td>Zatyczka rękawa septa (przegroda gumowa</td> )<td>Sigma-Aldrich</td><td>z564680/z564702</td><td></td></tr><tr><td>Mieszadło Płyty grzejne</td><td>VWR International Polska/Technologie In Vitro</td><td>97018-488/RADRR91200</td><td></td></tr><tr><td>Mieszalnik Vortex</td><td>VWR International Australia</td><td>412-0098</td><td></td></tr><tr><td>Piekarnik próżniowy</td><td>In Vitro Technologie</td><td>MEMVO200</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

Prezentowany tutaj jest protokół łatwej syntezy robakopodobnych miceli poprzez polimeryzację dyspersyjną za pośrednictwem światła widzialnego. Podejście to rozpoczyna się od syntezy hydrofilowego homopolimeru poli(oligo(glikolu etylenowego) metakrylanu eteru metylowego) (POEGMA) przy użyciu odwracalnej polimeryzacji łańcuchowej z przeniesieniem addycyjno-fragmentacyjnym (RAFT). W łagodnym napromieniowaniu światłem widzialnym (λ = 460 nm, 0,7 mW/cm2), ten makrołańcuchowy czynnik przenoszący (makro-CTA) w obecności katalizatora fotoredoks na bazie rutenu, Ru(bpy)3Cl2 może być przedłużony łańcuchowo za pomocą drugiego monomeru, tworząc dobrze zdefiniowany kopolimer blokowy w procesie znanym jako fotoindukowany transfer elektronów RAFT (PET-RAFT). Gdy PET-RAFT jest używany do rozszerzania łańcucha POEGMA za pomocą metakrylanu benzylu (BzMA) w etanolu (EtOH), nanocząstki polimerowe o różnej morfologii są tworzone in situ zgodnie z mechanizmem samoorganizacji indukowanej polimeryzacją (PISA). Samoorganizacja w nanocząstki prezentująca łańcuchy POEGMA w koronie i łańcuchy poli(metakrylanu benzylu) (PBzMA) w rdzeniu zachodzi in situ ze względu na rosnącą nierozpuszczalność bloku PBzMA w etanolu. Co ciekawe, tworzenie wysoce czystych miceli przypominających robaki można łatwo monitorować, obserwując początek bardzo lepkiego żelu in situ z powodu splątania nanocząstek zachodzącego podczas polimeryzacji. Proces ten pozwala zatem na bardziej powtarzalną syntezę miceli podobnych do robaków po prostu poprzez monitorowanie lepkości roztworu w trakcie polimeryzacji. Ponadto bodziec świetlny może być stosowany sporadycznie w sposób ON/OFF, demonstrując czasową kontrolę nad morfologią nanocząstek.

W niniejszym badaniu do syntezy micel przypominających robaki wykorzystano dwuetapowy protokół polimeryzacji z zastosowaniem podejścia PISA (Rycina 1). W pierwszym etapie przeprowadzono polimeryzację OEGMA, w wyniku czego otrzymano makro-CTA POEGMA, który może służyć jako stabilizator w kolejnym etapie polimeryzacji. Polimeryzacja PET-RAFT przebiega w warunkach dyspersyjnych ze względu na nierozpuszczalność PBzMA w etanolu, co ostatecznie prowadzi do powstania nanocząstek...

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.

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Ogólnym celem niniejszego protokołu jest zademonstrowanie łatwej syntezy miceli robakopodobnych przy użyciu polimeryzacji indukowanej światłem widzialnym. Metoda ta polega na przygotowaniu nanocząstek polimerowych, które mogą być wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, takich jak nanomedycyna. Główną zaletą tej procedury jest otrzymywanie robakopodobnych nanocząstek w ramach dwuetapowego procesu. Zastosowanie tej techniki rozciąga się na dziedzinę dostarczania leków, ponieważ w wielu badaniach wykazano, że nanocząstki robakopodobne załadowane lekiem zapewniają zwiększone pobieranie komórkowe.Aby rozpocząć tę procedurę, należy dodać odpowiednie odczynniki zgodnie z instrukcją w tekście protokołu, mieszadło magnetyczne oraz 50 mililitrów acetonitrylu do kolby okrągłodennej o pojemności 100 mililitrów. Kolbę należy zamknąć dopasowanym gumowym septem i zabezpieczyć drutem stalowym. Następnie kolbę należy schłodzić do temperatury poniżej czterech stopni Celsjusza w łaźni lodowo-wodnej.Następnie odgazuj kolbę przez trzydzieści minut, przepuszczając azot bezpośrednio do mieszaniny reakcyjnej za pomocą igły 21 G, przy zastosowaniu drugiej igły 21 G jako otworu odpowietrzającego. Umieść kolbę w łaźni olejowej w temperaturze 70 °C na pięć i pół godziny. Po zakończeniu reakcji przerwij polimeryzację, zanurzając kolbę bezpośrednio w łaźni wodno-lodowej i wystawiając zawartość na działanie powietrza.Następnie usuń acetonitryl poprzez mieszanie pod ciągłym strumieniem sprężonego powietrza. Potem ponownie rozpuść surową mieszaninę w około 40 mililitrach tetrahydrofuranu lub THF. Teraz dodawaj kroplami zawartość kolby do 400 mililitrów szybko mieszanej mieszaniny benzyny lakowej i eteru dietylowego i kontynuuj mieszanie, aż nadsącz przestanie być mętny.Po zakończeniu procesu wytrącania odlej nadsącz i ponownie rozpuść pozostałość polimeru w około 40 mililitrach THF. Powtórz proces wytrącania co najmniej dwa kolejne razy, aby zapewnić całkowite usunięcie pozostałości monomeru. Następnie usuń nadmiar rozpuszczalnika z oczyszczonego homopolimeru poprzez mieszanie pod ciągłym strumieniem sprężonego powietrza, a następnie susząc w suszarce próżniowej przez cztery godziny.Na tym etapie należy wyznaczyć średnią liczbową masę cząsteczkową homopolimeru za pomocą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego, stosując wcześniej opisaną metodę. Następnie należy obliczyć dyspersyjność polimeru, korzystając z chromatografii żelowej. Jeśli masa cząsteczkowa zsyntetyzowanego homopolimeru odbiega od przedstawionej tutaj wartości 9000, nadal możliwe może być uzyskanie żelu typu „worm” w kolejnym kroku.Czas reakcji będzie się jednak różnić. Na tym etapie należy przygotować roztwór zapasowy fotokatalizatora redoks na bazie rutenu w etanolu o stężeniu 1 mg/mL. Roztwór zapasowy należy przechowywać w lodówce, aby zminimalizować odparowanie rozpuszczalnika.Następnie należy zatkać pipetę Pasteura niewielką kępką waty, używając drugiej pipety, aby pomóc w jej ciasnym upakowaniu. Do pipety należy wsypać zasadowy tlenek glinu, tak aby osiągnął wysokość około pięciu centymetrów. Następnie należy usunąć inhibitor w postaci monometylopropenolu hydrochinonowego z BzMA, przepuszczając przez pipetę około trzech mililitrów i zbierając odhamowany BzMA.Do szklanej fiolki o pojemności 4 ml należy dodać odhamowany BzMA, homopolimer, roztwór stokowy katalizatora rutenowego, acetonitryl, etanol oraz mieszadło magnetyczne. Następnie należy przeprowadzić procedurę odtleniania zgodnie z wcześniejszym opisem. Po tym kroku fiolkę umieszcza się w szklanym zlewku o pojemności 2000 ml wyłożonym niebieskimi taśmami LED i naświetla w temperaturze pokojowej przy jednoczesnym mieszaniu magnetycznym.Po dwudziestu godzinach regularnie monitoruj fiolkę z reakcją i usuń ją z reaktora, gdy wysokolepki roztwór utworzy stabilny żel po odwróceniu fiolki. Jeśli konfiguracja reaktora różni się od zaprezentowanej tutaj, żelowanie wskazujące na tworzenie się micel przypominających robaki nadal zostanie zaobserwowane, jednak w innym czasie reakcji. Będzie to w rzeczywistości zależeć od szybkości polimeryzacji w Twoim reaktorze.Po wyjęciu fiolki z reaktora należy przerwać polimeryzację, wystawiając żel nanopartykuł na działanie powietrza przez kilka minut. Zamkniętą fiolkę przechowywać w pozycji pionowej, w ciemności. Do obrazowania TEM należy umieścić około 40 mg surowego żelu nanopartykuł w szklanej fiolce o pojemności 4 ml.Nieprzerwanie mieszaj żel z nanocząsteczkami za pomocą mieszadła wortex i dodawaj po jednej kropli cztery mililitry etanolu przez co najmniej pięć minut. Usuń wszelkie makroskopowe agregaty z rozcieńczonej próbki nanocząsteczek, filtrując ją przez watę szklaną. Na koniec wykonaj obrazowanie TEM rozcieńczonej próbki nanocząsteczek zgodnie z wcześniej opisaną procedurą.W niniejszym badaniu zastosowano dwustopniowy protokół polimeryzacji do syntezy miceli robakowatych z wykorzystaniem podejścia PISA. W trakcie polimeryzacji początkowo przezroczysta mieszanina reakcyjna staje się mętna, zgodnie z mechanizmem polimeryzacji dyspersyjnej, a ostatecznie przechodzi w stan wysokolepkiego żelu, co wskazuje na tworzenie się miceli robakowatych. O cechach polimeryzacji żyjącej świadczą niskie dyspersje polimerów oraz dobra korelacja między masą cząsteczkową a konwersją monomeru.Dodatkowo, ślady chromatografii żelowej wskazują na przeważnie jednomodalny rozkład przy różnym stopniu konwersji, choć w tym układzie obserwuje się również kończenie łańcuchów o wysokiej masie cząsteczkowej oraz ogonowanie w zakresie niskich mas cząsteczkowych. Formowanie morfologii micel robakowatych jest możliwe również w różnych warunkach reakcji, takich jak zmienne typy fiolek i składy odczynników, a także w przypadku przerywanego naświetlania. Oznacza to, że pomimo silnego wpływu przenikania światła na szybkość polimeryzacji w większości systemów fotopolimeryzacyjnych, zachowanie żelowania w tym protokole nadal może służyć jako wiarygodny wskaźnik tworzenia się miceli robakowatych.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać gruntowną wiedzę na temat tego, jak generować nanocząstki o programowalnym kształcie, które są zdolne do samoorganizacji w żel.

facile-synthesis-worm-like-micelles-visible-light-mediated-dispersion

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Organiczne cząsteczki barwnika i nanocząstki nanocząsteczkowe pokryte kwasem oleinowym nie są rozpuszczalne w wodzie. Protokół ten opisuje metodę "plug and play", która umożliwia przenoszenie cząsteczek barwnika organicznego i przekształcanie cząstek w górę z ich początkowego rozpuszczalnika hydrofobowego do wody.

Metoda "plug and play" do tworzenia dyspergowalnych w wodzie nanozespołów zawierających amfifilowy polimer, barwniki organiczne i nanocząstki przekształcające się w górę

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

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

Aby dostarczyć leki przeciwnowotworowe do miejsc nowotworowych o wysokiej swoistości i zmniejszonych skutkach ubocznych, potrzebne są nowe metody oparte na nanocząsteczkach. Tutaj opisujemy usieciowane micele dwusiarczkowe, które można łatwo przygotować przez utlenianie za pośrednictwem nadtlenku wodoru i są w stanie skutecznie dysocjować w środowisku redukującym guza, aby uwolnić ładunki.

Łatwe i wydajne podejście do produkcji odwracalnych miceli usieciowanych dwusiarczkowym

Przedstawiono protokoły syntezy mikrosfer z polimerów, manipulacji mikrosferami i pomiarów mikrofotoluminescencji.

Wytwarzanie mikrosfer polimerowych do zastosowań w rezonatorach optycznych i laserach

Przedstawiono protokół kontrolowanej polimeryzacji O-karboksyjanowodników z otwartym pierścieniem fotoredoks, w której pośredniczą kompleksy Ni/Zn.

Kontrolowana polimeryzacja O-karboksyjanowodników z otwarciem pierścienia fotoredoks za pośrednictwem kompleksów Ni/Zn

Niniejsza praca opisuje metodę wytwarzania nanokryształów micelarnych, wyłaniającej się głównej klasy nanobiomateriałów. Ta metoda łączy w sobie elektronatryskiwanie od góry do dołu, samoorganizację od dołu do góry i kontrolę struktury na bazie rozpuszczalnika. Metoda wytwarzania jest w dużej mierze ciągła, może wytwarzać produkty wysokiej jakości i posiada niedrogie środki kontroli struktury.

Wytwarzanie sferycznych i ślimakowatych nanokryształów micelarnych poprzez połączenie elektrorozpylania, samoorganizacji i kontroli struktury na bazie rozpuszczalnika

Opisujemy protokół fotogeneracji N-heterocyklicznych karbenów (NHC) za pomocą promieniowania UV systemu soli 2-izopropylotioksantonu/imidazolu tetrafenyloboranu. Zaproponowano metody charakterystyki uwolnionej przez zdjęcie NHC i wyjaśnienia mechanizmu fotochemicznego. Protokoły metatezy z otwarciem pierścienia, fotopolimeryzacji w roztworze i miniemulsji ilustrują potencjał tego 2-składnikowego systemu fotogenerującego NHC.

Fotogeneracja N-heterocyklicznych karbenów: zastosowanie w fotoindukowanej polimeryzacji metatezy z otwarciem pierścienia

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

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

Protokół syntezy i charakterystyki samoorganizujących się monowarstw szkieletu metaloorganicznego jest dostarczany przy użyciu szczepionych polimerami, kryształów metaloorganicznych (MOF). Procedura pokazuje, że cząstki MOF szczepione polimerem mogą być samoorganizujące się na granicy faz powietrze-woda, co skutkuje dobrze uformowanymi, wolnostojącymi, jednowarstwowymi strukturami, czego dowodem jest obrazowanie za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.

Synteza i charakterystyka samoorganizujących się monowarstw metaloorganicznych z wykorzystaniem cząstek pokrytych polimerem

Poznaj metodę syntezy robakopodobnych miceli za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej indukowanej światłem widzialnym. Technika ta umożliwia odtwarzalną produkcję nanocząstek polimerowych o wysokiej zawartości ciała stałego z zastosowaniem w nanomedycynie i dostarczaniu leków.

Łatwa synteza robakopodobnych miceli za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej za pośrednictwem światła widzialnego przy użyciu katalizatora fotoredoks (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów