Um protocolo para a produção de nanopartículas Gliadina-cianoacrilato para hidrofílico Coating

Resumo

Este artigo apresenta um protocolo para a produção de nanopartículas à base de proteínas que altera a superfície hidrofóbica para hidrofílica. A nanopartícula produzida é um conjunto de copolímeros dibloco de gliadina-cianoacrilato. O revestimento por pulverização com a nanopartícula produzida altera a superfície do material alvo para uma superfície hidrofílica.

Resumo

Este artigo apresenta um protocolo para a produção de nanopartículas à base de proteína que modifica a superfície hidróf oba para hidrófila por um simples revestimento por pulverização. Estas nanopartículas são produzidos pela reacção de polimerização de cianoacrilato de alquilo na superfície de moléculas de proteína de cereais (gliadina). Alquilo é um monómero de cianoacrilato que instantaneamente polimeriza à TA quando ele é aplicado à superfície dos materiais. A sua reacção de polimerização é iniciada por os vestígios de espécies fracamente básicos ou nucleofílicos na superfície, incluindo humidade. Uma vez polimerizado, os cianoacrilatos de alquilo polimerizados mostram uma forte afinidade com os materiais objecto porque grupos nitrilo estão no esqueleto de poli (cianoacrilato de alquilo). As proteínas também funcionam como iniciador de polimerização para este porque contêm grupos amina que podem iniciar a polimerização de cianoacrilato. Se a proteína agregada é usado como um iniciador, de agregados de proteína é rodeado pelo hidrofóbicopoli (cianoacrilato de alquilo) correntes após a reacção de polimerização de cianoacrilato de alquilo. Ao controlar a condição experimental, as partículas na gama dos nanómetros são produzidos. As nanoparticulas produzidas prontamente adsorver à superfície da maioria dos materiais, incluindo vidro, metais, plásticos, madeira, couro e tecidos. Quando a superfície de um material é pulverizado com a suspensão de nanopartículas produzida e lavada com água, a estrutura micelar de nanopartículas muda a sua conformação, e as proteínas hidrófilas estão expostas ao ar. Como resultado, a superfície revestida de nanopartículas muda para hidrofílico.

Introdução

O objetivo deste artigo é mostrar o protocolo para a preparação de suspensão de nanopartículas que modifica a propriedade de umedecimento dos materiais por um simples spray. A suspensão de nanopartículas apresentada é feita de alquil cianoacrilato¹ e uma proteína de cereal, gliadina^2,3. Durante o processo de fabricação, agregados proteicos são formados em etanol aquoso⁴. A reação subsequente com monômero (alquil cianoacrilato) produz a nanopartícula que é composta por um núcleo de proteína cercado por cadeias poliméricas lineares [poli (alquil cianoacrilato)] ⁵.

Poly(alquil cianoacrilato)s são biodegradáveis e têm sido utilizados para a produção de nanopartículas via polimerização em emulsão⁶. Essa reação é iniciada espontaneamente pelos grupos hidroxila dissociados da água ou por outros grupos nucleofílicos no meio de reação⁷. No caso da reação apresentada neste artigo, os grupos amina na superfície dos agregados proteicos iniciam a reação de polimerização dos monômeros de alquil cianoacrilato^5,8. Como resultado dessa reação, as nanopartículas são formadas no meio de reação. O núcleo da nanopartícula é agregados de proteínas e a camada externa é poli (alquil cianoacrilato) (PACA) cadeias. A nanopartícula preparada tem uma forte afinidade com a maioria dos materiais (mais precisamente, qualquer material que a PACA possa adsorver) e adere à sua superfície para formar um revestimento fino em escala nanométrica. Um simples revestimento por pulverização torna instantaneamente a superfície dos materiais hidrofílica.

A gliadina é uma das principais frações do glúten, que está nos endospermas do trigo. As gliadinas são principalmente proteínas monoméricas com pesos moleculares em torno de 28.000 - 55.000. Ligações não covalentes, como ligações de hidrogênio, ligações iônicas e ligações hidrofóbicas, são responsáveis pela agregação de gliadinas². Embora a gliadina seja escolhida como reagente neste artigo, muitas outras proteínas também podem ser usadas para o mesmo propósito. No entanto, a condição de reação precisa ser modificada de acordo porque a condição para induzir a agregação depende do tipo de proteína a ser empregada⁸. Em comparação com outras proteínas, a gliadina está mais prontamente disponível, a purificação é simples e o custo de produção é baixo. Embora o cianoacrilato de etila (ECA) seja escolhido como monômero para a reação apresentada, outros alquil cianoacrilatos também podem ser usados para a mesma reação. A razão para escolher o ECA é que ele está prontamente disponível a baixo custo.

Protocolo

1. Desengordurante gliadina Commercial

1. Medir 150 ml de acetona com um cilindro graduado e despeje em 250 ml Erlenmeyer.
   1. Enquanto se agitava com uma barra de rotação sobre um agitador magnético, à TA, adicionar 30 g de pó de gliadina comercial. Selar a abertura do balão com folha de alumínio, e continuar mexendo O / N na capa.
2. Filtrado, a solução com um papel de filtro.
   1. Lavar o filtrado com acetona fresca (cerca de 50 ml). Deixar repousar durante 10 min para permitir que a acetona para drenar.
   2. Transferir o filtrado, juntamente com o papel de filtro por debaixo de um prato grande, tal como um prato de cultura de células quadrado. Cobrem todo o prato com um grande papel de filtro para reduzir a evaporação de acetona residual.
   3. Permitir o filtrado para secar completamente na capa O / N. Armazenar a gliadina desengordurada em um recipiente hermético em temperatura ambiente.

2. Preparação de gliadina purificada

1. Medir 150 mL de water com um cilindro graduado e despeje em 1.000 ml Erlenmeyer.
   1. Medir 350 ml de etanol absoluto com um cilindro de confusão e despeje na mesma 1.000 ml erlenmeyer. Mexa vigorosamente (800 - 1.000 rpm) com uma barra de rotação até que nenhuma bolha é gerado a partir da mistura solução.
2. Enquanto mexendo, adicione 20 g de pó de gliadina desengordurada-comercial. Adicionar gliadina em pequenas quantidades de cada vez para evitar a formação de grumos que contém ar no meio. Mantenha-se na agitação O / N.
3. Transferir a solução inteira para uma 1,000 ml cilindro bagunça. Deixe repousar durante dois dias. Durante este tempo, as impurezas serão precipitadas na parte inferior do cilindro.
4. Transferir o sobrenadante para um evaporador rotativo, com uma pipeta, e remover o etanol a partir do sobrenadante, tanto quanto possível. À medida que a percentagem de etanol é reduzida, gliadina aparece na solução como agregado.
5. Congelar a solução contendo agregados gliadina por imersão / rotação em metanol/ Mistura de gelo seco e seco por congelação a -70 ° C sob vácuo. Antes da liofilização, certifique-se toda a solução é congelada sem qualquer líquido.
   NOTA: A gliadina seca por congelação irá formar um sólido poroso.
6. Esmagar a gliadina liofilizado com almofariz e pilão, e moer com um moedor de café para obter um pó fino (<0,5 mm). Transferir o produto para um recipiente hermético e armazenar a RT.

Reação 3. Polimerização da ECA com gliadina

1. Colocar num frasco de cintilação (o volume é cerca de 20 ml) numa balança, e tara. Adicionar 3,2 g de água destilada e 6,8 g de etanol absoluto no frasco scitillation.
2. Mover o frasco de cintilação em um agitador magnético, colocar uma barra magnética de rotação (20 x 3 mm) para dentro do frasco, e agitar vigorosamente (800 - 1.000 rpm) até que nenhuma bolha de ar é gerado a partir da mistura aquosa de etanol.
3. Adicionar 40 ul de ácido clorídrico 4 N para o frasco com agitação. Adicionar 20 mg de gliadina no frasco enquanto sti rring, e manter em agitação até o pó de gliadina é totalmente dissolvido na mistura aquosa de etanol.
4. Depois de se certificar a solução gliadina é claro para os olhos nus, adicione lentamente 80 - 100 l de ECA, enquanto velocidade de agitação é ainda 800 - 1.000 rpm.
   1. Diminuir a velocidade de agitação para 500 rpm, e continuar a agitar durante 1 h. Conforme a reacção prossegue, observar turvação o que indica que a reacção de polimerização está em progresso.
5. Quando a reacção está terminada, transferir a solução para dentro de tubos de centrífuga, e equilibrar o peso dos tubos. Centrifuga-se o produto da reacção a 10.000 xg durante 20 min. Durante este tempo, os precipitados e nanopartículas produtos secundários permanecem no sobrenadante. O principal componente do produto secundário é PACA homopolímero.
6. Após a centrifugação, transferir a suspensão de nanopartículas produzidas (sobrenadante) com uma pipeta para um frasco de cintilação (ou qualquer recipiente hermético), e armazená-lo à temperatura ambiente.

título "> 4. Caracterização do Produto

1. Prepare a 10 g de etanol aquoso a 68% em peso, misturando 3,2 g de água e 6,8 g de etanol absoluto em 20 ml de frasco de cintilação e agita-se até que nenhuma bolha é gerado a partir da mistura solução.
   1. Adicionar 40 ul de ácido clorídrico 4 N à mistura solução enquanto se agitava. Adicionar 50 ul de suspensão de nanopartículas à solução de etanol preparada, enquanto se agitava.
2. Medir o tamanho de nanopartículas com dispersão de luz dinâmica (DLS), utilizando a solução de amostra preparada anteriormente e seguir as instruções do fabricante.
   NOTA: O tamanho do produto final tem de ser menor do que 200 nm. Se for maior do que 200 nm, o produto não será estável por um período de tempo prolongado. nanopartículas maiores são produzidos quando o ECA empregada não é fresco.

5. O exame do produto

1. Prepare uma placa de vidro, como um espelho de mão. Lava-se a superfície da placa de vidro com água de sabão. Rinse a superfície da placa de vidro com água corrente. Seca-se a superfície limpa ou uso sem secagem no passo seguinte.
2. Pulverizar a suspensão de nanopartículas obtida em 3.6) sobre uma parte da placa de vidro, e enxaguar a superfície com a água que flui imediatamente.
3. Pulverize água pura sobre a superfície da placa de vidro. Observe a camada de revestimento (pulverizados com suspensão de nanopartículas) de água de superfície espera enquanto a superfície sem revestimento é clara.

Resultados

As nanopartículas podem ser preparadas em várias condições de reacção. Formas de gliadina agregar em ampla gama de conteúdo de etanol ^5. No entanto, o tamanho de agregados tem de ser tão pequena quanto possível, porque uma camada adicional (isto é., A CEA polimerizada) vai ser adicionado a este agregado e este processo vai tornar o tamanho final maior. Se o tamanho final da partícula é demasiado grande, a partícula irá ser instável e pode facilmente ser precipitado. P...

Discussão

Existem várias etapas críticas na produção da suspensão de nanopartículas. Se a gliadina purificada contiver impurezas, a reação com ECA produzirá produtos secundários. Embora esses produtos indesejados possam ser removidos do meio de reação durante o estágio de centrifugação, isso reduz o rendimento do produto principal. Se a solução de gliadina preparada durante a etapa experimental 2.3) não mostrar uma separação clara entre o sobrenadante e o precipitado após dois dias, a solução deve permanecer por mais tempo. O uso ...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Monômero de cianoacrilato de etila (ECA)	K& R International (Laguna Niguel, CA)	I-1605	Qualquer ECA puro pode ser usado.
Gliadin	MGP Ingredients, Inc (Atchison, KS)	Presente da empresa	Gliadin pode ser adquirido na Sigma-Aldrich (cat #: G3375-25G). Em vez de gliadina, qualquer comercial  glúten pode ser usado.
HCl	Qualquer		produto químico de grau reagente pode ser usado.
Acetona	Qualquer		produto químico de grau reagente pode ser usado.
Metanol	Qualquer		produto químico de grau reagente pode ser usado.
Etanol (100%)	Qualquer		Qualquer produto químico de grau reagente pode ser usado.
Papel de filtro	Qualquer		Qualquer papel de filtro de grau maior que 10 cm pode ser usado.
Prato quadrado de cultura de células	Qualquer		prato maior que 20 x 20 cm pode ser usado.
Moedor de café	Qualquer		moedor de café pode ser usado.
Evaporador rotativo	Qualquer		evaporador rotativo pode ser usado.
Liofilizador	Qualquer		liofilizador que possa atingir -70 ° C pode ser usado.
Centrífuga	Qualquer		Qualquer centrífuga que possa aplicar 1.000 x g pode ser usada.
Agitador magnético	Qualquer		Qualquer agitador magnético que possa girar a barra de rotação para 1.000 rpm pode ser usado.
Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS)	Brookhaven Instruments Corporation	NanoBrook Omni Zeta Potential Analyzer	DLS de qualquer empresa pode ser usado.
Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM)	Carl Zeiss Inc.		Qualquer SEM pode ser usado.
Ângulo de contato dinâmico (DCA)	Thermo Cahn Instruments		Qualquer DCA pode ser usado.

Qualquer Qualquer Qualquer