Процедура изготовления нановолокон Биофункциональные

Общая цель данной процедуры заключается в подготовке нановолокон, декорированных функциональными группами. Сначала путем ионной полимеризации синтезируют блок-сополимер метоксистирола и оксида этилена и характеризуют его с помощью протонного ЯМР-спектроскопии. Затем из раствора функционального полимера и одностенных нанотрубок методом электроспиннинга создают композитное нановолокно.

Затем определите вольт-амперные характеристики нановолокон после их воздействия белком IgE. В конечном итоге сочетание ANI и живой полимеризации с электроспиннингом позволяет получать нановолокна, декорированные функциональными группами, способными связываться со специфическими белками. В данном подходе к изготовлению биофункциональных нановолокон живая полимеризация обеспечивает простой синтез биофункциональных полимеров с контролируемой молекулярной массой. Далее метод электроспиннинга позволяет подготавливать нановолокна, декорированные функциональными группами, которые могут специфически взаимодействовать с белками.

Этот метод может предоставить ценные данные для медицинской диагностики. Он также может быть применен в других системах, таких как мониторинг любой выбранной единичной молекулы в окружающей среде путем внедрения функциональных нановолокон в одежду, автомобили и т. д. Синтез поликапролактона требует крайне строгих условий. Данное видео поможет вам освоить манипуляции, необходимые для синтеза полимера и его последующей переработки в нановолокна. Используя бензофенон в качестве индикатора, осушите 200 мл тетрагидрофурана над металлическим натрием в токе сухого азота.

Также осушите 10 миллилитров 2-метоксистирола над гидридом кальция в течение 24 часов для использования в реакторе полимеризации. Для этой реакции подготовьте охлаждающую баню с температурой минус 78 градусов Цельсия, используя смесь изопропанола и жидкого азота.

Соберите систему из круглодонной одногорлой колбы объемом 100 миллилитров со стандартным шлифом. В поток реакции установите два адаптера управления потоком с кранами и одну тефлоновую перемешивающую палочку. Используйте азот сверхвысокой чистоты для обеспечения инертности системы.

Добавьте 25 µL THF в колбу для реакции полимеризации. Затем добавьте два миллилитра раствора инициатора. Далее введите четыре миллилитра первого мономера и дайте реакции протекать в течение 40 минут.

Теперь добавьте один миллилитр второго мономера для полимеризации при комнатной температуре в течение двух дней, затем остановите полимеризацию с помощью шестимолярной соляной кислоты и метанола. Для очистки полимера осадите его в гексаны и высушите в вакуумном шкафу, после чего перейдите к определению характеристик полимера с помощью ЯМР. Поместите реагенты для кросс-сочетания в трехгорлую колбу и высушите на вакуумной линии в течение четырех часов.

Затем введите в колбу под током азота 10 миллилитров сухого дихлорметана. Перемешивайте реакционную смесь в течение 12 часов при комнатной температуре.

Дважды отфильтруйте реакционную смесь, промывая осадок полимера гексанами и метанолом, затем высушите осажденный полимер в вакуумном шкафу при 40 °C. В завершение определите структуру и функциональность полимера с помощью ИК-фурье-спектроскопии (FTIR) и ЯМР ¹H (HNMR). Растворите 20% функционального полимера в хлорбензоле.

Теперь приготовьте два раствора полистирола в хлорбензоле. Полистирол с более высокой молекулярной массой используется для усиления зацепления полимерных цепей и достижения оптимальной вязкости, необходимой для электроспиннинга. Смешайте полимерные растворы для получения соотношений полимеров один к одному и один к двум.

Затем добавьте в смесь 1% одностенных углеродных нанотрубок и перемешивайте в течение ночи. Соберите установку для электроспиннинга, состоящую из источника высокого напряжения Glassman, кремниевой пластины, шприца или химического шприцевого насоса, а также лампы для визуализации процесса. По мере готовности наберите небольшое количество раствора полимера с одностенными углеродными нанотрубками в гиподермический шприц и установите шприц в держатель.

Теперь прикрепите зажим с высоким напряжением к игле шприца. Чтобы начать электроспиннинг, включите источник высокого напряжения и установите значение вольтметра на 10 kilovolts. Затем начните нажимать на plunger шприца.

В зависимости от природы полимеров в композите может потребоваться более высокое напряжение, особенно если необходимо получить нановолокна размером менее 100 нм. Снимите кремниевую пластину и полностью высушите ее в эксикаторе в течение ночи. Чтобы оценить общий вид нановолокон, сначала сделайте снимок с помощью оптического микроскопа.

Затем используйте сканирующий электронный микроскоп для изучения более мелких деталей, таких как морфология, диаметр и средний размер пор. Дальнейшая визуализация с помощью атомно-силового микроскопа позволит вам изучить трехмерную топографию нановолокон. Поместите небольшой фрагмент кремниевой пластины с нановолокнами на подложку.

Покрывное стекло. Добавьте 10 µL флуоресцентно меченого антитела и инкубируйте в течение одного часа; промойте трижды раствором P-B-S-B-S-A, осторожно нанося раствор на стенку многолунковой планшетки, аккуратно покачивая планшетку рукой, а затем удаляя буфер пипеткой, чтобы пронаблюдать связывание с IgE. Волокна визуализируют с помощью конфокальной микроскопии.

Типичная зондовая станция, используемая для определения начальных вольт-амперных характеристик нановолокон, состоит из микроскопа ABOs lo micro zoomo, вакуумного предметного столика для микропозиционеров, мультиметра для измерения напряжения и источника тока для подачи малого тока на волокна. Сначала подключите два микропозиционера к источнику очень низкого тока и установите зонды микропозиционеров над матом из волокон с противоположных сторон так, чтобы их наконечники касались волокон. Затем подключите еще два микропозиционера к цифровому мультиметру.

Установите плечи зонда между двумя другими и опустите их концы на волоконный мат. Убедитесь, что все четыре конца расположены максимально коллинеарно. Подавайте ток различной величины, обычно в диапазоне наноампер.

Теперь измерьте падение напряжения на внешних контактах для каждого значения подаваемого тока. Далее постройте вольт-амперные характеристики и определите тип устройства, которое представляет собой волокнистый мат. В данном методе функциональный полимер DNP синтезируют путем ионной живой полимеризации.

Функциональный инициатор D, используемый при полимеризации, получают с помощью реакции переноса электрона. В ходе процесса к инициатору добавляют первый мономер, 2-метоксистирол, затем второй мономер — оксид этилена. В завершение реакцию живого полимера останавливают метанолом.

Структура функционального полимера подтверждается методами ИК-Фурье и ЯМР-спектроскопии. ИК-Фурье спектр демонстрирует полное исчезновение широкой полосы поглощения группы OH, что указывает на количественную функционализацию группой CDNP. Интеграция пиков в ЯМР-спектре подтверждает, что полимеры функционализированы количественно.

Затем полимеры функционализируют методом DCC-сочетания для включения функциональных фрагментов DNP в этот слой проводящих нановолокон; специфичность связывания электроспиннинговых DNP-полимеров с антителами к IgE подтверждается с помощью флуоресценции. Как правило, изображение нановолокна, полученное с помощью атомно-силового микроскопа, позволяет определить размеры нановолокон. Снимки СЭМ показывают, что морфология этих волокон может быть как линейной, так и бусинной.

Общая цель заключается в подготовке волокон, которые в основном являются линейными. График зависимости тока от напряжения для матов из нановолокон демонстрирует омическое поведение резистора при связывании антигена с нановолокнами. Изменение сопротивления свидетельствует о том, что функционализированные волокна могут быть использованы в качестве активного компонента в сенсорах для детектирования единичных молекул.

Работа с такими растворителями, как тетрагидрофуран, дихлорметан, хлорбензол и диметилсульфоксид, может быть крайне опасной, поэтому необходимо принять соответствующие меры предосторожности. Этот подход может быть реализован за пять дней. Срок включает синтез и характеристику полимера, а также изготовление и характеристику нановолокон.

При выполнении данной процедуры важно помнить, что анонная полимеризация чувствительна к примесям в продукте. Надеюсь, вам понравилось видео, и желаю удачи в проведении экспериментов.