Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

आंतरिक रूप से आत्म इकट्ठे लिपिड कण की सतही तैयारी कार्बन नैनोट्यूब द्वारा स्थिर

Published: February 19, 2016 doi: 10.3791/53489

Abstract

हम nanostructured लिपिड कणों कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) द्वारा स्थिर तैयार करने के लिए एक सतही तरीका मौजूद है। एकल दीवारों (प्राचीन) और बहु ​​दीवारों (क्रियाशील) CNTs पिकरिंग प्रकार तेल-में-पानी (हे / डब्ल्यू) emulsions का उत्पादन करने के लिए स्टेबलाइजर्स के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। लिपिड अर्थात्, Dimodan यू और Phytantriol पायसीकारी, जो अतिरिक्त पानी में bicontinuous घन Pn3m चरण में स्वयं को इकट्ठा के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। यह अत्यधिक चिपचिपा चरण पारंपरिक surfactant स्टेबलाइजर्स या CNTs के रूप में यहाँ किया की उपस्थिति में एक जांच ultrasonicator का उपयोग कर छोटे कणों में खंडित है। प्रारंभ में, CNTs (पाउडर के रूप) अंतिम पायस के लिए फार्म पिघला हुआ लिपिड के साथ आगे ultrasonication के द्वारा पीछा पानी में बिखरे हैं। इस प्रक्रिया के दौरान CNTs लिपिड अणु है, जो बारी में एक कण पायस कि महीने के लिए स्थिर है फार्म के लिए लिपिड बूंदों को चारों ओर से माना जाता है के साथ लेपित मिलता है। सीएनटी स्थिर nanostructured लिपिड कणों का औसत आकार submicron r में हैAnge, जो कणों के साथ अच्छी तरह से तुलना पारंपरिक surfactants का उपयोग कर स्थिर हो। छोटे कोण एक्स-रे बिखरने डेटा सीएनटी स्थिर लिपिड dispersions में मूल Pn3m घन चरण की अवधारण की पुष्टि शुद्ध लिपिड चरण (थोक राज्य) की तुलना में। ब्लू पारी और विशेषता जी और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में मनाया CNTs की जी 'बैंड में तीव्रता को कम करने सीएनटी सतह और लिपिड अणुओं के बीच बातचीत की विशेषताएँ। इन परिणामों का सुझाव है कि CNTs और लिपिड के बीच बातचीत जलीय समाधान में उनके आपसी स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार हैं। के रूप में स्थिरीकरण के लिए कार्यरत CNTs की सांद्रता बहुत कम हैं और लिपिड अणु CNTs functionalize करने में सक्षम हैं, CNTs की विषाक्तता, जबकि उनके biocompatibility बहुत बढ़ाया है नगण्य हो जाने की उम्मीद है। इसलिए वर्तमान दृष्टिकोण विभिन्न जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों में एक महान क्षमता, उदाहरण के लिए, एम के वितरण के लिए संकर nanocarrier प्रणालियों के विकास के लिए पाता हैultiple संयोजन चिकित्सा या polytherapy में अणुओं के रूप में कार्य।

Introduction

पिछले कुछ दशकों में, नैनो एक शक्तिशाली उपकरण विशेष रूप से इस तरह के कैंसर की दवा के रूप में 1 कुख्यात रोगों का मुकाबला करने के preclinical विकास के क्षेत्र में के रूप में उभरा है। इस संदर्भ में, आकार <1,000 एनएम बड़े पैमाने पर ऐसी दवाओं, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, जीन और नैदानिक ​​इमेजिंग एजेंट 1-4 के रूप में विभिन्न सक्रिय biomolecules की डिलीवरी वाहन के रूप में पता लगाया जाता है साथ nanoscale संरचनाओं। ये biomolecules या तो नैनोकणों भीतर समझाया या नैनोकणों की सतह पर संयुग्मित और ऐसे पीएच या तापमान 5,6 के रूप में चलाता द्वारा कार्रवाई की साइट पर जारी कर रहे हैं। हालांकि आकार में बहुत छोटे हैं, इन नैनोकणों के बड़े सतह क्षेत्र सक्रिय biomolecules के लक्षित वितरण के लिए बहुत लाभप्रद साबित होता है। कण आकार और biocompatibility पर नियंत्रण आदेश चिकित्सीय प्रभावकारिता और इसलिए नैनोकणों 7.8 की प्रयोज्यता अनुकूलन करने में अत्यंत महत्व का है।लिपिड 9-13, पॉलिमर 14,15, 16,17 धातुओं और कार्बन नैनोट्यूब 18,19 आमतौर पर विभिन्न जैव चिकित्सा और दवा के लिए आवेदन पत्र nanocarriers के रूप में कार्यरत किया गया है।

इसके अलावा, लिपिड आत्म इकट्ठे nanostructures पर आधारित nanocarrier अनुप्रयोगों भोजन और कॉस्मेटिक उद्योग 20,21 सहित कई अन्य विषयों में एक व्यापक महत्व है। उदाहरण के लिए, वे प्रोटीन क्रिस्टलीकरण 22, 23 biomolecules की जुदाई में, भोजन स्टेबलाइजर्स जैसे के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं डेसर्ट 24 में, और इस तरह के पोषक तत्वों, जायके और इत्र 25-31 के रूप में सक्रिय अणुओं के वितरण में। आत्म इकट्ठे लिपिड nanostructures केवल एक नियंत्रित और लक्षित फैशन 32-38 में बायोएक्टिव अणुओं को रिहा करने की क्षमता नहीं है, लेकिन वे भी रासायनिक और enzymatic गिरावट 39,40 से कार्यात्मक अणुओं की रक्षा करने में सक्षम हैं। हालांकि तलीय द्रव bilayer सबसे कॉम हैपानी की उपस्थिति में amphiphilic लिपिड अणु द्वारा गठित nanostructure पर, इस तरह के हेक्सागोनल और घन के रूप में अन्य संरचनाओं भी आमतौर पर 20,41,42 मनाया जाता है। Nanostructure के प्रकार के गठन लिपिड 'आणविक संरचना आकार, पानी में लिपिड रचना के साथ ही पर भौतिक-रासायनिक परिस्थितियों के तापमान और दबाव के रूप में ऐसे 43 कार्यरत पर निर्भर करते हैं। गैर-तलीय लिपिड nanostructures की प्रयोज्यता विशेष रूप से है कि घन चरणों की, उनके उच्च चिपचिपाहट और गैर सजातीय डोमेन स्थिरता की वजह से प्रतिबंधित है। इन समस्याओं के पानी की बड़ी मात्रा में लिपिड nanostructures dispersing तेल-में-पानी (हे / डब्ल्यू) माइक्रोन या submicron आकार लिपिड कणों से युक्त emulsions के लिए फार्म से दूर कर रहे हैं। इस तरीके में, जबकि छितरी हुई कणों के अंदर मूल लिपिड आत्म इकट्ठे संरचना को बनाए रखना कम चिपचिपापन का एक उपयुक्त उत्पाद तैयार किया जा सकता है। इन आंतरिक रूप से आत्म इकट्ठे कणों का गठन (ISAsomes 44 के रूप में संक्षिप्त जैसे, घन चरणों और हेक्सागोनल चरणों से hexosomes) से cubosomes सामान्यतः एक उच्च ऊर्जा इनपुट कदम है और इस तरह के surfactants या पॉलिमर के रूप में स्टेबलाइजर्स के अलावा का एक संयोजन की आवश्यकता है। इस दिशा में हाल के शोध से विभिन्न ठोस कणों 45 सिलिका नैनोकणों 46, मिट्टी 47-49 और कार्बन नैनोट्यूब 50 aforementioned emulsions, उपयुक्त पिकरिंग 51 या Ramsden-पिकरिंग इमल्शन 52 के रूप में कहा के स्थिरीकरण के लिए सहित के आवेदन को दर्शाता है।

हाल के वर्षों में, कार्बन आधारित ऐसे एकल दीवारों कार्बन नैनोट्यूब (SWCNTs) के रूप में nanostructures, बहु दीवारों कार्बन नैनोट्यूब (MWCNTs) और फुलरीन उपन्यास biomaterials 53,54 के रूप में ध्यान का एक बड़ा सौदा प्राप्त हुआ है। मुख्य चिंताओं में उनकी विषाक्तता 55-58, पानी जटिलता 59 और इसलिए उनके biocompatibility 56 हैं। एक कारगर तरीका इन मुद्दों से निपटने के लिए सतह समारोह हैalization ऐसे लिपिड के रूप में गैर विषैले और biocompatible अणुओं का उपयोग कर। पानी की उपस्थिति में, लिपिड एक तरीके से CNTs के साथ बातचीत कि CNTs के हाइड्रोफोबिक सतह ध्रुवीय जलीय माध्यम से बचा रहता है, जबकि लिपिड हाइड्रोफिलिक सिर समूहों पानी 60,61 में उनकी घुलनशीलता या फैलाव सहायता। लिपिड सेलुलर अंगों के रूप में अच्छी तरह से कुछ खाद्य सामग्री का अभिन्न घटक, इसलिए उनकी सजावट आदर्श CNTs के vivo विषाक्तता को कम करना चाहिए रहे हैं। CNTs 18,19 और लिपिड nanostructures 9-13 पर स्वतंत्र रूप से आधारित जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों व्यापक विकास के तहत कर रहे हैं लेकिन अनुप्रयोगों है कि दोनों में से गुण गठबंधन नहीं अभी तक अच्छी तरह से पता लगाया है।

इस काम में, हम लिपिड के दो अलग अलग प्रकार और CNTs के तीन प्रकार हैं जिनमें से SWCNTs प्राचीन फार्म में हैं जबकि MWCNTs हाइड्रॉक्सिल और कार्बोक्जिलिक समूहों के साथ क्रियाशील काम कर रहे हैं। हम CNTs की बहुत कम मात्रा का इस्तेमाल किया है जिसका dispersions तैयार करने के लिएस्थिरता कई कारकों जैसे, लिपिड के प्रकार, सीएनटी के प्रकार, के लिए सीएनटी इस्तेमाल किया, साथ ही बिजली और अवधि के रूप में इस तरह के कार्यरत sonication मानकों पर लिपिड के अनुपात पर निर्भर करता है। इस वीडियो प्रोटोकॉल kinetically विभिन्न सीएनटी-स्टेबलाइजर्स का उपयोग कर लिपिड नैनोकणों स्थिर करने की एक विधि की तकनीकी जानकारी प्रदान करता है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

सावधानी: इस काम में इस्तेमाल CNTs nanoparticulate रूप है जो उनके थोक समकक्षों की तुलना में अतिरिक्त खतरों हो सकता है कर रहे हैं। ग्रेफाइट की साँस लेना, दोनों प्राकृतिक और सिंथेटिक, क्लोमगोलाणुरुग्णता 62 कोयला कार्यकर्ता क्लोमगोलाणुरुग्णता के समान हो सकता है। इसके अलावा, वहाँ कार्बन आधारित nanostructures की विषाक्तता और पिछले अध्ययनों में से कुछ को संबंधित चिंताओं का सुझाव CNTs 63-68 की साँस लेना के साथ जुड़े तीव्र और जीर्ण विषाक्तता किया गया है। इसलिए, ठीक सीएनटी पाउडर की साँस लेना से बचने और बड़ी सावधानी से इसे संभाल। अगर साँस, ताजा हवा के लिए ले जाते हैं। अगर सांस लेने में मुश्किल है, शुद्ध ऑक्सीजन के बजाय का उपयोग करें और चिकित्सा परामर्श की तलाश है। CNTs के समाधान / फैलाव नहीं बल्कि योगों को संभालने के लिए सुरक्षित हैं।

सावधानी: लिपिड और इस अध्ययन में इस्तेमाल surfactants खाद्य ग्रेड सामग्री और सामान्य में इस प्रकार गैर खतरनाक हैं, लेकिन वे आंखों और त्वचा के लिए अड़चन, और यह भी अत्यधिक ज्वलनशील हैं। इसलिए, इस तरह के एन के उपयोग के रूप में सभी उचित सुरक्षा प्रथाओं का इस्तेमाल करेंgineering नियंत्रण (धूआं हुड) और व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (सुरक्षा चश्मा, दस्ताने, प्रयोगशाला कोट, पैंट पूरी लंबाई, बंद पैर के जूते) जब से निपटने की तैयारी कर या nanoparticle नमूने हैं। त्वचा या आंखों, त्वचा तुरंत फ्लश या कम से कम 15 मिनट के लिए पानी के बहुत से आंखों के साथ संपर्क के मामले में। चिकित्सक की सलाह लेनी यदि आवश्यक।

1. लिपिड / पानी के थोक चरण की तैयारी

सावधानी: 4 डिग्री सेल्सियस पर फ्रिज में लिपिड स्टोर। (-20 डिग्री सेल्सियस) शुद्ध ग्रेड लिपिड फ्रीजर में संग्रहित किया जाना चाहिए। उन्हें छोटे कांच की शीशियों में विभाज्य पूरे शेयर और हैंडलिंग की सुविधा के संक्रमण से बचने के लिए। CNTs और surfactants सहित अन्य रसायन आरटी पर संग्रहित किया जा सकता है, लेकिन उन्हें सीधे धूप से दूर रखना।

  1. लिपिड, यानी रखें, Dimodan यू (डीयू) और 15-20 मिनट के क्रम में नमी संक्षेपण से बचने के लिए बोतल / शीशी के ढक्कन खोलने से पहले Phytantriol (पीटी) आरटी पर।
    (नोट: ड्यू 96% मोनोग्लिसरॉइड और जिसमें एक आसुत ग्लिसराइड हैबाकी diglycerides और मुक्त फैटी एसिड होते हैं। दो डीयू में प्रमुख घटक monoglyceride linoleate (62%) और oleate (25%) कर रहे हैं। इसलिए डीयू के हाइड्रोफोबिक हिस्सा मुख्य रूप से C18 चेन (91%), सटीक रचना की जो इस प्रकार है शामिल हैं; C18: 2 (61.9%), C18: 1 (24.9%), और C18: 0 (4.2%), जहां C18 इंगित करता है 18C-श्रृंखला और पेट के बाद नंबर सी = सी बांड की संख्या को इंगित करता है। पीटी 3,7,11,15-tetramethyl-1,2,3-hexadecanetriol ऑप्टिकल isomers का मिश्रण है। यह एक एस्टर कार्यात्मक समूह को शामिल नहीं करता है, लेकिन एक सप्ताह में तीन हाइड्रोक्सी headgroup के साथ अत्यधिक branched phytanyl पूंछ के होते हैं। डीयू और पीटी के दोनों अतिरिक्त पानी की उपस्थिति जो भी स्थिर लिपिड कणों 13, 45) की कोर के लिए मामला है घन चरणों में के रूप में।
  2. एक गर्म पानी से स्नान या एक बीकर युक्त पानी 60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बनाए रखा शीशियों में डालने से पिघल लिपिड (हीटिंग चुंबकीय उत्तेजक: 230 वी, 50 हर्ट्ज, 630 डब्ल्यू या इसी तरह की एक बीकर में पानी गर्म करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है)।
  3. वैकल्पिक रूप से गर्मी शीशियों ब्लॉक हीटर का उपयोग। आदेश तापमान ढाल और बाद में लिपिड अपघटन से बचने के लिए शीशियों गर्म थाली पर सीधे युक्त लिपिड गर्मी नहीं है।
  4. 500 (शंक्वाकार तस्वीर टोपी, 1.5 मिलीग्राम) के साथ पहले से तौला microcentrifuge ट्यूब में पिघला हुआ लिपिड की मिलीग्राम, वजन, एक लेटेक्स बल्ब के साथ एक पाश्चर गिलास पिपेट का उपयोग।
  5. ऊपर microcentrifuge ट्यूब (सेमी पानी प्रतिरोधकता = 18.2 MΩ ·) ultrapure पानी की 500 मिलीलीटर जोड़ें।
  6. छोटे (कस्टम निर्मित) रंग का उपयोग कर 15 मिनट के लिए मैन्युअल घटकों का मिश्रण। एक सिरिंज सुई (0.9 मिमी x 40 मिमी प्रवेशनी लंबाई) एक plier का उपयोग कर के तेज अंत सपाट द्वारा इस तरह के एक रंग बनाओ।
  7. सेंट्रीफ्यूज की 2,000 x जी गति पर 10 मिनट के लिए लिपिड / पानी के मिश्रण। फिर 10 मिनट के लिए मैन्युअल मिश्रण हलचल, तो 24 घंटे के लिए इसे संतुलित करना। नमूने निस्र्पक से पहले, उन्हें 5 मिनट के लिए हलचल और फिर उन्हें आरटी पर छोड़ दें।
  8. पूरे ट्यूब भर में एक संतुलन लिपिड चरण के गठन को सुनिश्चित करने के लिए, के बारे में 10 फ्रीज पिघलना चक्र और बौद्धिक अत्याधुनिक प्रदर्शन rmittently ऊपर के रूप में परिभाषित किया गया एक centrifugation कदम बाहर ले। दोनों ड्यू और पीटी प्रपत्र अत्यधिक चिपचिपा थोक लिपिड चरणों यह मुश्किल स्वयं उन्हें संभालने के लिए (चित्रा 1) बना रही है।
    नोट: ऊपर प्रोटोकॉल (खंड 1), केवल आवश्यक है अगर एक थोक लिपिड चरण के साथ nanostructural व्यवहार (जाली प्रकार और आत्म विधानसभा के आयामों) छितरी कणों की तुलना करने के लिए पसंद है और / या एक नियंत्रण के रूप में इसका इस्तेमाल पुष्टि करने के लिए होगा मूल nanostructure की अवधारण।

आकृति 1
उच्च ऊर्जा इनपुट (ultrasonication) और का उपयोग कर विभिन्न सीएनटी-स्टेबलाइजर्स, अर्थात् SWCNT, का उपयोग अत्यधिक चिपचिपा लिपिड चरण से तरल पदार्थ स्थिरता के साथ हे / डब्ल्यू कण पायस के चित्रा 1. तैयारी MWCNT-ओह, MWCNT-COOH (आंकड़ा संदर्भ से reproduced [50] रसायन विज्ञान की रॉयल सोसायटी की ओर से अनुमति के साथ)।_upload / 53,489 / 53489fig1large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

2. Surfactant की तैयारी स्थिर लिपिड कण

  1. एक 0.2% (डब्ल्यू / डब्ल्यू) surfactant (Pluronic F127) पानी में घोल तैयार करें।
    1. 20-30 मिनट के लिए यह सरगर्मी (एक चुंबकीय थाली एक चुंबकीय उत्तेजक बार के प्रयोग पर) से 100 मिलीलीटर पानी में ultrapure surfactant (सफेद शराबी पाउडर) की 200 मिलीग्राम भंग। Pluronic F127 एक गैर ईओण surfactant है और आमतौर पर पायस स्थिरता के रूप में प्रयोग किया जाता है। यह पीईओ 99 -PPO 67 -PEO 99 के एक triblock copolymer है, और इसलिए लंबे समय के लिए पानी में भंग करने के लिए ले जाता है।
  2. पिघला हुआ ड्यू या पीटी (पाश्चर गिलास पिपेट का उपयोग) के 500 मिलीग्राम एक कांच की शीशी में जोड़ें (जगमगाहट सोडा, नींबू पन्नी अटे यूरिया टोपी, 20 मिलीलीटर के साथ लगे)।
  3. 0.2% F127 समाधान के 9.5 ग्राम जोड़ें।
  4. जांच ultrasonication मशीन पर, कसकर दबाना मुंहतोड़ जवाब करने के लिए शीशी जबड़े खड़े (मुंहतोड़ जवाब स्टैंड के साथ सेटखड़े हो जाओ, बंद करना, आधार, रॉड, रबर 3 जबड़े और bosshead), इतना है कि यह sonication द्वारा उत्पन्न कंपन का सामना कर सकते हैं।
  5. ठोस टाइटेनियम मिश्र धातु जांच (13 मिमी व्यास x 139 मिमी लंबाई) सेल Sonicator से जुड़ी डालें। यह सुनिश्चित करें कि अपने पक्ष में और नीचे की जांच करने को छू नहीं कर रहे हैं ऊंचाई और शीशी की स्थिति को समायोजित करें। जांच टिप और कांच की शीशी के नीचे के बीच 0.5 सेमी की दूरी अच्छा परिणाम देता है।
  6. बिजली (अधिकतम) 35% से कम 1 सेकंड देरी समय से मध्यस्थता 1 सेकंड पल्स के साथ एक स्पंदित मोड में 10 मिनट के लिए मिश्रण Sonicate। शीशी sonication के दौरान उत्पन्न गर्मी के कारण बहुत गर्म हो जाता है। इसलिए, यह इसे दबाना बंद लेने से पहले आरटी को शांत करने के लिए अनुमति देते हैं।
  7. कम से कम 24 घंटा, आगे उपयोग के लिए पहले के लिए आरटी पर दूधिया गठन फैलाव स्टोर। इस चरण जुदाई के खिलाफ अपनी स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए है।
    नोट: पहले और जांच का उपयोग करने के बाद, एक कागज तौलिया के साथ एसीटोन के साथ यह साफ, सूखे, तो यह एक ultrapure पानी से कुल्लाडी यह एक बार फिर से सूखे।

3. पानी में शुद्ध CNTs की Dispersions की तैयारी

  1. दो अलग-अलग बीकर में, जो दोनों के रंग में काले हैं पाउडर MWCNT-ओह, और MWCNT-COOH 4 मिलीग्राम, तौलना।
  2. प्रत्येक बीकर 500 मिलीलीटर ultrapure पानी जोड़ें। एक जांच ultrasonicator मिश्रण 2 मिनट के लिए एक सतत पल्स मोड में 40% से कम बिजली (अधिकतम) sonicate का उपयोग करना। MWCNT फैलाव के परिणामस्वरूप एकाग्रता 8 माइक्रोग्राम / एमएल (शेयर समाधान) है।
  3. 6.25, 5, 4, 2 माइक्रोग्राम / एमएल MWCNT dispersions प्राप्त करने के लिए ultrapure पानी की उचित मात्रा के साथ MWCNT शेयर समाधान पतला।
  4. पहले के रूप में वर्णित इन dispersions (3.2 देखें) Sonicate।
  5. इसी तरह, एक 6 माइक्रोग्राम / एमएल SWCNT फैलाव (शेयर समाधान) बनाने के लिए 500 मिलीलीटर पानी में ultrapure 3 (भी काले रंग में) पाउडर SWCNT की मिलीग्राम फैलाने के।
  6. SWCNT शेयर समाधान पतला और ऊपर के रूप में (3.2 देखें) वर्णित उन्हें sonicate 0.5, 0.4, .3125, 0.2 माइक्रोग्राम / एमएल SWCNT dispe प्राप्त करने के लिएrsions।
    नोट: सभी dispersions, के बारे में 30 मिनट के लिए स्पष्ट कर रहे हैं जिसके बाद CNTs तल पर व्यवस्थित करने के लिए शुरू करते हैं।

4. सीएनटी स्थिर Nanostructured लिपिड कणों की तैयारी (चित्रा 1)

  1. एक कांच की शीशी में पिघला हुआ डीयू के 500 मिलीग्राम में तौलना।
  2. शीशी के लिए 6 माइक्रोग्राम / एमएल SWCNT फैलाव के 9.5 मिलीलीटर जोड़ें।
  3. के रूप में शुद्ध सीएनटी dispersions (3.2 देखें) बनाने के लिए इस्तेमाल एक ही मापदंड का उपयोग कर सीएनटी-ड्यू मिश्रण Sonicate। आरटी को ठंडा करने पर, संरक्षित आंतरिक रूप से आत्म इकट्ठे nanostructure साथ सीएनटी स्थिर लिपिड कणों तैयार हो जाएगा।
  4. इसी तरह रास्ते में, 0.4 माइक्रोग्राम / एमएल और 0.2 माइक्रोग्राम / एमएल SWCNT dispersions का उपयोग कर लिपिड कणों तैयार करते हैं।
  5. MWCNT-ओह, और MWCNT-COOH का उपयोग, लेकिन विभिन्न सांद्रता, अर्थात् 8, 4 और 2 माइक्रोग्राम / सीएनटी मिलीलीटर का उपयोग कर लिपिड कणों बनाने के लिए प्रोटोकॉल 4.1-4.4 का पालन करें।
  6. इसी तरह, तीन अलग अलग सीएनटी-पीटी 4 माइक्रोग्राम / एमएल MWCNT-ओह, और MWCNT का उपयोग कर dispersions तैयार-COOH के साथ ही 0.4 माइक्रोग्राम / एमएल SWCNT। ध्यान दें कि सीएनटी-पीटी dispersions कम बिजली (अधिकतम 35%), लेकिन एक निरंतर पल्स मोड में लंबे समय (15 मिनट) की आवश्यकता होती है। आरटी के लिए dispersions कूल और उन्हें निस्र्पक से पहले 24 घंटे के लिए उन्हें छोड़ दें।
    नोट: sonication मानकों अलग लिपिड के लिए अलग हो सकता है (डीयू और पीटी यहाँ के रूप में) और विभिन्न रचनाओं के लिए; वे अच्छी तरह से स्थिर हो dispersions प्राप्त करने के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता।

5. सीएनटी स्थिर लिपिड Dispersions की स्थिरता निगरानी

  1. दृश्य अवलोकन द्वारा dispersions की स्थिरता की निगरानी: अगर जांच dispersions अस्थिर कर रहे हैं या गांठ dispersions में गठन किया है।
  2. नियमित अंतराल पर (डिजिटल कैमरे के साथ) तस्वीरें ले लो। उदाहरण के लिए, dispersions की तस्वीरें हर दिन के पहले सप्ताह में एक बार एक महीने के अंत में आवश्यकता के अनुसार ले, तो एक सप्ताह के लिए हर दूसरे दिन अगले दो हफ्तों के लिए एक सप्ताह में एक बार द्वारा पीछा किया, और।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

निम्न परिणाम) dispersions का) स्थिरता, ख) लिपिड कणों के आकार के वितरण, ग) स्वयं विधानसभा और डी के प्रकार CNTs के लिपिड कोटिंग के लिए सबूत प्रतिनिधित्व करते हैं। Dispersions की स्थिरता (चित्रा 2) ऑटो फोकस और एलईडी फ्लैश के साथ 5 मेगापिक्सल कैमरे का उपयोग नजर रखी थी।

चित्र 2
चित्रा 2. सीएनटी प्रकार के (ए) MWCNT-ओह, (बी) MWCNT-COOH, और (सी) SWCNT और इसी इमल्शन की तस्वीरें। स्थिर emulsions केवल एक निश्चित क्षेत्र में प्राप्त किया गया की schematics (छायांकित) लिपिड के लिए जहां सीएनटी इष्टतम अनुपात था; नीचे और स्थिर पायस ऊपर क्रमश: CNTs की एक बहुत कम या बहुत बड़ी राशि की वजह से फार्म नहीं था। एक तीर एक अस्थिर पायस में एक ठेठ सीएनटी गांठ इंगित करता है। इन मापों DU-सीएनटी dispersions की एक श्रृंखला के लिए प्रदर्शन कर रहे थे; representative लोगों को यहाँ दिखाए जाते हैं (आंकड़ा संदर्भ [50] रसायन विज्ञान की रॉयल सोसायटी की ओर से अनुमति के साथ से reproduced)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

छोटे कोण एक्स-रे बिखरने (SAXS) पैटर्न आदेश स्थिर isasomes (चित्रा 3 ए) के भीतरी nanostructure की जाली प्रकार का निर्धारण करने में दर्ज किए गए। SAXSpace कैमरा एक मोहरबंद-ट्यूब घन एनोड 40 केवी और 50 मा संचालन के साथ एक विश्लेषणात्मक एक्स-रे उत्पन्न उपकरण (आईएसओ-DEBYEFLEX3003) से जुड़ा है। एक्स-रे ट्यूब एक बंद पानी सर्किट के साथ ठंडा है। SAXSpace कोलिमेशन ब्लॉक इकाई एक तरंग दैर्ध्य, 0.154 एनएम के λ, साथ घन कश्मीर α विकिरण के एक खड़ी ध्यान केंद्रित लाइन के आकार का बीम में अलग-अलग अनेक रंगों एक्स-रे किरण बदल देती है। SAXS प्रयोगों के लिए उच्च संकल्प मोड में चुना गया था, जो पीermits 0.04 एनएम -1 (क्यू = (4π / λ) sinθ, जहां 2θ बिखरने कोण है) की एक न्यूनतम बिखरने वेक्टर, क्यू मिनट पता लगाने के लिए। एक अर्द्ध पारदर्शी किरण रोक शून्य बिखरने वेक्टर और ट्रांसमिशन सुधार का सही निर्धारण के लिए तनु प्राथमिक किरण प्रोफ़ाइल रिकॉर्ड करने के लिए सक्षम बनाता है। अध्ययन नमूने के प्रत्येक वास्तव में एक ही बिखरने मात्रा गारंटी करने के लिए एक ही वैक्यूम तंग, पुन: प्रयोज्य 1 मिमी क्वार्ट्ज केशिका में संलग्न है। केशिका तापमान नियंत्रित नमूना Peltier तत्व है, जो एक पानी ठंडा थर्मोस्टेट से जुड़ा है अतिरिक्त गर्मी से छुटकारा पाने के साथ सुसज्जित मंच में रखा गया था। सभी प्रयोगों 0.1 डिग्री सेल्सियस के तापमान स्थिरता के साथ 25 डिग्री सेल्सियस पर प्रदर्शन किया गया। एक वैक्यूम पंप नमूना कक्ष ~ 1 मिलीबार की एक न्यूनतम दबाव को प्राप्त खाली करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। -1 डी बिखरने पैटर्न एक माइक्रो-पट्टी एक्स-रे डिटेक्टर के साथ दर्ज किए गए। यह डिटेक्टर फोटान गिनती है और एक sensit है1,280 चैनलों प्रत्येक जिसमें से 0.05 × 8 मिमी (एच × v) एक चैनल के आकार के साथ 64 × 8 मिमी 2 की Ive क्षेत्र। नमूना डिटेक्टर दूरी ३१७.०९ मिमी था। प्रत्येक नमूना 300 सेकंड के लिए तीन बार अवगत कराया गया था, और उनके एकीकृत बिखरने प्रोफाइल औसतन थे।

SAXStreat सॉफ्टवेयर प्राथमिक बीम की स्थिति के संबंध में बिखरने पैटर्न सही करने के लिए नियुक्त किया गया था। SAXS डेटा = 0 एकता के लिए क्यू में तनु बिखरने तीव्रता की स्थापना करके आगे संचरण को सही और पृष्ठभूमि SAXSQuant सॉफ्टवेयर का उपयोग कर घटाया गया था। बिखरने वेक्टर क्ष चांदी behenate है, जो 5.84 एनएम 69 के एक ज्ञात जाली रिक्ति है साथ calibrated किया गया था। सभी रिकॉर्ड विवर्तन पैटर्न अंतरिक्ष समूह Pn3m (डायमंड bicontinuous घन चरण), जिसमें 110, 111, 200, 211, 220 और 221 प्रतिबिंब की पहचान की गई है (चित्रा 3 ए) के साथ अनुक्रमित किया जा सकता है। Lattice पैरामीटर, एक, Pn3m चरण के लिए रेखीय प्रतिगमन समीकरण निम्नलिखित जाली लगाने से निर्धारित किया गया था

एक = 2 π / क्यू HKL × (एच 2 + K 2 + L 2) (1)

जहां एच, कश्मीर और एल मिलर सूचकांक हैं।

छितरी लिपिड कणों के आकार और आकार के वितरण (चित्रा 3 बी) एक लेजर कण आकार analyer का उपयोग कर निर्धारित किया गया है।

चित्र तीन
चित्र तीन। (ए) SAXS Pn3m चरण थोक phytantriol (पीटी) और इसी F127 और विभिन्न सीएनटी स्टेबलाइजर्स का उपयोग कर अतिरिक्त पानी में 5% wt पीटी के साथ तैयार dispersions के लिए मनाया के पैटर्न। 3-डी योजनाबद्ध आरेख Pn3m चरण है, जो एक bicontinuous घन चरण जिसका संरचना डबल डायमंड (डी) पर आधारित है, कम से कम सतह प्रकार है की इकाई सेल का हिस्सा सही प्रदर्शित करता है पर दिखाया गया है। नीले तीर tetrahedral कोण पर जलीय चैनलों बैठक जबकि हाइड्रोफोबिक और जलीय क्षेत्रों रंग पीला और नीला कोडित रहे हैं, क्रमशः संकेत मिलता है। Pn3m चरण के लिए विशेषता चोटियों, √2 के रूप में सूचीबद्ध कर रहे हैं √3, √4, √6, √8, √9 और इसी मिलर सूचकांकों कोष्ठक में दिखाया जाता है। ऊपर चोटियों के सभी थोक पीटी में दिखाई दे रहे हैं, जबकि पहले चार प्रतिबिंब dispersions के लिए दिखाई दे रहे हैं; फिर भी यह उनके जाली मापदंडों Pn3m nanostructures की पहचान करने और मूल्यांकन करने के लिए पर्याप्त है। चोटियों पर प्रकाश डाला खY तारों Ia3d प्रकार घन चरण है, जो आमतौर पर कम पानी की सामग्री के साथ रूपों, और इस प्रकार dispersions के लिए नहीं देखा है के सह-अस्तित्व का संकेत मिलता है। उनकी भीतरी इलाकों में 'घन nanostructure' के साथ लिपिड कणों आमतौर पर 'cubosomes' के रूप में कहा जाता है। (बी) cubosomes के आकार के वितरण के लिए विभिन्न स्टेबलाइजर्स का उपयोग कर के रूप में स्थिर प्रकाश बिखरने से मापा तैयार किया। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

CNTs और लिपिड कणों के बीच बातचीत रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (चित्रा 4) का उपयोग कर अध्ययन किया गया। नमूने: CNTs, लिपिड और सीएनटी स्थिर लिपिड कणों निर्जलित थे, पहले के बारे में 20 मिनट के लिए एक निर्वात desiccator में उन्हें रखने से नाइट्रोजन गैस का उपयोग और उसके बाद। स्पेक्ट्रा एक Horiba Jobin-Yvon LabRAM HR800 एक Andor के साथ सुसज्जित स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग कर दर्ज किया गया विद्युत प्रकाश का पता लगाने और वर्णक्रम संग्रह मार्गदर्शन करने के लिए एक वीडियो कैमरे के लिए युग्मित डिवाइस (सीसीडी) का आरोप लगाया। एन डी ए 532 एनएम उत्तेजना पंक्ति: - 600 ग्राम के एक झंझरी का उपयोग कर 1 मिमी - YAG लेजर रेंज 100-4,000 सेमी में स्पेक्ट्रा एकत्र करने के लिए उपयोग किया गया था 1 750 एनएम पर प्रज्वलित।। 0.50 की एक संख्यात्मक एपर्चर के साथ 50X लंबे समय तक काम दूरी उद्देश्य स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया गया था और confocal छेद 100 माइक्रोन पर स्थापित किया गया था। माप से पहले, साधन ५२०.८ सेमी करने के लिए calibrated किया गया था - सिलिकॉन के 1 वर्णक्रम लाइन। सभी स्पेक्ट्रा कैल्शियम फ्लोराइड स्लाइड पर नमूना रखकर आर टी (25 डिग्री सेल्सियस) पर एकत्र किए गए थे। स्पेक्ट्रा 10 सेकंड के लिए 532 एनएम लेजर का उपयोग कर हासिल कर लिया और 1% जोखिम के साथ 5 बार जमा थे। LabSpec 6 स्पेक्ट्रोस्कोपी सॉफ्टवेयर सूट कच्चे डेटा और तत्काल डेटा पूछताछ के पूर्व प्रसंस्करण के लिए इस्तेमाल किया।

ftp_upload / 53,489 / 53489fig4.jpg "/>
चित्रा 4. निर्जलित (ए) के लिए रमन स्पेक्ट्रा शुद्ध लिपिड, MWCNT-COOH और सीएनटी स्थिर लिपिड 5.0 माइक्रोग्राम / एमएल MWCNT-COOH, (बी) के शुद्ध लिपिड, MWCNT ओह युक्त नैनोकणों और लिपिड नैनोकणों युक्त 5.0 माइक्रोग्राम / एमएल MWCNT- ओह, और (सी) शुद्ध लिपिड, SWCNT और लिपिड .3125 माइक्रोग्राम / एमएल SWCNT युक्त नैनोकणों। सभी घटता दस स्पेक्ट्रा जहां तीव्रता, मनमाना इकाइयों में तरंग दैर्ध्य बनाम प्लॉट किए जाते हैं के एक औसत प्रतिनिधित्व करते हैं। कार्यक्षेत्र लाइनों आंख मार्गदर्शन करने के लिए, और जी और जी 'बैंड में नीले रंग की पारियों का पता लगाने के कम करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। इन प्रयोगों ड्यू के लिए प्रदर्शन किया गया। (डी) संभव लिपिड सजावट (स्वयं कोडांतरण) के योजनाबद्ध आरेख सीएनटी सतह (चित्रा संदर्भ [50] रसायन विज्ञान की रॉयल सोसायटी की ओर से अनुमति के साथ से reproduced) पर। Vi के लिए यहां क्लिक करेंयह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण ईडब्ल्यू।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

लिपिड कणों का स्थिरीकरण
तीन अलग अलग CNTs लिपिड dispersions को स्थिर करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं; जिनमें से दो बहु दीवारों और ओह और -COOH समूहों का उपयोग क्रियाशील हैं, और एक ही दीवारों और गैर-क्रियाशील (प्राचीन) है। MWCNT-COOH: के रूप में इस प्रकार है (व्यास x लंबाई) CNTs आकार में विविध 9.5 एनएम x 1.5 माइक्रोन; MWCNT-OH: 8-15 एनएम x 50 माइक्रोन; SWCNT: 1-2 एनएम एक्स 1-3 माइक्रोन। पाउडर CNTs पानी में जांच अल्ट्रा sonication द्वारा बिखरे थे। CNTs के aforementioned आकार, अल्ट्रा sonication करने के लिए आगे की वजह से कम करने के लिए असमान यद्यपि संभावना है। शुद्ध पानी में सीएनटी dispersions के बारे में 20 मिनट, इसलिए आगे काम इस समय के भीतर यानी मार डाला गया था, लिपिड और दूसरे sonication के बाद इसके अलावा अलग करने शुरू कर दिया। उत्तरार्द्ध (लिपिड सीएनटी मिश्रण पर प्रदर्शन ultrasonication) पिघलने में सहायता करता है और बड़े और असंगत लिपिड उप माइक्रोन भागों में हाइड्रेशन के दौरान गठित डोमेन टूट। थोक लिपिड मैं dispersingn इस तरह से आत्म इकट्ठे nanostructures, जो अन्यथा कठोर फ्रीज पिघलना चक्र और / या (सप्ताह के दिन) लंबे समय की आवश्यकता के संतुलन के गठन की सुविधा। जबकि लिपिड लेपित CNTs नैनोकणों में थोक लिपिड चरण टूटता माना जाता है कि उनके आसपास के गोले के रूप में। अल्ट्रा sonication CNTs और लिपिड अणुओं जिससे लिपिड alkyl जंजीरों से CNTs सजाने के alkyl श्रृंखला के बीच हाइड्रोफोबिक बातचीत को बढ़ाता है। इस प्रकार लेपित CNTs खंडित लिपिड चरण में एक कण पायस के लिए अग्रणी स्थिर। यह आपसी स्थिरीकरण के रूप में अच्छी तरह से लिपिड कणों disperses के रूप में CNTs के एकत्रीकरण से बचा जाता है। इस तरह के dispersions भी पिकरिंग प्रकार तेल-में-पानी (हे / डब्ल्यू) emulsions, जहां लिपिड एक 'तेल चरण' के रूप में, जबकि 'अतिरिक्त पानी' सतत पायस मध्यम गठन (चित्रा 1 (ठोस कणों के उपयोग के कारण) कहा जाता है )। Ultrasonication मानकों (पल्स लंबाई, देरी समय और शक्ति), एक स्थिरता के भौतिक मापदंडों को(जैसे, आयाम, functionalization), छितरी चरण और फैलाव की रचना की एकाग्रता (जैसे, सीएनटी लिपिड अनुपात करने के लिए) dispersions के अंतिम स्थिरता की गारंटी करने के लिए महत्वपूर्ण हैं और इसलिए अलग (लिपिड) प्रणाली के लिए अनुकूलित किया जा करने की जरूरत है।

स्थिर emulsions के लिए लिपिड अनुपात करने के लिए सीएनटी के अनुकूलन
प्रत्येक सीएनटी-प्रकार (चित्रा 2) के लिए सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला के दो अलग अलग लिपिड से प्राप्त आत्म इकट्ठे nanostructures स्थिर करने के लिए नियुक्त किया गया था। हालांकि, सजातीय और स्थिर इमल्शन केवल लिपिड अनुपात करने के लिए सीएनटी की एक विशेष रेंज में बनते हैं; बहुत अधिक अनुपात, CNTs के एकत्रीकरण का कारण है, जबकि बहुत कम अनुपात को अस्थिर करने के लिए नेतृत्व emulsions, क्योंकि वहां पर्याप्त CNTs एक पर्याप्त कण-सतह कवरेज को पूरा करने के लिए नहीं कर रहे हैं। बेस्ट स्थिरीकरण की स्थिति MWCNT-COOH और MWCNT-ओह के लिए 3-5 माइक्रोग्राम / एमएल के बीच सांद्रता के साथ, 0.3-.45 की रेंज में SWCNT के लिए जबकि पाए गएमाइक्रोग्राम / एमएल।

लिपिड कणों की रूपात्मक लक्षण वर्णन
SAXS माप सत्यापित करें कि पीटी के लिपिड कणों मूल घन चरण nanostructure (थोक चरण के द्वारा दिखाया गया है) (चित्रा 3 ए) बरकरार रहती है। हम अनुमान है कि घन चरण भी डीयू के कणों के मामले में बनाए रखा है, लेकिन इस आगे की पुष्टि की जरूरत है क्योंकि यह वर्तमान काम में अध्ययन नहीं किया गया था। जाली पैरामीटर पीटी के थोक Pn3m चरण के लिए मनाया 6.84 एनएम, जो 7.1 एनएम के फैलाव बढ़ जाती है पर है। थोक चरण के लिए कम जाली पैरामीटर अतिरिक्त पानी की कमी है, जो भी Ia3d चरण (चित्रा 3 ए में * द्वारा चिह्नित चोटियों) के साथ साथ मौजूदगी से इसकी पुष्टि की जा सकती है, को जिम्मेदार ठहराया है। Ia3d चरण आम तौर पर सीमित पानी की शर्तों के तहत पाया जाता है। Pn3m चरण सब तितर-बितर लिपिड कणों के लिए मनाया के लिए जाली मापदंडों (यानी, surfactant द्वारा के साथ ही सभी प्रकार के द्वारा स्थिर सीएनटी) practicall हैंy एक ही संकेत है अतिरिक्त पानी की स्थिति। यह भी आणविक स्तर है, जो अन्यथा, लिपिड चरण का एक परिवर्तन शुरू हो सकता था पर सीएनटी संचालित गड़बड़ी की संभावना से नियम।

Cubosomes का आकार वितरण मात्रा भारित वितरण द्वारा दिया जाता है के रूप में चित्रा 3 बी में दिखाया गया है। हालांकि सीएनटी स्थिर कणों एक विस्तृत आकार वितरण प्रदर्शित, कण प्रदर्शनी का बहुमत 532-760 एनएम का surfactant लिपिड कणों (674 एनएम) स्थिर हो जो आकार करने के लिए तुलना कर रहे हैं के बीच आकार।

CNTs के लिपिड कोटिंग
शुद्ध CNTs के लिए, ठेठ रमन ग्रेफाइट बैंड रमन स्पेक्ट्रा में देखा जाता है। जी बैंड है जो 'सीसी बंधन', डी बैंड (नहीं दिखाया गया है) के विमान में कंपन जो कार्बन प्रणालियों में विकार और जी 'बैंड की उपस्थिति जो डी बैंड के overtone को जिम्मेदार ठहराया है की वजह से है से मेल खाती है 70 स्पष्ट रूप से मनाया जाता है। interacti परलिपिड के साथ और सीएनटी स्थिर लिपिड कणों (चित्रा 4 में हरे और नीले रंग घटता तुलना) के गठन पर सीएनटी के पर, उच्च wavenumbers के लिए एक बदलाव (नीला पाली) मनाया जाता है। I) उच्च दबाव उनके फैलाव में जिसके परिणामस्वरूप ultrasonication दौरान CNTs पर लगाए गए के रूप में एक बंडल राज्य जब शुद्ध 70,71 करने का विरोध किया CNTs की कोटिंग के माध्यम से द्वितीय) CNTs और लिपिड अणुओं के बीच बातचीत, और / या: मनाया नीले पारी की वजह से हो सकता है लिपिड (जैसे ब्लू पारी लिपिड लेपित SWCNTs के लिए Douroumis एट अल। 72 से पहले से सूचित किया गया है)।

सीएनटी चोटियों और (लिपिड संकेतों की उपस्थिति शुद्ध लिपिड (चित्रा 4) के लाल घटता से के रिश्तेदार तीव्रता में कमी आगे लिपिड अणुओं द्वारा CNTs की कोटिंग की पुष्टि करता है। इससे पता चलता है कि CNTs और लिपिड अणुओं के alkyl श्रृंखला के बीच हाइड्रोफोबिक बातचीत को सजाने इस तरह है कि हाइड्रोफिलिक सिर समूहों जलीय क्षेत्रों में इस प्रकार stabili का सामना सीएनटी सतहZing हे / डब्ल्यू पायस, के रूप में चित्रा 4D में योजनाबद्ध द्वारा दिखाया गया है।

हम kinetically विभिन्न CNTs का उपयोग कर nanostructured लिपिड कणों की हे / डब्ल्यू प्रकार पायस स्थिर का एक स्मार्ट और सरल विधि का प्रदर्शन किया है। बहुत कम मात्रा CNTs की (<10 माइक्रोग्राम / एमएल) लिपिड nanoparticle फैलाव है, जो इन विवो अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से वादा किया है स्थिर करने के लिए पर्याप्त हैं। लिपिड अणुओं द्वारा CNTs की सजावट उनकी विषाक्तता को कम करने के लिए, जबकि biocompatibility में सुधार अनुमान है। लिपिड विधानसभा स्वयं के भीतर के साथ ही सीएनटी सतह पर कार्यात्मक अणुओं को लोड करने की संभावना प्रमुख रोगों के खिलाफ 73 बायोमेडिकल साइंसेज विशेष रूप से संयोजन चिकित्सा के संदर्भ में क्षेत्र में सीएनटी स्थिर लिपिड कणों के लिए असीम क्षमता प्रदान करते हैं।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

हम इस परियोजना के बारे में उनकी पूर्व कार्य के लिए रमन प्रयोगों और श्री निक कृश के साथ समर्थन के लिए ग्लासगो स्ट्रेथक्लाइड विश्वविद्यालय में डॉ मैथ्यू जे बेकर का शुक्रिया अदा करने के लिए, अब चाहते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dimodan U Danisco 15312 Store at 4 °C. Non-hazardous. Irritant to eyes and skin.
Phytantriol (> 95%, GC) TCI Europe N.V. P1674 Store at 4 °C. Non-hazardous. Irritant to eyes and skin.
Single walled Carbon Nanotubes (90%) Nanostructured & Amorphous Materials, Inc.  1246YJS Store at room temperature. Away from direct light. Irritating to eyes, skin and respiratory system.
Multi-walled carboxylic acid functionalized Carbon Nanotubes (> 80% Caron basis, > 8% carboxylic acid functionalized) Sigma-Aldrich Co. LLC  755125 Store at room temperature. Away from direct light. Causes serious eye irritation. May cause respiratory irritation.
Graphitized Multi-walled hydroxy functionalized Carbon Nanotubes (99.9%) Nanostructured & Amorphous Materials, Inc. (NanoAmor)  1224YJF Store at room temperature. Away from direct light. Irritating to eyes, skin and respiratory system.
Pluronic F127 Sigma-Aldrich Co. LLC  P2443 BioReagent, suitable for cell culture. Not a hazardous substance or mixture. Store at room temperature.
Acetone (99.5%) Fisher Scientific  10134100 Highly flammable liquid. Causes serious eye irritation. May cause drowsiness or dizziness.
Jars with loose, enfolding lids (375 ml) VWR International Ltd 216-3308
Beaker, 1,000 ml Fisher Scientific  12942161 heavy duty, low form, with spout and graduations
Pasteur glass pipette (150 mm length) with latex bulb Fisher Scientific  10006021
Microcentrifuge tube conical snap cap 1.5 ml Fisher Scientific  11558232
Spatula Fisher Scientific  11352204
Heating magnetic stirrer Fisher Scientific  11715704
Magnetic stirrer bars (cylindrical, opaque PTFE, 30 mm x 7 mm (l x diameter)) Fisher Scientific  10011792
Needle (0.9 mm x 40 mm cannula length) Terumo UK Ltd MN-2038MQ
Retort Stand Set - With stand, clamp, base, rod, rubber 3 jaw and bosshead Camlab Ltd, UK 1177157
Millipore water equipment Barnstead Nanopure, Thermoscientific, USA
Progen Genfuge 24D Digital Microcentrifuge Progen Scientific C-2400
Probe ultra-sonicator, with 13 mm  SONICS, Vibracell,  USA
5 MP camera with auto-focus and LED flash Samsung Galaxy Fame Mobile camera
Raman Spectrometer Horiba Jobin-Yvon LabRAM HR800 spectrometer
Mastersizer 3000  Malvern Instruments Ltd, Malvern, United Kingdom
Small angle X-ray scattering (SAXS) SAXSpace camera (Anton Paar, Graz, Austria), X-ray generating equipment (ISO-DEBYEFLEX3003, GE Inspection Technologies GmbH), closed water circuit (Chilly 35, HYFRA, Germany). 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Peer, D., et al. Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy. Nature Nanotech. 2, 751-760 (2007).
  2. White, R. R., Sullenger, B. A., Rusconi, C. P. Developing aptamers into therapeutics. J. Clin. Invest. 106, 929-934 (2000).
  3. Itaka, K., Chung, U. I., Kataoka, K. Supramolecular nanocarrier for gene and siRNA delivery. Nippon Rinsho Jpn. J. Clin. Med. 64, 253-257 (2006).
  4. Xu, S., et al. Development of pH-responsive core-shell nanocarriers for delivery of therapeutic and diagnostic agents. Bioorg. Med. Chem. Lett. 19, 1030-1034 (2009).
  5. Soppimath, K. S., Tan, D. C. W., Yang, Y. Y. pH-triggered thermally responsive polymer core-shell nanoparticles for drug delivery. Adv. Mater. 17, 318-323 (2005).
  6. Hans, M., Lowman, A. Biodegradable nanoparticles for drug delivery and targeting. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 6, 319-327 (2002).
  7. Petros, R. A., DeSimone, J. M. Strategies in the design of nanoparticles for therapeutic applications. Nat Rev Drug Discov. 9, 615-627 (2010).
  8. Torchilin, V. P. Multifunctional nanocarriers. Adv Drug Deliver Rev. 64, 302-315 (2012).
  9. Shmeeda, H., et al. Delivery of zoledronic acid encapsulated in folate-targeted liposome results in potent in vitro cytotoxic activity on tumor cells. J. Controlled Release. 146, 76-83 (2010).
  10. Xu, Z., et al. The performance of docetaxel-loaded solid lipid nanoparticles targeted to hepatocellular carcinoma. Biomaterials. 30, 226-232 (2009).
  11. Rosenthal, E., et al. Phase IV study of liposomal daunorubicin (DaunoXome) in AIDS-related Kaposi sarcoma. Am. J. Clin. Oncol.-Canc. 25, 57-59 (2002).
  12. Dong, Y. D., Larson, I., Bames, T. J., Prestidge, C. A., Boyd, B. J. Adsorption of Nonlamellar Nanostructured Liquid-Crystalline Particles to Biorelevant Surfaces for Improved Delivery of Bioactive Compounds. Acs Appl Mater Inter. 3, 1771-1780 (2011).
  13. Rizwan, S. B., Boyd, B. J., Rades, T., Hook, S. Bicontinuous cubic liquid crystals as sustained delivery systems for peptides and proteins. Expert Opin. Drug. Deliv. 7, 1133-1144 (2010).
  14. Yoo, H. S., Park, T. G. Folate receptor targeted biodegradable polymeric doxorubicin micelles. J. Controlled Release. 96, 273-283 (2004).
  15. Khandare, J. J., et al. Dendrimer versus linear conjugate: Influence of polymeric architecture on the delivery and anticancer effect of paclitaxel. Bioconjug. Chem. 17, 1464-1472 (2006).
  16. Prabaharan, M., Grailer, J. J., Pilla, S., Steeber, D. A., Gong, S. Gold nanoparticles with a monolayer of doxorubicin-conjugated amphiphilic block copolymer for tumor-targeted drug delivery. Biomaterials. 30, 6065-6075 (2009).
  17. Fan, J., et al. Targeted anticancer prodrug with mesoporous silica nanoparticles as vehicles. Nanotechnology. 22, (2011).
  18. Bianco, A., Prato, M. Can carbon nanotubes be considered useful tools for biological applications? Adv. Mater. 15, 1765-1768 (2003).
  19. Kam, N. W. S., Dai, H. J. Carbon nanotubes as intracellular protein transporters: Generality and biological functionality. J. Am. Chem. Soc. 127, 6021-6026 (2005).
  20. Kulkarni, C. V. Lipid crystallization: from self-assembly to hierarchical and biological ordering. Nanoscale. 4, 5779-5791 (2012).
  21. Yaghmur, A., et al. Drug Formulations Based on Self-Assembled Liquid Crystalline Nanostructures. , CRC Press. 341-360 (2014).
  22. Kulkarni, C. V. Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes. 12, Academic Press. 237-272 (2010).
  23. Landau, E. M., Navarro, J. V. US Pat. , US2001/025791A1 (2001).
  24. Kulkarni, C., Belsare, N., Lele, A. Studies on shrikhand rheology. J. Food Eng. 74, 169-177 (2006).
  25. Mezzenga, R., Schurtenberger, P., Burbidge, A., Michel, M. Understanding foods as soft materials. Nature Mater. 4, 729-740 (2005).
  26. Ubbink, J., Burbidge, A., Mezzenga, R. Food structure and functionality: a soft matter perspective. Soft Matter. 4, 1569-1581 (2008).
  27. Dong, Y. D., Larson, I., Hanley, T., Boyd, B. J. Bulk and dispersed aqueous phase behavior of phytantriol: effect of vitamin E acetate and F127 polymer on liquid crystal nanostructure. Langmuir. 22, 9512-9518 (2006).
  28. Yaghmur, A., Glatter, O. Characterization and potential applications of nanostructured aqueous dispersions. Adv. Colloid Interface Sci. 147, 333-342 (2009).
  29. Pardeike, J., Hommoss, A., Müller, R. H. Lipid nanoparticles (SLN, NLC) in cosmetic and pharmaceutical dermal products. Int. J. Pharm. 366, 170-184 (2009).
  30. Yaghmur, A., Rappolt, M., Østergaard, J., Larsen, C., Larsen, S. W. Characterization of bupivacaine-loaded formulations based on liquid crystalline phases and microemulsions: the effect of lipid composition. Langmuir. 28, 2881-2889 (2012).
  31. Singh, H., Ye, A., Horne, D. Structuring food emulsions in the gastrointestinal tract to modify lipid digestion. Prog. Lipid Res. 48, 92-100 (2009).
  32. Angelova, A., Angelov, B., Mutafchieva, R., Lesieur, S., Couvreur, P. Self-Assembled Multicompartment Liquid Crystalline Lipid Carriers for Protein, Peptide, and Nucleic Acid Drug Delivery. Accounts Chem. Res. 44, 147-156 (2011).
  33. Clogston, J., Caffrey, M. Controlling release from the lipidic cubic phase. Amino acids, peptides, proteins and nucleic acids. J. Controlled Release. 107, 97-111 (2005).
  34. Shah, J. C., Sadhale, Y., Chilukuri, D. M. Cubic phase gels as drug delivery systems. Adv. Drug Deliver. Rev. 47, 229-250 (2001).
  35. Boyd, B. J., Whittaker, D. V., Khoo, S. M., Davey, G. Lyotropic liquid crystalline phases formed from glycerate surfactants as sustained release drug delivery systems. Int. J. Pharm. 309, 218-226 (2006).
  36. Drummond, C. J., Fong, C. Surfactant self-assembly objects as novel drug delivery vehicles. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 4, 449-456 (1999).
  37. Zhao, X. Y., Zhang, J., Zheng, L. Q., Li, D. H. Studies of cubosomes as a sustained drug delivery system. J. Dispersion Sci. Technol. 25, 795-799 (2004).
  38. Malmsten, M. Phase transformations in self-assembly systems for drug delivery applications. J. Dispersion Sci. Technol. 28, 63-72 (2007).
  39. Sadhale, Y., Shah, J. C. Stabilization of insulin against agitation-induced aggregation by the GMO cubic phase gel. Int. J. Pharm. 191, 51-64 (1999).
  40. Amar-Yuli, I., Azulay, D., Mishraki, T., Aserin, A., Garti, N. The role of glycerol and phosphatidylcholine in solubilizing and enhancing insulin stability in reverse hexagonal mesophases. J. Colloid Interface Sci. 364, 379-387 (2011).
  41. Rappolt, M. Advances in planar lipid bilayers and liposomes. Leitmannova Liu, A. 5, Elsevier Inc. Amsterdam. 253-283 (2006).
  42. Rappolt, M., Cacho-Nerin, F., Morello, C., Yaghmur, A. How the chain configuration governs the packing of inverted micelles in the cubic Fd 3 m-phase. Soft Matter. 9, 6291-6300 (2013).
  43. Kulkarni, C. V., Wachter, W., Iglesias-Salto, G., Engelskirchen, S., Ahualli, S. Monoolein: a magic lipid? Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 3004-3021 (2011).
  44. Yaghmur, A., de Campo, L., Sagalowicz, L., Leser, M. E., Glatter, O. Emulsified Microemulsions and Oil-Containing Liquid Crystalline Phases. Langmuir. 21, 569-577 (2005).
  45. Kulkarni, C. V., Glatter, O. Ch. 6. Self-Assembled Supramolecular Architectures: Lyotropic Liquid Crystals.Surface and Interfacial Chemistry. Nissim, G. , John Wiley & Sons, Inc. (2012).
  46. Salonen, A., Muller, F. O., Glatter, O. Internally Self-Assembled Submicrometer Emulsions Stabilized by Spherical Nanocolloids: Finding the Free Nanoparticles in the Aqueous Continuous Phase. Langmuir. 26, 7981-7987 (2010).
  47. Guillot, S., Bergaya, F., de Azevedo, C., Warmont, F., Tranchant, J. F. Internally structured pickering emulsions stabilized by clay mineral particles. J. Colloid Interface Sci. 333, 563-569 (2009).
  48. Muller, F., Salonen, A., Glatter, O. Monoglyceride-based cubosomes stabilized by Laponite: Separating the effects of stabilizer, pH and temperature. Colloids Surf., A. 358, 50-56 (2010).
  49. Salonen, A., Muller, F. O., Glatter, O. Dispersions of Internally Liquid Crystalline Systems Stabilized by Charged Disklike Particles as Pickering Emulsions: Basic Properties and Time-Resolved. Langmuir. 24, 5306-5314 (2008).
  50. Gaunt, N. P., Patil-Sen, Y., Baker, M. J., Kulkarni, C. V. Carbon nanotubes for stabilization of nanostructured lipid particles. Nanoscale. 7, 1090-1095 (2015).
  51. Pickerings, S. U. Emulsions. J. Chem. Soc. 91, (2001).
  52. Ramsden, W. Separation of Solids in the Surface-Layers of Solutions and 'Suspensions' (Observations on Surface-Membranes, Bubbles, Emulsions, and Mechanical Coagulation). -- Preliminary Account. Proceedings of the Royal Society of London. 72, 156-164 (1903).
  53. Lin, Y., et al. Advances toward bioapplications of carbon nanotubes. J. Mater. Chem. 14, 527-541 (2004).
  54. Saito, N., et al. Safe Clinical Use of Carbon Nanotubes as Innovative Biomaterials. Chem. Rev. 114, 6040-6079 (2014).
  55. Pulskamp, K., Diabate, S., Krug, H. F. Carbon nanotubes show no sign of acute toxicity but induce intracellular reactive oxygen species in dependence on contaminants. Toxicol. Lett. 168, 58-74 (2007).
  56. Smart, S. K., Cassady, A. I., Lu, G. Q., Martin, D. J. The biocompatibility of carbon nanotubes. Carbon. 44, 1034-1047 (2006).
  57. Colvin, V. L. The potential environmental impact of engineered nanomaterials. Nat. Biotechnol. 21, 1166-1170 (2003).
  58. Firme, C. P., Bandaru, P. R. Toxicity issues in the application of carbon nanotubes to biological systems. Nanomed-Nanotechnol. 6, 245-256 (2010).
  59. Haddon, R. C. Carbon nanotubes. Accounts Chem. Res. 35, 997-997 (2002).
  60. Kapralov, A. A., et al. Adsorption of Surfactant Lipids by Single-Walled Carbon Nanotubes in Mouse Lung upon Pharyngeal Aspiration. Acs Nano. 6, 4147-4156 (2012).
  61. Wallace, E. J., Mark, S. P. S. Carbon nanotube self-assembly with lipids and detergent: a molecular dynamics study. Nanotechnology. 20, 045101 (2009).
  62. George, R. B. Chest medicine: essentials of pulmonary and critical care medicine. Lippincott Williams & Wilkins. , (2005).
  63. Monteiro-Riviere, N. A., Nemanich, R. J., Inman, A. O., Wang, Y. Y., Riviere, J. E. Multi-walled carbon nanotube interactions with human epidermal keratinocytes. Toxicol. Lett. 155, 377-384 (2005).
  64. Shvedova, A., et al. Exposure to carbon nanotube material: assessment of nanotube cytotoxicity using human keratinocyte cells. J. Toxicol. Env. Heal. A. 66, 1909-1926 (2003).
  65. Jia, G., et al. Cytotoxicity of carbon nanomaterials: single-wall nanotube, multi-wall nanotube, and fullerene. Environ. Sci. Technol. 39, 1378-1383 (2005).
  66. Sato, Y., et al. Influence of length on cytotoxicity of multi-walled carbon nanotubes against human acute monocytic leukemia cell line THP-1 in vitro and subcutaneous tissue of rats in vivo. Mol. BioSyst. 1, 176-182 (2005).
  67. Bottini, M., et al. Multi-walled carbon nanotubes induce T lymphocyte apoptosis. Toxicol. Lett. 160, 121-126 (2006).
  68. Cui, D., Tian, F., Ozkan, C. S., Wang, M., Gao, H. Effect of single wall carbon nanotubes on human HEK293 cells. Toxicol. Lett. 155, 73-85 (2005).
  69. Huang, T., Toraya, H., Blanton, T., Wu, Y. X-ray powder diffraction analysis of silver behenate, a possible low-angle diffraction standard. J. Appl. Crystallogr. 26, 180-184 (1993).
  70. Bokobza, L., Zhang, J. Raman spectroscopic characterization of multiwall carbon nanotubes and of composites. Express Polym. Lett. 6, 601-608 (2012).
  71. Zhao, Q., Wagner, H. D. Raman spectroscopy of carbon-nanotube-based composites. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A -Math. Phys. Eng. Sci. 362, 2407-2424 (2004).
  72. Douroumis, D., Fatouros, D. G., Bouropoulos, N., Papagelis, K., Tasis, D. Colloidal stability of carbon nanotubes in an aqueous dispersion of phospholipid. Int. J. Nanomed. 2, 761-766 (2007).
  73. Worthington, R. J., Melander, C. Combination approaches to combat multidrug-resistant bacteria. Trends Biotechnol. 31, 177-184 (2013).

Tags

रसायन विज्ञान अंक 108 कार्बन नैनोट्यूब लिपिड nanostructures लिपिड आत्म विधानसभा nanostructured लिपिड कणों पिकरिंग पायस हे / डब्ल्यू पायस संकर प्रणाली biocompatibility दवा वितरण nanocarriers कोटिंग कार्बन नैनोट्यूब
आंतरिक रूप से आत्म इकट्ठे लिपिड कण की सतही तैयारी कार्बन नैनोट्यूब द्वारा स्थिर
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Patil-Sen, Y., Sadeghpour, A.,More

Patil-Sen, Y., Sadeghpour, A., Rappolt, M., Kulkarni, C. V. Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes. J. Vis. Exp. (108), e53489, doi:10.3791/53489 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter