Waiting
Login processing...

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

Chemistry

التجميعي للرقابة وتتبع الإسفار بولي الموحد عالية ( Published: September 8, 2016 doi: 10.3791/54419
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Institute of Physical Chemistry, RWTH Aachen University

Summary

وتنص غير أثار-البلمرة هطول نهج النماذج قابلة للتكرار السريع لتركيب المحفزات الحساسة بولي (N -isopropylacrylamide) microgels من توزيع حجم الضيق. في هذا التوليف البروتوكول، وقد أثبت ضوء توصيف نثر واحدة تتبع الجسيمات مضان من هذه microgels في إعداد المجهر واسعة المجال.

Abstract

المحفزات التي تراعي بولي (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels دينا مختلف التطبيقات العملية المستقبلية ويستخدم في البحوث الأساسية. في هذا العمل، ونحن نستخدم جسيم واحد تتبع microgels PNIPAM fluorescently المسمى كنموذج لحجم ضبط microgel عن طريق إجراء هطول البلمرة السريع غير أثار. هذا النهج هو مناسب تماما لالنماذج التراكيب رد فعل الجديدة والظروف أو التطبيقات التي لا تتطلب كميات كبيرة من المنتجات. وفيما يلي تفصيل التوليف Microgel، وحجم الجسيمات وتحديد هيكل التي كتبها ثابتة وديناميكية تشتت الضوء في البروتوكول. وتبين أن إضافة comonomers وظيفي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على التنوي الجسيمات والهيكل. تتبع جسيم واحد من مضان المجهر واسعة المجال يسمح لإجراء تحقيق في نشر microgels التتبع وصفت في مصفوفة مركزة من microgels غير المسمى، ونظام لم يتم التحقيق بسهولة من قبلوسائل أخرى مثل تشتت الضوء الديناميكي.

Introduction

جذبت المحفزات التي تراعي بولي (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels 1،2 باهتمام مستمر على مدى العقدين الماضيين بسبب إمكاناتهم في مختلف التطبيقات الذكية. وتشمل حالات الاستخدام أظهرت مثبتات للتحويل مستحلب 3-8، microlenses 9 ركائز الثقافة خلية لخلية حصاد السهل 10،11، وناقلات الذكية لانخفاض المركبات ذات الوزن الجزيئي وغيرها من الطب الحيوي يستخدم 12. من وجهة نظر البحوث الأساسية للعرض وقد أثبتت هذه الجسيمات أن تكون مفيدة للتحقيق في موضوعات مثل التفاعلات الغروية 13-15 والتفاعلات البوليمر المذيبات 16-18.

الاستخدام الناجح للmicrogels PNIPAM ومشتقاتها في أي تطبيق معين عادة ما يتطلب المعرفة على حجم الجسيمات يعني وعرض توزيع حجم الجسيمات. لتفسير الصحيح للنتائج التجريبية التي تنطوي على PNIPAM الصغيرةالمواد الهلامية، وهيكل الجسيمات، التي يمكن أن تتأثر comonomers وظيفية، يجب أن يكون معروفا. ثابتة وديناميكية تشتت الضوء (DLS وسلس، على التوالي) هي مناسبة فريدة للحصول على هذه المعلومات لأن هذه الأساليب هي سريعة وسهلة نسبيا للاستخدام. وانها تحقق خصائص الجسيمات غير جراحية في البيئة الأصلية الخاصة بهم (التشتت). دائرة الأراضي والمساحة وSLS أيضا بجمع البيانات من عدد كبير من الجزيئات تجنب التحيز الناشئة عن أحجام عينة صغيرة، نموذجية لأساليب الفحص المجهري. ولذلك، فإن الهدف الأول من هذا العمل هو تقديم الممارسات الجيدة فيما يتعلق تشتت الضوء للممارسين جديد لتوصيف الغروية.

عادة، ويتم ترسيب البلمرة في نطاق المختبر وإيجاد ظروف التفاعل المناسبة لخصائص الجسيمات محددة يمكن أن يكون شاقة وتتطلب الكثير من التكرار من التوليف. وعلى النقيض من التوليف دفعة كبيرة، غير أثار البلمرة هطول 19،20 هي عالإجراء APID الذي دفعات من مختلف تكوين المواد المتفاعلة يمكن بلمرة جزيئات ذات العوائد في وقت واحد من توزيع حجم الضيق. البلمرة في وقت واحد يقلل من التباين التجريبية وإخراج كبيرة يعني أن ظروف التفاعل الصحيحة يمكن العثور بسرعة لرفع مستوى رد الفعل. وبالتالي، هدفنا الثاني هو للتدليل على فائدة غير أثار البلمرة هطول الأمطار في النماذج والتطبيقات التي لا تتطلب كمية كبيرة من المنتج.

جوانب مختلفة من التوليف وتوصيف معا في المثال تطبيق فلوري المسمى microgels PNIPAM في مجال البحوث التفاعل الغروية. هنا نستخدم عالية الدقة تتبع جسيم واحد للتحقيق في نشر microgels التتبع وصفت في تشتت microgels مصفوفة ليس لها علامة على نطاق وتركيز مصفوفة واسعة وحل تأثير قفص في تشتت الغروية المركزة. المجهر مضان واسعة المجال تناسب جيد FOص هذا الغرض لأنها يمكن أن تميز سلوك معين من جزيئات قليلة التتبع بين عدد كبير من الأنواع المصفوفة قد تكون مختلفة. هذا هو على النقيض من التقنيات مثل دائرة الأراضي والمساحة، SLS والريولوجيا، التي تقيس خصائص متوسط ​​مجموعة من أنظمة، وبالتالي لا يمكن حل سلوك عدد قليل من الجسيمات التحقيق في منظومة واسعة. وعلاوة على ذلك، في هذا المثال معينة لا يمكن أن تستخدم أساليب تشتت الضوء التقليدية أيضا بسبب تركيز الجسيمات عالية، الأمر الذي يؤدي إلى تشتت متعددة القوي إبطال أي تحليل قياسي. استخدام التجهيز الآلي للبيانات والأساليب الإحصائية تمكين تحليل السلوك العام للنظام أيضا لتتبع جسيم واحد، عندما بلغ متوسط ​​على أحجام عينة كبيرة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Microgel التجميعي

ملاحظة: -isopropylacrylamide N (NIPAM) تم بلورته من ن الهكسان. استخدمت الكواشف الأخرى كما وردت.

  1. تجميع الدفعة التقليدي للبولي (NIPAM) Microgels مصفوفة
    1. حل 1.8 غرام NIPAM و 24 ملغم N، N '-bisacrylamide (BIS) في 245 مل تصفيتها (0.2 ميكرون مجدد السليلوز (RC) غشاء فلتر) وضعف المياه المقطرة في 500 مل ثلاث الرقبة قارورة أسفل جولة مجهزة المكثف الراجع، النمام والحاجز المطاطي.
    2. إدراج مقياس الحرارة وإبرة 120 مم للمدخلات النيتروجين من خلال الحاجز.
    3. الحرارة الحل إلى 60 درجة مئوية، مع التحريك. ينزع الأكسجين الحل عن طريق تطهير مع النيتروجين لمدة 40 دقيقة.
    4. في وقت واحد يعد حل البادئ من 155 ملغ بيرسلفات البوتاسيوم (شرطة كوسوفو) في 5 مل تصفية الماء المقطر المزدوج وفقاعة الحل مع النيتروجين لإزالة الأكسجين.
    5. نقل كاملة 5 مل شرطة كوسوفو الصورةolution في حقنة النيتروجين غسلها مجهزة إبرة 120 ملم.
    6. رفع إبرة النيتروجين فوق مستوى الحل في قارورة ثلاثة الرقبة وإضافة محلول شرطة كوسوفو بسرعة من خلال الحاجز المطاطي في المفاعل.
    7. السماح للبلمرة المضي قدما لمدة 1 ساعة تحت تدفق النيتروجين والتحريك البطيء عند 60 درجة مئوية.
    8. استخدام القمع ورقة الترشيح بوخنر لتصفية محلول التفاعل الحار من أجل التخلص من المجاميع الكبيرة. السماح للتشتت ليبرد.
    9. الطرد المركزي وredisperse تشتت ثلاث مرات لمدة 40 دقيقة على 257000 x ج وأخيرا redisperse الرواسب في الحد الأدنى من كمية قابلة للحياة من الماء المقطر مزدوجة. عادة هذا هو 2-4 مل.
    10. يجفد تشتت لتخزين.
  2. غير أثار-توليف للبولي (NIPAM) Microgels Fluorescently إعتبر
    1. تزن 257.7 NIPAM ملغ، 3.5 ملغ بنك التسويات الدولية، و 1.5 ملغ methacryloxyethyl thiocarbamoyl رودامين ب (صبغة) في وعاء زجاجي وإضافة 10 مل من التقطير المزدوج تصفيتهاإد المياه.
    2. Ultrasonicate الحل صبغ مونومر لمدة 15 دقيقة إلى حل الصبغة في الماء.
    3. إعداد نفس الحل دون الصبغة في وعاء زجاجي منفصلة.
    4. إعداد التخفيفات مختلفة من حل مونومر مع الصبغة باستخدام حل مونومر بدون صبغ للحصول على سلسلة تركيز مع تركيز الصبغة المختلفة. في هذا العمل، واستخدام الصبغة في نطاق تركيز 0،02-،1 مليمول / لتر.
    5. حل 8.4 ملغ شرطة كوسوفو في 10 مل تصفية الماء المقطر المزدوج من أجل الحصول على حل البادئ.
    6. نقل 0.5 مل من سلسلة تركيز و 0.5 مل من محلول شرطة كوسوفو لاختبار أنابيب بقطر 10 مم للحصول على حلول رد فعل النهائية وختم لهم مع الحاجز المطاطي.
    7. تسخين حمام الزيت في وعاء زجاج مزدوج الجدران متصلة دائري التدفئة إلى 63 درجة مئوية.
    8. Deoxygenize الحلول رد فعل من جانب تطهير مع النيتروجين من خلال 120 الإبر ملم لمدة 20 دقيقة.
    9. إدراج الأنابيب إلى بالعربيةloating منصة وتزج منصة في حمام الزيت المسخن مسبقا. ضبط درجة الحرارة إلى 60 درجة مئوية. ارتفاع درجة الحرارة في البداية في الحمام ضرورية كما بارد الحلول درجة حرارة الغرفة أسفل الحمام. لارتفاع الدقة حجم الجسيمات ضبط التحكم في درجة الحرارة خلال رد الفعل الأولي يجب أن تكون صارمة، وعادة ± 0.1 درجة مئوية.
    10. دع رد فعل المضي قدما لوقت مناسب. عادة 1 ساعة بما فيه الكفاية.
    11. نقل أنابيب رد فعل سريعا إلى الفرن على 60 درجة مئوية، ووضع قطرة واحدة من تشتت الساخن إلى 10 مل تصفية الماء المقطر مزدوج مسخن على حجم PNIPAM درجة الحرارة المرحلة الانتقالية (VPTT، 32 -34 ° C) 1، لتوصيف DLS في الدولة المنهارة.
    12. ترك بقية من التفرق يبرد إلى درجة حرارة الغرفة ونقلها إلى أنابيب الطرد المركزي.
    13. أجهزة الطرد المركزي في حل ثلاث مرات لمدة 40 دقيقة على 257000 x ج وتمييع microgels أخيرا في 2 مل تصفيتها مزدوج الماء المقطر FOاستخدام ص كجسيمات التتبع.

2. ضوء التشتت توصيف

  1. تحديد الهيدروديناميكية الشعاع في دولة منهارة من الإنارة الديناميكي نثر
    1. غسل cuvettes والأواني الزجاجية مع بخار الأسيتون.
    2. الحرارة 10 مل من المصفاة (على سبيل المثال، 200 نانومتر أو أصغر مرشح RC) الماء المقطر المزدوج على PNIPAM VPTT.
    3. نقل قطرة من تشتت الساخن إلى الماء المصفى باستخدام إبرة ما قبل ساخنة (0.9 × 40 ملم) وحقنة (1 مل).
    4. تهدئة DLS مقياس الزوايا حمام مباراة المؤشر إلى 50 درجة مئوية، ونقل العينة إلى الصك دون السماح ليبرد.
    5. العثور على أكبر زاوية التشتت حيث كثافة المنتشرة كافية للحصول على correlogram عن طريق إجراء قياسات الاختبار.
      1. إدراج عينة كوفيت (10 مم أنبوب قطره الزجاج مع 1 مل من تشتت الجسيمات). نقل ذراع كاشف لزاوية نثر صغيرة (هنا 30 °).
      2. تحقق من ملف شعاع FOص نثر متعددة: لا توهج حول شعاع الأساسي، لا نثر متعددة، الخ تحقق من صحة نطاق العد هو مناسبة لقياس بأقل زاوية التشتت (تقريبا بين 30 و 600 هرتز، وأعلى الزاوية اليمنى من نافذة البرنامج.)
      3. نقل الذراع مقياس الزوايا لأعلى زاوية التشتت (اختيار 120 ° هنا). تأكد من أن معدل العد لا يزال مرتفعا بما يكفي لقياس (بين كيلوهرتز 30 و 600). إذا كانت كثافة منخفضة جدا، حرك ذراع لخفض نثر زاوية.
    6. تحقق شعاع البصر من خلال الزجاج حمام التولوين بأقل زاوية التشتت، إذا لوحظ توهج حول شعاع الحادث نثر متعددة تأخذ مكان. في هذه الحالة، والحد من كثافة الليزر أو استخدام تخفيف العالي.
    7. الحصول على 20 correlograms بين الحد الأدنى والحد الأقصى لزاوية التشتت (على سبيل المثال، 30 ° - 140 °) مع الحد الأدنى من الوقت الاستحواذ على 60 ثانية. زيادة اكتساب الوقت لضعف كثافة زوايا تشتت كبيرةاذا كان ضروري.
  2. تحليل بيانات 37
    1. حساب نثر المقادير متجه لزاوية التشتت وفقا ل المعادلة 2 حيث n هو معامل الانكسار من تشتت، المعادلة 3 الطول الموجي لليزر في فراغ و المعادلة 4 زاوية التشتت.
    2. في حالة يوفر البرنامج قياس وظيفة شدة ارتباط المعادلة 5 ، تحويله إلى الكهربائية وظيفة ارتباط الحقل مكافئ 6 بالنسبة الى مكافئ 7 . معامل مكافئ 8 هي المعلمة مفيدة رتيبا ذات الصلة لدرجة التماسك المكاني للاوفه الضوء المتناثرةص المنطقة كاشف.
    3. لتحليل cumulant على correlograms، أي تناسب الدرجة الثانية متعدد الحدود إلى لوغاريتم كل وظيفة ارتباط الحقل الكهربائي المعادلة 9 من المربعات الخطية. مكافئ 8 كما يبدو اعتراض لائقا وقيمته بالضبط هو غير مهم بالنسبة لتحليل البيانات. تقييد يصلح لقيمة τ الوقت الضائع ذات مغزى، على سبيل المثال، حتى أن السعة العلاقة هي 10-20٪ من الحد الأقصى للسعة. معامل للمصطلح الدرجة الأولى هو معدل تسوس يعني من وظيفة الارتباط، مكافئ 10 .
    4. العثور على القيمة الأكثر احتمالا للمعامل الانتشار متوسط مكافئ 11 من الجزيئات التي المربعات الخطية احتواءه على مكافئ 12 . إذامكافئ 10 ضد مكافئ 13 لا يبدو الخطية وتذهب من خلال الأصل في الخطأ، وتوزيع حجم الجسيمات وسيتم تحديد نصف قطر واسع والهيدروديناميكية سيئة.
    5. حساب نصف قطر الهيدروديناميكية نفسه من العلاقة ستوكس آينشتاين مكافئ 14 ، حيث مكافئ 15 هو معامل بولتزمان، مكافئ 16 درجة الحرارة المطلقة و مكافئ 17 اللزوجة من التشتت في مكافئ 16 . نشر الانحراف المعياري مكافئ 11 إلى مكافئ 18 .
    6. الجسيمات هيكل تحديد كتبها ثابت تشتت الضوء
      1. غسل cuvettes والأواني الزجاجية مع بخار الأسيتون. استخدام 20 ملم قطر أو cuvettes أكبر للحد من تأثير عدسة أسطواني.
      2. فلتر (RC 200 نانومتر مرشح أو أصغر) حوالي 20 مل من الماء المقطر المزدوج إلى قارورة زجاجية ونقل قطرة من تشتت تنقيته إلى القارورة. غسل فلتر مع 10 مل من الماء قبل استخدامه لإعداد نموذج لإزالة الشوائب المتبقية من عملية التصنيع.
      3. تحقق عينة من أي مصدر الإضاءة المحيطة. إذا لوحظ ونه الازرق، ومن المرجح أن تكون مركزة جدا العينة. تمييع وفقا لذلك.
      4. إعداد عينة المياه الخلفية عن طريق تنظيف كفيت عدة مرات مع الماء المصفى ومن ثم ملء تصل إلى حجم العينة المناسب، اعتمادا على كفيت وموقف الليزر في الصك. يجب أن تمر الليزر من خلال عينة من دون أن ينكسر من الغضروف المفصلي.
      5. معايرة instrumوالأنف والحنجرة باستخدام عينة التولوين.
      6. قياس نثر المياه (الخلفية) في جميع أنحاء مجموعة الزاوي المتاحة.
      7. قياس كثافة نثر من العينة في جميع أنحاء مجموعة الزاوي المتاحة ويفضل في عدة موجات. نمط نثر تطبيع لشدة تبعثر إلى الأمام كما هو معروف في شكل عامل.
      8. إذا كان من المعروف هيكل الجسيمات، استخدام تعبير النموذج الملائم لحساب تناسب العالمي على مجموعات البيانات المقاسة عند أطوال موجية مختلفة.
      9. للمجهول استخدام هيكل الجسيمات قننت مباشرة (مثل FitIt! 33) أو معكوس غير مباشر أعم تحويل فورييه 21،22 روتين بالتزامن مع deconvolution وظيفة التوزيع المسافة الزوج (فقط للجسيمات كروية) 23،24 لتصنيف تقريبي من الجسيمات اكتب.
      10. في حالة توفر روتين المناسب أو انعكاس تقدير وظيفة الجسيمات التوزيع دائرة نصف قطرها، وحساب التشتت المتعددمؤشر (الانحراف المعياري للتوزيع مقسوما معدلها).

    3. تتبع الجسيمات كل حقل واسع الإسفار المجهر

    ملاحظة: الراسم ومصفوفة الجسيمات من 465 ± 7 نانومتر و 405 نانومتر ± 7 أنصاف أقطار الهيدروديناميكية عند 20 درجة مئوية، على التوالي، واستخدمت لتتبع الجسيمات.

    1. إعداد عينة
      1. إعداد المركز تشتت مصفوفة microgel التي كتبها redispersing كمية معروفة من microgel الخالي من الملصقات مجفف بالتجميد إلى كمية معروفة من الماء المقطر مزدوجة. إضافة كمية صغيرة من جزيئات التتبع المسمى.
      2. تأكيد التركيز المناسب التتبع microgel في المجهر. تركيز الأمثل هو حل وسط بين عمليات الاستحواذ في وقت واحد من أكبر عدد ممكن من المسارات، في حين وجود تركيز التتبع منخفضة بما فيه الكفاية بحيث احتمال أن مسارات التتبع الجسيمات تعبر خلال اقتناء لا يكاد يذكر.
      3. إعداد التفرق المركزة عن طريق تبخيرالمياه في الفرن. تحديد تركيز الوزن بمقارنة وزن التشتت إلى الوزن الأصلي للعينة قبل التبخر.
    2. اقتناء وتحليل البيانات
      1. استخدام العدسة الشيئية المناسبة من التكبير المطلوب وفتحة لالإثارة للاستشفاف وجمع مضان في وقت واحد من العينة. في هذا العمل، واستخدام 100X / 1.3 NA الغمر النفط العدسة الشيئية.
      2. مكان الغرفة الرطوبة على طاولة س ع ص بيزو، التي تنسجم مع المجهر التجاري.
      3. لمنع عينة من التجفيف، ووضع البلازما تنظيف غطاء الانزلاق الى غرفة الرطوبة وماصة 10 ميكرولتر من بولي (NIPAM) تشتت التركيز المطلوب على زلة.
      4. اعتمادا على الإثارة وانبعاث أطياف صبغة الفلورسنت، استخدام الليزر مناسبة لإثارة وضبط قوة الليزر بشكل مناسب. يجب أن تكون كثافة منخفضة بما فيه الكفاية لتجنب photobleaching من سريع من الأصباغ، ولكن فيفي الوقت نفسه قوي بما فيه الكفاية لتحديد المواقع بدقة جسيم واحد (أنظر أدناه). في هذا العمل، واستخدام 561 نانومتر الصمام الثنائي ضخ ليزر الحالة الصلبة والحفاظ على الليزر ثابت السلطة في 16 ميغاواط (حوالي 0.5 كيلو واط سم -2 في العينة) لجميع القياسات.
      5. للحصول متجانسة عينة الإضاءة، واستخدام الإعداد الإضاءة حاسم هو موضح هنا. لهذا، زوجين الليزر في الألياف متعددة (NA 0.22 ± 0.02، 0.6 مم الأساسية)، يهز الألياف باستخدام vortexer من أجل زمنيا متوسط ​​من بقع الليزر، ومشروع الألياف تنتهي في الطائرة عينة.
      6. معايرة المسافة ض من انعكاس الخلفي من انزلاق الغطاء وتركز عدة ميكرومتر في العينة عن طريق تحريك الهدف ارتفاعا طفيفا وإصلاح ض الموقف باستخدام ض المعوض. هذا يتجنب أي آثار التفاعل مع ساترة.
      7. ضبط المعلمات كاشف، مثل وقت التعرض، إلى قوة إشارة مضان. في هذه الحالة، استخدم كاميرا EMCCDمع مرور الوقت تعرض 0.1 ثانية، والإلكترون الوضع وكسب 50 تتضاعف.
      8. اكتساب العديد من الأفلام مع عدد مناسب من الإطارات للحصول على الفارق الزمني الكافي لحساب تشريد مربع متوسط ​​من microgels في مناطق مختلفة من العينة. في هذا العمل، واستخدام أرقام الإطار الاستحواذ على 500 أو 1000 الإطارات.
      9. تحليل البيانات عن طريق وضع جزيئات في كل الإطار باستخدام جاوس تركيب 25 واستخدام تتبع خوارزمية الجسيمات المناسب 26 للحصول على النزوح مربع متوسط ​​27 احسب يعني القيم والانحراف المعياري عن طريق حساب متوسط ​​على جميع المسارات في كل الأفلام. حساب الفارق الزمني الطويل معاملات نشر من قبل الانحدار الخطي من مكافئ 19 ، أين مكافئ 20 هو النزوح مربع نفسه، D معامل الانتشار يعني وτ الوقت تأخر.
      10. ESTآي ميت في γ المعلمة الشذوذ من معادلة الانتشار الشاذة مكافئ 21 عن طريق تحويل البيانات إلى مقياس لوغاريتمي، مما أسفر عن مكافئ 22 . المعلمة الشذوذ مكافئ 23 وتعطى من قبل مشتق من هذه المؤامرة. ويمكن تقدير مشتق من الفروق المحدودة من نقاط البيانات، أو تركيب نقاط البيانات بواسطة وظائف متعدد الحدود والتفريق تحليليا. تحديد درجة كافية من وظائف تناسب كثيرات الحدود من قبل المتهم بالتآمر في مخلفات صالح والقاعدة المتبقية لزيادة ترتيب متعدد الحدود.
      11. كرر نفس الإجراء لتركيزات مختلفة من المصفوفات microgel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويتم تحديد عدد الجسيمات microgel PNIPAM في الدفعة، وبالتالي فإن حجم الجسيمات النهائي في رد فعل في وقت مبكر خلال المرحلة التنوي 20 مسعور شارك في مونومر methacryloxyethyl صبغ thiocarbamoyl رودامين B يؤثر على التنوي عن طريق الحد من كثافة عدد الجسيمات في دفعة واحدة. يمكن أن ينظر إلى انخفاض في تركيز الجسيمات لمدة تركيزات مختلفة NIPAM الأولية مع زيادة في حجم الجسيمات النهائي يعني في الدولة المنهارة مع زيادة تركيز الصبغة، كما هو موضح في الشكل رقم 1، ويمكن أن تعزى هذه الزيادة في حجم لصبغ comonomer مسعور، التي يعزز microgel نوى التجميع في بعض الأحيان رد فعل في وقت مبكر، وخفض تركيز الجسيمات وزيادة حجم الجسيمات النهائي.

نتائج ناجحة measuremen DLSوأظهرت البحوث السابقة في الشكل (2). وبالنسبة للستة أصغر حجم الجسيمات النهائي دفعات الاعتماد خطية من معدل تسوس متوسط ​​Γ 2 في ف 2 وصفر التقاطع y في الخطأ تشير إلى أن توزيع حجم الجسيمات لهذه دفعات ضيقة نسبيا وبئر ويمكن الحصول على تقدير -defined لمعامل الانتشار يعني من المنحدر من نوبة خطي يبين الشكل 3 نتيجة أكثر تعقيدا من اثنين من أكبر حجم دفعات، حيث Γ 2 ينحرف عن السلوك الخطي في نطاق ف المتوسط. اللاخطية تنبع من الحد الأدنى عامل الشكل (الزاوي نمط نثر) والذي يتزامن مع هذه القيم ف. 28 وظاهرة في السؤال يمكن ملاحظتها للجسيمات ذات أبعاد مماثلة للالطول الموجي للأشعة الليزر الحادث وحتى التوزيع المعتدل حجم الجسيمات عرض. تحديد معامل الانتشار في هذا ف الشكل 3، Γ 2 يعكس السلوك يعني مرة أخرى في ارتفاع ف، حيث تساهم كل كسور حجم الجسيمات أكثر بالتساوي على مجموع المنتشرة كثافة. وهناك طريقة واضحة للحصول على تقدير معقول لمعامل متوسط ​​الانتشار هو استبعاد المتوسطة Γ 2 القيم من نوبة الخطي. إذا عرفت شكل عاملا من الجزيئات، وهي طريقة تركيب أكثر تفصيلا يمكن استخدام 28.

تحديد حجم الهيدروديناميكية في الدولة المنهارة دون السماح للعينات يبرد تحت PNIPAM VPTT يضمن أن جزء سول غير تبلور-لم منفصلة من الجسيمات. وبالتالي فإن حجم في الدولة المنهارة يعكس حجم وعدد الجزيئات خلال البلمرة، وهو أمر مهم إذا كان fundamويجري التحقيق خصائص ental من البلمرة هطول الأمطار 20. كما يوفر الحجم في دولة منهارة كمية جيدة لمقارنة المعلمات رد فعل مختلفة، لأنها مستقلة عن خصائص تورم وجزء من البوليمر غير تبلور في الجسيمات التي تخضع لرقابة كمية من عبر رابط في خليط مونومر. أصغر حجم وأعلى النقيض نثر في الدولة المنهارة أيضا تسهيل توصيف DLS.

وأظهرت بيانات ثابتة تشتت الضوء المقاسة في موجتين من 642 نانومتر و 404 نانومتر للجسيمات المصفوفة والتتبع في الشكل (4) الفحص البصري من أنماط تشتت الزاوية يكشف أن جزيئات تعرف جيدا: التذبذبات متميزة متعددة نموذجية للجسيمات كروية في جميع أنحاء يشير ف التشتت المتعدد ضيق، في هذه الحالة 7٪ و 6٪ للالتتبع ومصفوفة microgels، على التوالي. ب السلسehavior في ف منخفض يشير إلى أن عينات مخففة بما فيه الكفاية ولا الجسيمات تجميع كبير موجود. ويمكن أن تعزى الزيادة في كثافة المنتشرة في ف المدقع الى تشتت بسبب الجزء الخلفي ينعكس شعاع من الجدار كفيت الداخلي. قلب من العوامل شكل جزيئات مصفوفة تأكيد هيكل microgel نموذجي 29 مع نواة كثيفة وشعاعيا المتحللة الشخصي الكثافة الناتجة من عبر رابط حركية البلمرة 30 (انظر الشكل). يظهر خط متقطع في شكل عاملا من المجال الصعب الإشارة بنفس نصف القطر المتوسط ​​من الدوران كما في جزيئات المصفوفة. عامل الشكل التجريبي يتحلل بشكل أسرع مع ف من الصعب على شكل عاملا المجال، الذي هو الحال بالنسبة للجسيمات مع سطح غامض. في المقابل، الجسيمات التتبع يحمل هيكل microgel غير تقليدية. ويمكن ملاحظة ذلك أيضا من الإشارة الصعب شكل عاملا المجال، مما يدل على ان عامل الشكل التجريبي يفعل في البداية لاتسوس أسرع من المرجع. هذه النتيجة تبين أن دمج جزيئات الصبغة لmicrogels يمكن أن تؤثر على هيكلها، والتي يجب أخذها في الاعتبار في تفسير النتائج.

التوحيد عالية من جزيئات المركب هو من مصلحة كبيرة لدراسات نشرها في كسور حجم حول درجة حرارة التحول الزجاجي من أجل تحديد دقيق لسلوك تطور في هذا النظام 13، وذلك لمقارنة الجزيئات الصلبة 31. وبالتالي، جزء انخفاض microgels المسمى كانت مختلطة مع microgel غير المسمى ذات الحجم المماثل. يتم عرض الإثارة وانبعاث أطياف الجزيئات صبغ أدرجت microgel جنبا إلى جنب مع الطول الموجي الإثارة والتكوين مرشح المستخدمة في مسار الانبعاثات في الشكل (5). الامتصاصية والحدود القصوى للانبعاثات من methacryloxyethyl thiocarbamoyl رودامين B هي قريبة من الطول الموجي الإثارة ومجموعة جمع مضان،على التوالي، مما يتيح كفاءة التحصيل عالية في إعداد تتبع الجسيمات. ويبين تطور الزمن النزوح مربع متوسط ​​لmicrogels التتبع في تركيزات مختلفة مصفوفة غير المسمى microgel في الشكل 6 والشكل 7 في الخطية ومقياس لوغاريتمي، على التوالي. بتركيزات مصفوفة microgel منخفضة الجسيمات التتبع تنتشر بسرعة. على الرغم من أنها ليست سوى لعدد محدود من إطارات مرئية قبل الخروج من الطائرة التركيز، تقدير جيد إلى حد معقول من نزوح مربع متوسط ​​عنهما ممكن. الزيادة خطية من التشرد مربع يعني مع الوقت تشير السلوك نشر العادي لجميع الأوقات تأخر قياسها. ومع ذلك، لتركيزات microgel قريبة من التحول الزجاجي الغروية، أي 29-36 ملغ / مل، والتطور الزمني للنزوح مربع متوسط ​​يصبح غير الخطية (انظر الشكل 7). يشبه سلوك واحد من الغروية-ميكرون الحجم الجسيمات PMMA كما تنازليribed التي كتبها أسابيع ويتز 31، ويمكن أن تكون ذات صلة تأثير القفص. كما هو مبين في الشكل تخطيطي 10، وهي microgel المسمى في مصفوفة كثيفة يمكن منتشر بدلا بحرية داخل القفص. لهذا السبب، وتشريد مربع متوسط ​​يزيد خطيا في ميلي ثانية القليلة الأولى. لكن، بما أن جزيئات المحاصرين في أقفاص عابرة شكلت من قبل جيرانهم، وإعادة ترتيب الجماعي للmicrogels المحيطة ضروري لmicrogels للتحرك أبعد من ذلك. هذا التأثير قفص تعبر عن نفسها في منحدر ضحل إلى حد ما في مجموعة ثانية من الرقم 7، ويمكن التأكد أيضا عن طريق فحص مسارات الجسيمات في الشكل 9. في بعض الأحيان تأخر قصيرة الجسيمات تهزهز في أقفاصها، من الذي يهرب لمجرد الحصول على المحاصرين مرة أخرى. في بعض الأحيان فارق زمني طويل، يتم استرداد السلوك نشر الخطي. ويمكن تحليل آثار القفص باستخدام نماذج الانتشار الشاذة حيث التطور الزمني لل(ثنائي الأبعاد الكشف) يعني د مربعوأعرب عن isplacement بقانون السلطة في الوقت المناسب: مكافئ 24 أو في شكله لوغاريتمي مكافئ 25 مع المعلمة الشذوذ مكافئ 26 32. لنشر العادي، المعلمة الشذوذ يساوي 1، ويمثل subdiffusion من القيم أدناه 1. يعرض الشكل 8 التطور الزمني للمعلمة الشذوذ تحدد مباشرة من منحدر في سجل-تسجيل مؤامرة الشكل (7). وبالنسبة للتركيز أقل من microgels في دراستنا، المعلمة الشذوذ يساوي أساسا إلى 1. لمرات تأخر مكافئ 27 في مجموعة من عدة ثوان، وعامل ينحرف من 1 نحو قيم أقل. هذا السلوك هو قطعة أثرية يرجع ذلك إلى حقيقة أن محوري (Z-) مجموعة المراقبة في المجال المجهري واسعة يقتصر على عدد قليل من ميكرومتر. وZ- ضيقةمجموعة التحيزات التحليل لنشر سريع على فترات زمنية طويلة لنزع فتيل بسرعة استشفاف بتركيزات منخفضة المصفوفة. عند زيادة تركيز microgel، نجد أن الحد الأدنى للمعلمة الشذوذ يصبح أكثر وضوحا والانتقال إلى نشر العادي ( مكافئ 28 ) يظهر في وقت لاحق. هذا هو مؤشر واضح على تأثير قفص تظهر لأنظمة microgels كثيفة عندما تقترب نظام التحول الزجاجي بهم.

شكل 1
الشكل 1: حجم الجسيمات واحد في الدولة انهارت مع تركيز الصبغة الأولي في دفعة واستخدمت اثنين من تركيزات مختلفة NIPAM الأولية، 57.5 مليمول مارك -3 (الدوائر السوداء) و 28.8 مليمول مارك -3 (المستطيلات الرمادية). وقد استخدم 1 mol-٪ من عبر رابط. كان تركيز شرطة كوسوفو الأولي هي نفسها في جميع الخفافيشالشطرنج في 1.56 مليمول مارك -3. أشرطة الخطأ دلالة على الانحراف المعياري. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: معدل تسوس مع مربع من حجم ناقلات نثر لأصغر أربع دفعات حجم microgel الاعتماد الخطي. مكافئ 29 في ف 2 وصفر اعتراض تشير إلى ضيق توزيع حجم الجسيمات، ويشير إلى أن تقديرات محددة جيدا من معامل الانتشار يعني يمكن أن تحسب من المنحدر من نوبة الخطي. وكانت تركيزات NIPAM 57.5 مليمول مارك -3 (المربعات الحمراء والبرتقالية مقلوب مثلثات) و 28.8 مليمول مارك -3 (بقية رموز). وكانت تركيزات صبغ 0.044 مليمول دم -3 (المربعات الحمراء)، 0.022 مللي مول دسم -3 (مثلثات مقلوبة البرتقال)، 0.088 مللي مول دسم -3 (مثلثات خضراء)، 0.066 مللي مول دسم -3 (معينات السماوي)، 0.044 مللي مول دسم -3 (مثلثات زرقاء داكنة)، و0.022 مليمول مارك -3 (الدوائر الوردي). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
ويتسبب معدل الاضمحلال مع مربع من حجم ناقلات نثر لهما أكبر حجم دفعات السلوك غير الخطية من Γ 2 مع ف 2 في نطاق ف المركزي بالتغيرات في ترجيح كثافة إشارة من كسور مختلفة الحجم: الشكل (3). على مقربة من الحد الأدنى شكل عامل. كان تركيز NIPAM في دفعات كلا 57.5 مليمول DM-3، كانت تركيزات صبغ 0.088 مليمول مارك -3 (الدوائر السوداء) و0.066 مليمول مارك -3 (المثلثات الحمراء). تم استبعاد رموز تلاشى من نوبة الخطي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4: العوامل شكل من أشكال التتبع وصفت وجزيئات مصفوفة غير المسماة لكل من الجسيمات تم قياس شكل عامل في موجتين، 642 نانومتر (نقاط البيانات الأزرق والأحمر الخفيفة) و 404 نانومتر (الأخضر ونقاط البيانات زرقاء داكنة). خطوط الصلبة نوبات العالمية للنانومتر 642 و 404 نانومتر قواعد البيانات. تبين الخطوط المتقطعة العوامل شكل جسيمات المجال إشارة الصعبة مع نفس انصاف الاقطار من الدوران مثل المصفوفة والتتبع الجسيمات (الأخضر البرتقال والخطوط المتقطعة، على التوالي). إدراجات تظهر الجسيمات تطبيعملامح كثافة من جوهر إلى السطح حساب، على سبيل المثال، FitIt! الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5: الإثارة وانبعاث أطياف مضان المسمى الجسيمات microgel يدل الخط الأزرق الإثارة وخط أحمر طيف الانبعاث. خط عمودي الصلب هو الطول الموجي الإثارة. المنطقة المظللة يدل على جمع مضان النطاق الموجي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الشكل 6: يعني يمكن التخلص مربعكانت lacement مع الوقت الضائع للجسيمات التتبع. تركيزات microgel مصفوفة غير المصنفة 15.56 ملغ / مل (يسار)، 22.05 ملغم / لتر، 28.28 ملغم / لتر، 28.67 ملغم / لتر، 30.32 ملغم / لتر، 31.13 ملغ / مل و 35.35 ملغم / مل. نقاط وأشرطة الخطأ دلالة القيم التجريبية والانحراف المعياري، على التوالي. خطوط الصلبة نوبات الخطية لنقاط البيانات. يظهر أقحم مضان مجهرية واسعة المجال من microgels التتبع في 35.35 ملغ / مل تركيز مصفوفة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7: أن يعني تشريد مربع مع ​​الوقت الضائع للجسيمات التتبع في مقياس لوغاريتمي كانت تركيزات microgel مصفوفة غير المصنفة 15.56 ملغ / مل (يسار)، 22.05 ملغم / لتر، 28.28 ملغم / لتر، 28.67 ملغم / لتر، 30.32 ملغم / لتر، 31.13 ملغ / مل و 35.3 5 ملغ / مل. نقاط وأشرطة الخطأ دلالة القيم التجريبية والانحراف المعياري، على التوالي. خطوط الصلبة نوبات متعدد الحدود لنقاط البيانات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

شكل 8
الرقم 8: كانت المعلمات الشذوذ مع الوقت الضائع للجسيمات التتبع تركيزات microgel مصفوفة غير المصنفة 15.56 ملغ / مل (يسار)، 22.05 ملغم / لتر، 28.28 ملغم / لتر، 28.67 ملغم / لتر، 30.32 ملغم / لتر، 31.13 ملغ / مل و 35.35 ملغ / مل. تمثل نقطة المشتقات حسب تقدير الفروق المحدودة و الخطوط المستقيمة حساب تحليلي المشتقات من نوبات متعددة الحدود في الشكل 7. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

e_content "FO: المحافظة على together.within الصفحات =" 1 "> الرقم 9
الرقم 9:. مسارات الجسيمات لمدة 12 microgels التتبع في تشتت مع 35.35 ملغ / تركيز مصفوفة مل تجميع المسارات إلى نتائج النقط المميزة من الجسيمات التتبع في الوقوع في أقفاص عابرة شكلت من قبل جيرانهم الخالي من الملصقات الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 10
الشكل (10): توضيح تخطيطي لنشر التتبع microgel في المركز الخالي من الملصقات تشتت مصفوفة microgel مسار أحمر يدل على الانتشار السريع لاستشفاف داخل أقفاص عابرة (الأزرق بدد خط) التي شكلتها جزيئات المجاورة. مسار الأزرق يدل طويلة تي تأخرلي نشر مكنت من إعادة ترتيب الجماعي للأقفاص عابرة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 11
الرقم 11: لونغ الوقت تأخر معاملات نشر مع تركيز مصفوفة microgel الخالي من الملصقات في تركيز مصفوفة منخفض لا يتأثر نشر من microgels التتبع من قبل جزيئات المصفوفة. مع زيادة تركيز مصفوفة microgel نشر فترة طويلة يبطئ من حيث الحجم لنشر يتطلب إعادة ترتيب الجماعي للأقفاص عابرة، حيث محاصرون في استشفاف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

إضافة كميات صغيرة من comonomer وظيفي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على حجم الجسيمات وهيكل microgels PNIPAM مشتقة. في وقت واحد على نطاق صغير أنبوب اختبار البلمرة هي طريقة جيدة لتفسير هذه التغييرات، ويساعد على إيجاد بسرعة التراكيب المتفاعلة المناسبة لحجم الجسيمات الهدف لرفع مستوى رد الفعل حسب الحاجة. كتلة الجسيمات هي تقريبا تعتمد بشكل كبير على درجة حرارة البلمرة عندما متحللة حراريا البادئ، مثل شرطة كوسوفو، يستخدم 20، وبالتالي يحتاج المرء إلى إقامة مستقرة ودقة التحكم في درجة الحرارة داخل المفاعل لاستنساخ جيدة. أحجام الجسيمات النهائية من رد فعل دفعة التقليدية ورد فعل غير أثار وعادة ما تكون في اتفاق جيد إذا كان أحد يقلل من الاضطرابات التوليف دفعة ذات الصلة، مثل التحريك العنيف جدا من خليط التفاعل إلى EVأون من التدرجات درجة الحرارة في المفاعل كبير، أو باستخدام كمية زائدة من حل البادئ بحيث يتغير درجة حرارة التفاعل خلال فترة التأسيس.

ضوء الدينامية نثر هي طريقة راسخة وسريع لتحديد السلوك نشر عدد كبير من الجزيئات في الموقع. غير أنه من الضروري الحصول على البيانات في زوايا نثر متعددة. قياسات DLS في زاوية التعسفي واحد، وبالتزامن مع حد أدنى شكل عامل أو في حالة توزيع حجم واسع، سوف يؤدي إلى معامل الانتشار الواضح متباينة إلى حد كبير من معامل الانتشار متوسط ​​العينة. ويمكن التعرف على هذه الحالات من السلوك غير الخطية في Γ 2 مقابل 2 ف المؤامرة. لحل التوزيعات واسعة أو متعددة الوسائط حجم الجسيمات، يمكن للمرء أن محاولة استخدام معكوس لابلاس تحول خوارزمية مثل CONTIN 34. ولكن لا تناسب DLS مثالي لهذا الغرض بسبب سوء مكيفة ناتلدى عودتهم من مشكلة انعكاس.

لكل من الضوء ثابتة وديناميكية نثر العينات يجب أن تكون مخففة بما فيه الكفاية لتجنب تشتت متعددة، وهذا يبطل تحليل البيانات الروتينية. لتحديد شكل عاملا من SLS أيضا الفرق معامل الانكسار من جزيئات المذيب ويجب أن تكون منخفضة لتجنب تبعثر ماي، والذي يحول دون مباشرة تحليل شكل عامل. ويتحقق هذا الشرط عند مكافئ 30 ، أين مكافئ 31 هي دائرة نصف قطرها متوسط ​​الجسيمات و مكافئ 32 الفرق بين مؤشرات الانكسار من المذيبات والجسيمات. لmicrogels منتفخة على نطاق واسع مع المذيب هو الوفاء بهذا المعيار، ولكن بصفة عامة الجزيئات يجب أن تكون على النقيض المتطابقة مع عالية بما فيه الكفاية مذيب معامل الانكسار. مي نثر ويمكن التعرف من تلطيخ رانه يشكل عامل الدنيا، وهو التأثير الذي يقلل عندما ينخفض ​​الفرق معامل الانكسار.

وتوفر وسائل تشتت الضوء فرقة متوسط ​​المعلومات، في حين يمكن استخدام تتبع الجسيمات واسعة المجال للتحقيق في سلوك انتشار الجزيئات واحدة في الفضاء الحقيقي. وعلى النقيض من تتبع الجسيمات على أساس تشتت الضوء، وحساسية عالية من مضان تسمح لتتبع الجسيمات الصغيرة و، في الحالة القصوى، حتى جزيئات واحدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن نسبة الجسيمات وصفت وغير وصفت يمكن تكييفها لقياس بدقة أيضا في حلول مركزة للغاية. وبالتالي يوفر تتبع الجسيمات بطريقة نموذج حرية تحديد معامل الانتشار ونشر طريقة الغرويات في الموقع حتى السماح للمقارنة بين سلوك الجسيمات واحدة. دقة توطين استشفاف واحدة هي عادة أفضل من الحد الحيود ولكن يعتمد على الإشارة إلى الضوضاء نسبة الاشتراكية مضانgnal من الجزيئات واحدة على الإعداد واسعة المجال. وهكذا، ووضع العلامات مع الأصباغ التي تظهر العائد الكم عالية، صمود جيد وأقصى امتصاص بالقرب من الطول الموجي الإثارة هو شرط أساسي لتحقيق نتائج جيدة. لابد من إبقاء تركيز التتبع منخفضة من أجل تقليل عبور مسارات الجسيمات مختلفة إزعاج تتبع الخوارزمية. لالتفرق المركزة، وكثافة استشفاف الفلورسنت يمكن تعديلها عن طريق خلط الجزيئات المسماة وغير المسماة. عمل مؤخرا على انتشار نقطة وظيفة هندسية تمكن 3D الجسيمات تتبع 35،36، والتي يمكن استخدامها لتحقيق انتشار متباين في اتجاهات مختلفة من الفضاء.

وباختصار، دقيق توصيف DLS وعلى نطاق صغير أنبوب اختبار البلمرة توفير إطار متين لضبط دقة عالية من microgel حجم الجسيمات النهائي. توفر تقنيات تشتت الضوء وتتبع مضان الجسيمات معلومات تكميلية عن الفرقة وسلوك الجسيمات نشر واحد على مجموعة واسعة التركيز والتشتت. سوف مزيج من تخليق جزيئات ناعمة واضحة المعالم مع إمكانية تتبع لهم في حلول للتركيز مختلفة تكون ذات أهمية كبيرة للتحقيق في ديناميات نظم الجسيمات الناعمة ومقارنة مع أنظمة الغروانية الصلبة مدروسة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetone VWR Chemicals KRAF13455
Bisacrylamid AppliChem A3636
n-Hexane Merck 104374
N-Isopropylacrylamide Fisher Scientific AC412785000 recrystallized from n-hexane
Methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine B Polysciences 23591
Potassium peroxodisulfate Merck 105091
Silicone oil 47 V 350 VWR Chemicals 83851
Toluene Sigma Aldrich 244511
F12 Refrigerated/heating circulator Julabo 9116612
Microscope Olympus IX83
XY(Z) Piezo System Physik Instrumente P-545.3R7
100X Oil immersion objective Olympus UPLSAPO
QuadLine Beamsplitter AHF Analysentechnik F68-556T
Cobolt Jive 150 laser Cobolt 0561-04-01-0150-300
Multimode Fiber Thorlabs UM22-600
iXON Ultra 897 EMCCD camera Andor DU-897U-CS0-BV
Laser goniometer SLS Systemtechnik Mark III
CF40 Cryo-compact circulator Julabo 9400340
Laser goniometer system  ALV GmbH ALV / CGS-8F
Multi-tau corretator ALV GmbH ALV-7004
Light scattering electronics ALV GmbH ALV / LSE 5004
Photon counting module PerkinElmer SPCM-CD2969 2 units in pseudo cross-correlation mode
633 nm HeNe Laser JDS Uniphase 1145P
F32 Refrigerated/heating circulator Julabo 9312632

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pelton, R. Temperature-sensitive aqueous microgels. Adv. Colloid Interfac. 85, 1-33 (2000).
  2. Pich, A., Richtering, W. Microgels by Precipitation Polymerization: Synthesis, Characterization and Functionalization. Adv. Polym. Sci. 234, 1-37 (2010).
  3. Richtering, W. Responsive Emulsions Stabilized by Stimuli-Sensitive Microgels: Emulsions with Special Non-Pickering Properties. Langmuir. 28 (50), 17218-17229 (2012).
  4. Wiese, S., Spiess, A. C., Richtering, W. Microgel-Stabilized Smart Emulsions for Biocatalysis. Angew. Chem. Int. Edit. 52 (2), 576-579 (2012).
  5. Schmitt, V., Ravaine, V. Surface compaction versus stretching in Pickering emulsions stabilised by microgels. Curr. Opin. Colloid In. 18 (6), 532-541 (2013).
  6. Wellert, S., Richter, M., Hellweg, T., von Klitzing,, R,, Hertle, Y. Responsive Microgels at Surfaces and Interfaces. Z. Phys. Chem. 229 (7-8), 1-26 (2015).
  7. Li, Z., Harbottle, D., Pensini, E., Ngai, T., Richtering, W., Xu, Z. Fundamental Study of Emulsions Stabilized by Soft and Rigid Particles. Langmuir. 31 (23), 6282-6288 (2015).
  8. Deshmukh, O. S., van den Ende, D., Stuart, M. C., Mugele, F., Duits, M. H. G. Hard and soft colloids at fluid interfaces: Adsorption, interactions, assembly & rheology. Adv. Colloid Interfac. 222, 215-227 (2015).
  9. Serpe, M. J., Kim, J., Lyon, L. A. Colloidal Hydrogel Microlenses. Adv. Mater. 16 (2), 184-187 (2004).
  10. Schmidt, S., Zeiser, M., Hellweg, T., Duschl, C., Fery, A., Möhwald, H. Adhesion and Mechanical Properties of PNIPAM Microgel Films and Their Potential Use as Switchable Cell Culture Substrates. Adv. Func. Mater. 20 (19), 3235-3243 (2010).
  11. Xia, Y., He, X., et al. Thermoresponsive Microgel Films for Harvesting Cells and Cell Sheets. Biomacromolecules. 14 (10), 3615-3625 (2013).
  12. Guan, Y., Zhang, Y. PNIPAM microgels for biomedical applications: from dispersed particles to 3D assemblies. Soft Matter. 7 (14), 6375 (2011).
  13. Yunker, P. J., Chen, K., Gratale, M. D., Lohr, M. A., Still, T., Yodh, A. G. Physics in ordered and disordered colloidal matter composed of poly(N-isopropylacrylamide) microgel particles. Rep. Prog. Phys. 77 (5), 056601-056629 (2014).
  14. Lohr, M. A., Still, T., et al. Vibrational and structural signatures of the crossover between dense glassy and sparse gel-like attractive colloidal packings. Phys. Rev. E. 90 (6), 062305 (2014).
  15. Dreyfus, R., Xu, Y., Still, T., Hough, L. A., Yodh, A. G., Torquato, S. Diagnosing hyperuniformity in two-dimensional, disordered, jammed packings of soft spheres. Phys. Rev. E. 91 (1), 012302-012312 (2015).
  16. Kojima, H., Tanaka, F. Reentrant volume phase transition of cross-linked poly(N-isopropylacrylamide) gels in mixed solvents of water/methanol. Soft Matter. 8 (10), 3010-3011 (2012).
  17. Hofmann, C. H., Plamper, F. A., Scherzinger, C., Hietala, S., Richtering, W. Cononsolvency Revisited: Solvent Entrapment by N-Isopropylacrylamide and N, N-Diethylacrylamide Microgels in Different Water/Methanol Mixtures. Macromolecules. 46 (2), 523-532 (2013).
  18. Bischofberger, I., Calzolari, D. C. E., Trappe, V. Co-nonsolvency of PNiPAM at the transition between solvation mechanisms. Soft Matter. 10 (41), 8288-8295 (2014).
  19. Virtanen, O. L. J., Richtering, W. Kinetics and particle size control in non-stirred precipitation polymerization of N-isopropylacrylamide. Colloid Polym. Sci. 292 (8), 1743-1756 (2014).
  20. Virtanen, O. L. J., Ala-Mutka, H. M., Richtering, W. Can the Reaction Mechanism of Radical Solution Polymerization Explain the Microgel Final Particle Volume in Precipitation Polymerization of N-Isopropylacrylamide? Macromol. Chem. Phys. 216 (13), 1431-1440 (2015).
  21. Glatter, O. A new method for the evaluation of small-angle scattering data. J. Appl. Crystallogr. 10 (5), 415-421 (1977).
  22. Svergun, D. I. Determination of the regularization parameter in indirect-transform methods using perceptual criteria. J. Appl. Crystallogr. 25 (4), 495-503 (1992).
  23. Glatter, O. Convolution Square Root of Band-Limited Symmetrical Functions and Its Application to Small-Angle Scattering Data. J. Appl. Crystallogr. 14, 101-108 (1981).
  24. Glatter, O., Hainisch, B. Improvements in Real-Space Deconvolution of Small-Angle Scattering Data. J. Appl. Crystallogr. 17, 435-441 (1984).
  25. Cheezum, M. K., Walker, W. F., Guilford, W. H. Quantitative Comparison of Algorithms for Tracking Single Fluorescent Particles. Biophys. J. 81 (4), 2378-2388 (2001).
  26. Wöll, D., Kölbl, C., Stempfle, B., Karrenbauer, A. A novel method for automatic single molecule tracking of blinking molecules at low intensities. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (17), 6196-6205 (2013).
  27. Saxton, M. J., Jacobson, K. Single-particle tracking: Applications to membrane dynamics. Annu. Rev. Bioph. Biom. 26, 373-399 (1997).
  28. Pusey, P. N., van Megen, W. Detection of small polydispersities by photon correlation spectroscopy. J. Chem. Phys. 80 (8), 3513 (1984).
  29. Stieger, M., Pedersen, J. S., Richtering, W., Lindner, P. Small-angle neutron scattering study of structural changes in temperature sensitive microgel colloids. J. Chem. Phys. 120 (13), 6197-6206 (2004).
  30. Wu, X., Pelton, R. H., Hamielec, A. E., Woods, D. R., McPhee, W. The kinetics of poly(N-isopropylacrylamide) microgel latex formation. Colloid Polym. Sci. 272, 467-477 (1994).
  31. Weeks, E. R., Weitz, D. A. Subdiffusion and the cage effect studied near the colloidal glass transition. Chem. Phys. 284 (1-2), 361-367 (2002).
  32. Ernst, D., Köhler, J., Weiss, M. Probing the type of anomalous diffusion with single-particle tracking. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (17), 7686-7691 (2014).
  33. Virtanen, O. L. J. FitIt! (Version 1.1.4). , Available from: https://www.github.com/ovirtanen/fitit (2015).
  34. Provencher, S. W. A Constrained Regularization Method For Inverting Data Represented By A Linear Algebraic or Integral Equations. Comput. Phys. Commun. 27 (3), 213-227 (1982).
  35. Holtzer, L., Meckel, T., Schmidt, T. Nanometric three-dimensional tracking of individual quantum dots in cells. Appl. Phys. Lett. 90 (5), 053902-053904 (2007).
  36. Diezmann, A. V., Lee, M. Y., Lew, M. D., Moerner, W. E. Correcting field-dependent aberrations with nanoscale accuracy in three-dimensional single-molecule localization microscopy. Optica. 2 (11), 985-989 (2015).
  37. Neutrons, X-rays and Light: Scattering Methods Applied to Soft Condensed Matter. Lindner, P., Zemb, T. , North Holland Delta Series. Amsterdam. (2002).

Tags

الكيمياء، العدد 115، بولي (N-isopropylacrylamide)، وهطول الأمطار البلمرة، مضان وضع العلامات، microgels، تشتت الضوء، وتتبع الجسيمات، ومضان المجهر
التجميعي للرقابة وتتبع الإسفار بولي الموحد عالية (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Virtanen, O. L. J., Purohit, A.,… More

Virtanen, O. L. J., Purohit, A., Brugnoni, M., Wöll, D., Richtering, W. Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels. J. Vis. Exp. (115), e54419, doi:10.3791/54419 (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