14 ноября 2015 г.
Молекулы органических красителей и наночастицы, покрытые олеиновой кислотой, не растворяются в воде. Этот протокол описывает метод «plug and play», который позволяет переносить молекулы органических красителей и повышающие конверсию частиц из их исходного гидрофобного растворителя в воду.
Общая цель этого протокола — продемонстрировать, как синтезируются наночастицы с повышением конверсии и как они могут быть инкапсулированы с молекулами органических красителей для получения наносборок, диспергируемых в воде. Этот метод может ответить на вопросы в области нанотехнологий и фотохимии, например, как можно перенести наночастицы из органических растворителей в водные среды и как сохранить их фотореакционную способность в воде. Главным преимуществом нашего уникального метода log and play является его простота и универсальность.
Процедура инкапсуляции может быть применена к целому ряду наночастиц и комбинаций органических устройств. Комбинация повышающих наночастиц и фотоактивных молекул позволит получить доступ к более широкому спектру препаратов, требующих активации ультрафиолетовым светом. Кроме того, этот метод может дать представление о передаче энергии между люминесцентными наночастицами и молекулами органических красителей.
Как правило, инкапсуляция наночастиц требует особой осторожности, особенно в отношении стадии фазового переноса. Например, ошибки в соотношении последовательностей сложения или реагентов могут легко привести к агрегации частиц. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку техника инкапсуляции включает в себя несколько сложных этапов.
Поэтому для этого требуется точное время, количество материалов и температура. Сначала поместите нагревательную мантию объемом 250 миллилитров на обычную пластину для перемешивания и подключите ее к термопаре. Поместите колбу с круглым дном объемом 250 миллилитров, оснащенную магнитной мешалкой, на нагревательную мантию.
При правильном зажиме прикрепите воздушный адаптер к левому горлышку круглой донной колбы и подсоедините этот воздушный адаптер к шлековому трубопроводу с пластиковой трубкой. После этого прикрепите адаптер для стекла к правой горловине колбы с круглым дном и закрепите адаптер для термометра на адаптере для стекла. Вставьте температурный щуп в колбу через адаптер термометра и вставьте его в термопару.
Прикрепите дистилляционную головку, к середине, горлышко круглого дна колбы и поставьте пробку сверху на перегонную головку. Подключите головку к конденсатору, за которым следует адаптер для вакуумной дистилляции и колба с круглым дном объемом 50 миллилитров. Затем подключите адаптер вакуумной дистилляции к барботеру через пластиковую трубку.
Далее положите одну точку 17 грамм ацетата атриума, 0,439 грамма итумацетата и 0,0727 грамма ацетата эрбия в 250 миллилитровую круглую колбу на дно, добавьте в колбу 30 миллилитров олеиновой кислоты и 75 миллилитров ессена. С помощью градуированного цилиндра подсоедините колбу к двухколлекторной линии sch lank и поверните соответствующий клапан, чтобы удерживать колбу подключенной к азотной линии. Включите термопару и установите температуру на 80 градусов по Цельсию.
Постепенно нагревайте систему до этой температуры, установив термопару на режим от 50 до 500 миллилитров. После того как все исходные материалы растворятся, снимите нагревательную мантию и дайте реакции остыть до 30 градусов Цельсия. Когда температура достигнет 30 градусов по Цельсию, снимите дистилляционную головку, переключите воздушный адаптер с левой горловины на среднюю горловину и закройте левую горловину пробкой.
Затем медленно вводят вакуум в реакционную колбу, поворачивая клапан на линии с азота на вакуумную линию. Когда раствор перестанет пузыриться, увеличьте температуру до 115 градусов Цельсия со скоростью пять градусов Цельсия в минуту. Через 15 минут при температуре 115 градусов Цельсия снимите нагревательную мантию и охладите реакцию до 50 градусов Цельсия.
После этого быстро верните установку в исходное состояние, снова прикрепив дистилляционную головку к средней горловине, а воздушный адаптер — к левой горловине. В процессе охлаждения добавьте 74 грамма гидроксида натрия, 0,5 грамма фторида аммония в пластиковую бутылку с крышкой и растворите реагенты в 50 миллилитрах метанола с помощью ультразвука после ультразвуковой обработки. Налейте раствор в колбу с круглым дном объемом 250 миллилитров и промойте стенки колбы пятью миллилитрами метанола.
Дав раствору перемешаться при температуре 50 градусов в течение 30 минут, увеличьте температуру до 75 градусов Цельсия для дистилляции метанола во время дистилляции, при необходимости опорожните колбу для сбора. После того, как дистилляция будет завершена, как можно быстрее нагрейте реакцию до 300 градусов Цельсия под защитой азота. Как только температура достигнет 300 градусов по Цельсию, поддерживайте эту температуру в течение одного часа.
При необходимости накройте установку алюминиевой фольгой, чтобы поддерживать температуру. Затем уберите источник тепла, дав реакции остыть до комнатной температуры. После охлаждения до комнатной температуры равномерно разделите раствор на три 50-миллилитровые пластиковые центрифужные пробирки и заполните каждую пробирку до 50-миллилитровой шкалы с помощью безводной этаноловой центрифуги в 3,400 раз G в течение 15 минут.
После отбрасывания наднатанта повторно диспергируйте повышающие наночастицы или гранулы UCNP в 7,5 миллилитров гексанов и заполните каждую пробирку этанолом до 50 миллилитров. После центрифугирования при 3, 400 умноженных на G в течение 15 минут выбросьте SNP и снова диспергируйте твердые U-CNP в 30 миллилитрах хлороформа в пробирке. Затем переложите раствор в стеклянный флакон для определения для дальнейшего использования.
К этому моменту 25 миллиграммов полистирола, Ультима и гидрид или ПСМА в трех миллилитрах хлороформа. В сцинтилляционный флакон, оснащенный магнитной мешалкой, добавьте во флакон 250 микролитров исходного раствора хлороформа UCNP. Размешайте раствор при комнатной температуре в течение двух часов.
Далее растворяем 160 миллиграмм полиэфирамина 2070. В один миллилитр хлороформа добавьте раствор в сцинтилляционный флакон по одной порции с помощью пипетки. После перемешивания раствора в течение ночи при комнатной температуре нанесите соответствующее количество молекул органического красителя в сцинтилляционный флакон одной порцией.
Затем размешайте полученный раствор в течение одного часа. Далее удалите хлороформ под пониженным давлением с помощью роторного испарителя. Когда закончите, добавьте три миллилитра молярного водного раствора гидроксида натрия 0,001 в сцинтилляционный флакон и обработайте флакон ультразвуком до образования молочной суспензии.
Поместив флакон обратно на ротационный испаритель, осторожно удалите остатки хлороформа, пока суспензия не превратится в прозрачный раствор. После этого раствор переносят из сцинтилляционного флакона в две конические центрифугирующие пробирки объемом 1,5 миллилитров, центрифугируют растворы при 20, 600-кратном G в течение 25 минут. После удаления надосадочной жидкости добавьте 1,5 миллилитра деионизированной воды в каждую пробирку и обработайте трубки ультразвуком, чтобы повторно диспергировать гранулы в воде после центрифугирования в тех же условиях, что и раньше.
Выбросьте надосадочную жидкость и добавьте в каждую трубку по 1,5 миллилитра деионизированной воды. После того, как гранулы были повторно диспергированы в воде с помощью солнечного фильтра, каждый водный образец диспергирования наночастиц пропускается через шприцевой фильтр толщиной 0,2 микрона для получения окончательных образцов для дальнейшего тестирования. При облучении ближним инфракрасным лазером 980 нм из образца ТЭС УКНП образуется зеленое излучение, которое присваивается излучению от легированного эрбием натриевого атрия.
Наночастицы фтора повышают конверсию при облучении смешанного образца D-A-E-U-N-C-P ультрафиолетовым светом, бесцветный открытый изомер кольца преобразуется в цветное кольцо. Закрытый изомер и воздействие видимого света запускает обратный процесс. Как это характерно для диары Афины, ни один из разомкнутых колец изомеров не поглощает в видимой области электромагнитного спектра.
Облучение кольцевых открытых изомеров светом с яркостью 365 нанометров приводит к образованию их кольцевых замкнутых аналогов. Селективный фотохром наблюдался потому, что два хромофора и инкапсулированные в полимерную оболочку D-A-E-U-C-N-P имеют хорошо разделенные полосы поглощения, что подтверждает вывод о том, что амфифильная полимерная оболочка помогает сохранять эффективность фотореакций в воде. Поскольку полосы излучения от U CMP перекрываются с полосами поглощения кольцевых замкнутых изомеров, гашение излучения U CMP достигается за счет процесса передачи энергии.
При облучении образца видимым светом с длиной волны более 650 нм, замыкается только кольцо, изомеры возвращаются в кольцо, открываются изомеры, и красное излучение регенерируется. В то время как зеленая эмиссия все еще в некоторой степени гасится, после освоения эта техника может быть выполнена за 48 часов при правильном выполнении. При попытке выполнить эту процедуру важно помнить о тщательной очистке всей стеклянной посуды, чтобы обеспечить успешный синтез наночастиц после ее развития.
Этот метод проложил путь для исследователей в области биовизуализации. Это позволило им создать и исследовать, как наночастицы с повышающей конверсионностью с перестраиваемой флуоресценцией могут быть использованы для улучшения качества изображения. После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как синтезировать эти повышающие наночастицы и создавать наносборки, содержащие эти частицы и молекулы органических красителей.
Не стоит забывать, что работа с лантаноидами, органическими растворителями, водными пространствами, повышенными температурами может быть крайне опасной. Во время выполнения этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как ношение средств индивидуальной защиты.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
В данном протоколе описан метод синтеза апконверсионных наночастиц и их инкапсуляции молекулами органического красителя для создания вододиспергируемых наносборок. В работе рассматриваются проблемы переноса наночастиц из органических растворителей в водную среду с сохранением их фотореактивности.
Данный метод позволяет переносить гидрофобные наночастицы и органические красители в водные среды с сохранением их фотохимической функциональности, что решает одну из основных проблем при разработке средств наномедицины и фотодинамической терапии. Использование ближнего инфракрасного излучения для активации наночастиц с преобразованием частоты снижает зависимость от вредного ультрафиолета, что повышает профиль безопасности для потенциального терапевтического применения. Этот подход способствует снижению механистических рисков на ранних этапах исследований, предоставляя настраиваемую обратимую фотопереключаемую систему для изучения механизмов переноса энергии и активации лекарственных средств.
Данный метод вписывается в континуум открытий: от начального этапа изучения механизмов до доклинической разработки лекарственных форм, в частности, для фотодинамической терапии и стратегий направленной активации лекарственных препаратов.