Инкапсуляция и проницаемость характеристики плазменных Полимеризованные полых частиц

Мы использовали плазму расширения химического осаждения паров для нанесения тонких пленок в диапазоне от нескольких нанометров до нескольких 100 нм на наноразмерные частицы различных материалов. Впоследствии мы травления основного материала для производства полых нанооболочек которых проницаемость контролируется толщина корпуса. Мы характеризуем проницаемость этих покрытий малых растворы и продемонстрировать, что эти барьеры могут обеспечить устойчивый выпуск основной материал в течение нескольких дней.

Общая цель этого эксперимента состоит в том, чтобы покрыть наночастицы, нанопорошки или частицы лекарств плазменным полимером, чтобы контролировать высвобождение материала ядра. Начните с подготовки наночастиц кремния или нанопорошков хлорида кальция для осаждения, разрушающего любые агломерации. Затем поместите частицы в плазменный реактор и покройте наночастицы плазменной полимеризацией изопропанола с использованием плазменного химического осаждения из газовой фазы.

Затем для определения проницаемости осажденного материала оболочки растворяют материалы сердцевины в соответствующем растворителе, при этом результаты мониторинга концентрации показывают проницаемость материала сердцевины на основе измерений ионной проводимости в суспензии покрытых частиц в воде. Идея этого метода пришла из литературы по осаждению фильмов. Большая работа была проделана по плазменному осаждению тонких пленок и плоских подложек, но не по частицам.

Таким образом, адаптируя метод нанесения покрытий к частицам, мы открываем возможности для новых наноматериалов. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку различные этапы трудно освоить, поскольку они включают работу в среде плазмы низкого давления. Анам Шаван — аспирантка моей лаборатории, и теперь она продемонстрирует эту процедуру.

Сначала промойте сухие частицы диоксида кремния чистым этанолом. Оставьте образец под вытяжным шкафом, чтобы влага испарилась. Затем просейте частицы через ряд металлических сеток.

Чтобы разрушить оставшиеся агломерации, перенесите частицы вместе с небольшой магнитной мешалкой в зону плазмы трубчатого реактора. Теперь поместите одно уплотнительное кольцо на конец стеклянной трубки, другое на конец трубы, подключенной к насосу, и запечатайте стеклянный реактор. Установите зажим из нержавеющей стали вокруг F-образных фланцев и вручную затяните винт вокруг зажима.

Заполните ловушку жидким азотом. Когда серферам из ловушки холодно. Добавьте изопропанол в барботер и подключите к плазменному реактору.

Затем поместите резиновое уплотнительное кольцо вокруг металлической трубы и затяните гайку, чтобы уплотнить трубу и затянуть соединение. Поместите барботер на водяную баню при температуре 34 градуса Цельсия. Включите регулятор расхода газа в Аргонне и введите заданное значение в шесть SCCM при включенном насосе.

Постепенно открывайте задвижку, которая соединяет стеклянную трубку с насосом. Выполняйте этот шаг осторожно, так как резкое повышение давления может привести к тому, что частицы будут сдуваться потоком. Когда давление достигнет 200 милли, чтобы оставить задвижку полностью открытой, поместите магнитную мешалку под стеклянную трубку и установите скорость на 100 об/мин.

Далее подсоедините алюминиевое кольцо вокруг реактора из трубчатого стекла к радиочастотному генератору и подсоедините зажим из нержавеющей стали к земле. Включите соответствующую сеть. Далее включите линию переменного тока и радиочастотный генератор питания.

Установите мощность на уровне 30 Вт на весь процесс. По прошествии определенного промежутка времени выключите согласующую сеть, радиочастотный генератор и питание переменного тока соответственно. Закройте обратный клапан, а затем выключите регулятор расхода аргона.

Отсоедините барботер от клапана и постепенно увеличивайте давление в реакторе до атмосферного. Теперь откройте зажим и с помощью металлического шпателя переложите частицы из трубки в пластиковую посуду. Фтористоводородная кислота является очень агрессивной кислотой.

Воздействие этого вещества на глаза и кожу может привести к необратимым повреждениям. Так что наденьте очки, защитный щиток для лица и наденьте лабораторный халат. Поместите образец под вытяжной шкаф на весь процесс добавления плавиковой кислоты.

Сначала разведите 10 миллилитров фтористоводородной кислоты с 10 миллилитрами деионизированной воды. Затем добавьте раствор кислоты к покрытым слоем частицам. Поставьте на магнитную мешалку на 24 часа, чтобы сердцевина растворилась.

Через сутки разбавьте образец 50 миллилитрами деионизированной воды и центрифугой. Слейте верхний слой жидкости в пластиковый контейнер и переложите нижний слой частиц в пластиковую чашку Петри. Промойте частицы этанолом и переведите полые частицы на воздух в флакон с крышкой и храните образец в сушителе.

Наполните стеклянную бутылку пульверизатора постоянной производительности одним миллимоляром хлорида калия, и установите крышку бутылки. Подсоедините шланг сжатого воздуха к мембранному осушителю, который подсоединен к входному входу газа распылителя. Затем прикрепите фильтр к выпускному шлангу для сбора наночастиц хлорида калия.

Постепенно открывайте клапан сжатого воздуха для мембранного осушителя. Дайте частицам накопиться на фильтре в течение пяти часов. Закройте клапан сжатого воздуха.

Аккуратно снимите фильтр и соберите частицы. Поместите образец в влагопоглотитель, равномерно покройте частицы хлорида калия, подготовив вакуумную систему и следуя процессу плазменного осаждения, как показано ранее. В стеклянный флакон добавьте 10 миллилитров деионизированной воды к покрытому слоем хлориду калия и перемешайте на магнитной мешалке.

Инкубируйте образец при температуре 25 градусов Цельсия. Вставьте щуп кондуктометра во флакон. Запишите проводимость в течение 30 дней.

Этот процесс может быть применен к различным материалам сердцевины, включая оксиды, соли и металлы. Эти изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, радиальной однородности пленок и измерения их толщины покрытых частиц варьируются от 37 нанометров до 200 нанометров в диаметре. Плазматическая полимеризованная ячейка представляет собой проницаемый барьер, о чем свидетельствует тот факт, что материал ядра может быть удален путем травления или растворения после полного удаления кремнеземного ядра.

Радиальная однородность и толщина пленок достаточно высоки для целей оценки проницаемости через эти пленки. Материал сердцевины из хлорида калия позволяет контролировать растворение хлорида калия путем измерения ионной проводимости раствора. В этом эксперименте частицы хлорида калия, покрытые покрытием, были суспендированы в воде и отслеживалась проводимость раствора в течение 30 дней.

Непокрытые частицы хлорида калия в контрольном образце растворялись в течение очень короткого времени — примерно одной минуты. Напротив, хлорид калия с покрытием демонстрирует значительно более медленную скорость высвобождения. Профиль высвобождения покрытых частиц характеризуется начальным взрывом, который происходит в течение первого часа, за которым следует гораздо более медленное высвобождение, которое занимает несколько дней в зависимости от толщины пленки.

После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как инкапсулировать наночастицы в плазменные покрытия с хорошо контролируемой толщиной, как только вы освоите эту технику, это можно сделать примерно за час. Если он выполнен правильно, не забывайте обращаться с реактором осторожно, чтобы избежать утечек давления, которые помешают плазме работать должным образом после ее развития. Мы надеемся, что эта методика откроет путь для исследователей в области материаловедения.

Дальнейшие эксперименты in vivo могут ответить на дополнительные вопросы, такие как, какой материал покрытия и толщина покрытия лучше всего подходят для эффективного высвобождения лекарства?