Генерация масштабируемой, металлик высоких-Aspect Ratio нанокомпозитов в биологическом жидкой среде

Общая цель этой процедуры заключается в создании линейных микро- и нанокомпозитов с высоким соотношением сторон с использованием меди, содержащих исходные материалы и цистеин. Это достигается путем предварительного соединения наночастиц меди или сульфата меди с цистином и водой в стерильной вентилируемой колбе для культуры. Второй этап синтеза заключается в помещении объединенных компонентов в колбу в инкубаторе с содержанием 5% CO2 при температуре 37 градусов Цельсия не менее чем на шесть часов.

Затем колбу осматривают на глаз и с помощью микроскопии в белом свете. Чтобы определить степень формирования линейной структуры, заключительным этапом является прекращение синтеза путем помещения колбы для синтеза в холодильник, поддерживаемый при температуре четыре градуса Цельсия. В конечном счете, цифровая микроскопия используется для характеристики синтезированных структур. Основное преимущество этой методики перед существующими методами расположения электродов заключается в том, что их синтез можно легко масштабировать в жидкой форме, а сам процесс происходит при физиологических условиях.

Применение этого метода распространяется на терапию или диагностику таких заболеваний, как рак, потому что синтезированные структуры могут быть разрушены клетками, потенциально обеспечивающими средства для доставки лекарств. Впервые идея этого метода пришла мне в голову, когда мы проводили эксперименты по исследованию потенциальной токсичности различных наноматериалов. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку окончательные этапы синтеза могут быть сложными для изучения.

Неправильные процедуры могут привести к объединению конструкций или их отсутствию. Чтобы выполнить самоорганизующийся синтез с использованием наночастиц меди или КМП, приготовьте раствор наночастиц меди, отвесив не менее двух миллиграммов КМП. На этом этапе надевайте одноразовые перчатки, чтобы предотвратить возможный контакт КМП с кожей.

Поместите наночастицы в пустой стерильный стеклянный флакон объемом 16 миллилитров во флакон, содержащий CMP. Добавьте стерильную деионизированную воду в нужном объеме, чтобы получить раствор в два миллиграмма на миллилитр, и перемешайте раствор в течение 20 секунд, чтобы обеспечить диспергирование наночастиц перед началом синтеза. Не заполняйте флакон водой более чем наполовину, так как это будет тормозить.

При смешивании с помощью вортексных CMP быстро осядут на дно флакона и будут иметь темный цвет. Ультразвуковой обработкой раствора КНП в течение 17 минут при комнатной температуре для обеспечения максимальной дисперсии ЧМЗ перед началом синтеза. Периодически проверяйте, чтобы убедиться, что CMP смешиваются из-за son после успешного son CMP остаются взвешенными в растворе не менее 30 минут, и раствор будет темного цвета.

Взвесьте 7,29 мг цистина для синтеза. Поскольку цистин не растворяется непосредственно в воде, поместите вброд цистин в антистатический сосуд для взвешивания к сосуду для взвешивания, содержащему цистеин. Добавьте достаточный объем стерильного одного моляра гидроксида натрия так, чтобы цистин полностью растворился, чтобы получилось 72,9 миллиграмм на миллилитр раствора.

Растворите цистеин полностью в 100 микролитрах одного моляра гидроксида натрия. Затем соедините семь микролитров растворенного цистеина с 6 643 микролитрами стерильной воды в стерильной колбе синтеза. Поместите колбу с комбинированным раствором в инкубатор на 30 минут при температуре 37 градусов Цельсия с вентилируемой крышкой колбы для обеспечения эффективного перемешивания.

Это и будет рабочий раствор цистеина. Ресуспендируйте раствор CNP размером два миллиграмма на миллилитр с помощью вортексинга на 30 секунд, так как CMP осядут после этапа ультразвука для общего объема синтеза в семь миллилитров. Перелейте рабочий раствор цистеина в колбу для клеточных культур площадью 25 квадратных сантиметров и добавьте 350 микролитров ресуспендированных CMP.

Установите на место колбу колбу и затяните ее так, чтобы она была надежно закреплена. Соединив все компоненты для синтеза, аккуратно перемешайте в колбе, перемешивая четыре-пять раз. Поместите колбу в инкубатор с углекислым газом и проветрите колбу, ослабив крышку, чтобы происходил газообмен внутрь и наружу колбы.

Во время синтеза дайте синтезу поработать в инкубаторе в течение примерно 24 часов. Во время синтеза с помощью микроскопии и на глаз можно наблюдать образование высоколинейных композитов. Этот шаг имеет решающее значение для того, чтобы некоторые конструкции формировались и чтобы процесс самостоятельной сборки не длился слишком долго.

Прекратить синтез биокомпозитов после того, как в колбе наблюдаются линейные структуры, плотно закрыв колбу для синтеза, пометить колбу условиями синтеза, включая использованную дату синтеза и инкубации, время синтеза до завершения. Затем храните сосуд в холодильнике, после того как созданные конструкции остаются стабильными в таком виде не менее года. В качестве альтернативы, чтобы выполнить самоорганизующийся синтез с использованием сульфата меди, замените СМП солью сульфата меди стерильным методом, растворите не менее двух миллиграммов медного купороса в достаточном объеме стерильной деионизированной воды для получения двух миллиграммов на миллилитр раствора.

Кристаллы сульфата меди легко переходят в раствор при этой концентрации, но при необходимости закрутите флакон и осмотрите на глаз, чтобы убедиться, что все кристаллы растворились после приготовления сульфата меди. Проводите синтез так, как только что продемонстрировано, но замените СМП на медный купорос. Определение характеристик биокомпозитов, полученных из CMP и сульфата меди, с помощью микроскопии в белом свете и электронной микроскопии для определения характеристик и контроля биокомпозитов.

Для парасинтеза с помощью микроскопии белого света используется инвертированный микроскоп. Композитные материалы осядут на нижнюю поверхность колбы в течение нескольких минут после того, как колба будет положена на плоскую поверхность, а затем могут быть сфокусированы. Используйте настройку яркого поля на микроскопе, чтобы максимизировать контраст между биокомпозитами и композитами жидкой среды, полученными из CMP и сульфата меди, которые будут казаться прозрачными или непрозрачными по цвету, но необработанные агрегаты CNP будут иметь очень темный цвет.

Используйте микроскопию инвертированного белого света для оценки эффективности синтеза для данного эксперимента. Например, задокументировать наличие или отсутствие нереактивных CMP в синтезе. Колбы, используемые для КНП, получают биокомпозиты из колб с различными параметрами, такими как время инкубации или продолжительность ультразвуковой обработки.

Отдельные CMP слишком малы для наблюдения с помощью светового микроскопа, но нереактивные агрегаты CNP будут выглядеть как круглые формы и темные объекты. Это контрастирует с успешно синтезированными композитами CNP, которые будут иметь высокое соотношение сторон, линейную форму и диапазон различной длины. Избегайте проведения синтеза в течение слишком длительного периода времени перед прекращением, так как это приведет к образованию сильно разветвленных структур типа ежа, которые трудно рассеять по отдельным структурам после формирования.

Также используйте микроскопию инвертированного белого света для оценки эффективности синтеза для данного эксперимента с использованием сульфата меди. Поскольку сульфат меди полностью переходит в раствор, используя этот протокол, раствор будет казаться менее темным, чем раствор от синтеза. Использование CMP.

Задокументируйте размер и объем композитов сульфата меди путем сравнения колб с различными условиями синтеза, такими как время синтеза до прекращения. Чтобы сначала концентрировать парасинтез биокомпозитов, добавьте шесть миллилитров структур, полученных из CNP, или структур, полученных из сульфата меди, в 15-миллилитровую центрифужную пробирку. Центрифугируйте в течение 10 минут при 500-кратном G и комнатной температуре, чтобы образовалась гранула для меньших объемов.

Добавьте 500 микролитров структур в раствор на 0,6 миллилитров, размерите пробирки, центрифугируйте при температуре 2000 G и комнатной температуре не менее 10 минут для образования гранулы. Поместите конструкции в стерильную деионизированную воду и обрабатывайте ультразвуком не менее 10 минут для повторного вскрытия. Используя этот процесс с течением времени, структуры становятся фрагментированными и уменьшаются в средней длине.

Документирование изменений размеров композитов с различным временем ультразвука с помощью микроскопа с инвертированным белым светом и цифровой камеры показало наши репрезентативные результаты открытия биокомпозитов в средах клеточных культур в течение 82 часов: первоначальные равномерные дисперсии CMP агрегируются в микроструктуры. Со временем частицы очищаются и образуются более крупные агрегаты. Наконец, появляются более крупные агрегаты с линейными структурами, образующие структуры типа ежа.

Показано преобразование КМП в линейные биокомпозиты. СМП соединяли с цистеином и водой из исходных равномерных дисперсий СМП. Агрегаты образуют микроструктуры через три часа, промежуточные структуры формируются через шесть часов.

Структуры с высоким соотношением сторон образуют электронную микроскопию. Характеристика синтезированных биокомпозитов показана методом просвечивающей электронной микроскопии: исходный материал КНП с формирующимися линейными композитами СМП имеют круглую форму, как показано при сканирующей электронной микроскопии или СЭМ. Нано- и микроособенности композитов, сформированных из СМП и цистеина, показаны с помощью СЭМ.

Особенности композитов, образованных из сульфата меди и цистеина, также отражены в дисперсии SEM Energy. Показан элементный анализ исходных материалов и синтезированных линейных компонентов с помощью рентгеновской спектроскопии. Начальные CMP показывают заметный пик меди без серы.

Биокомпозиты из CMP и цистина демонстрируют появление пиков серы и углерода из-за исходного сульфата меди цистина. Материал показывает пики для меди и серы. Биокомпозиты из сульфата меди и цистина демонстрируют появление пиков углерода из-за цистина.

При выполнении этой процедуры важно помнить о необходимости следить за ходом синтеза как на глаз, так и под микроскопом, чтобы синтезированные структуры не стали слишком агрегированными. После этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как флуоресцентное мечение структур, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как связывание синтезированных структур с клетками. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как готовить реагенты к синтезу, правильно их комбинировать, следить за ходом синтеза, а также концентрировать и модифицировать структуры после синтеза.