Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Küresel ve solucan şeklinde Micellar Nanocrystals Electrospray, kendinden montajlı birleştirerek ve Solvent Bazlı Yapı Denetim imalatı

doi: 10.3791/56657 Published: February 11, 2018
1,2,3, 1,2,3, 1,2,3, 1,2,3, 1,2,3,4, 1,2,3, 1,2,3, 1,2,3, 1,2,3, 1,2,3

Summary

Mevcut çalışma yöntemi micellar nanocrystals, nanobiomaterials, gelişmekte olan bir büyük sınıf imal açıklanır. Bu yöntem yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştirir ve solvent bazlı yapı denetim. İmalat yöntemi büyük ölçüde süreklidir, yüksek kaliteli ürünler üretmek ve Yapı Denetim ucuz bir yol sahiptir.

Abstract

Micellar nanocrystals (micelles kapsüllenmiş nanocrystals ile) nanobiomaterials ortaya çıkan bir büyük sınıf haline gelmiştir. Biz micellar nanocrystals yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştiren ve solvent bazlı Yapı Denetim göre imalatı yöntemi açıklanmaktadır. Bu yöntem ilk içerir Tekdüzen süper ince sıvı damlacıkları üretmek için electrospray kullanarak, her biri bir mikro-reaktör kendinden montajlı tepki oluşmasına neden olan (micelle şekli ve nanocrystal yapıları ile şekillendirme micellar nanocrystals görür kapsülleme) kullanılan organik çözücü tarafından kontrol. Bu yöntem büyük ölçüde süreklidir ve ucuz Yapı Denetim yaklaşımı ile yüksek kaliteli micellar nanocrystal ürünler üretir. Bir su karışan organik çözücü tetrahydrofuran (THF) kullanarak, solucan şeklinde micellar nanocrystals nedeniyle çözücü-indüklenen/kolaylaştırdı micelle füzyon üretilebilir. Ortak küresel micellar nanocrystals ile karşılaştırıldığında, micellar nanocrystals solucan şeklindeki simge durumuna küçültülmüş non-spesifik hücresel alımı, böylece biyolojik hedefleme arttırmak sunabilir. Birden çok nanocrystals her micelle co Kapsüllenen tarafından çok fonksiyonlu ya da sinerjik etkileri elde edilebilir. Gelecekteki iş parçası olacak, bu üretim yöntemin mevcut kısıtlamaları öncelikle micellar nanocrystal ürün ve süreç eksik olarak sürekli doğası kusurlu kapsülleme içerir.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Nanocrystals yarı iletken kuantum nokta (QDs) ve superparamagnetic demir oksit nano tanecikleri (SPIONs) gibi biyolojik algılama, görüntüleme, düzenleme ve terapi1,2, için büyük bir potansiyel göstermiştir 3,4,5,6. Bir veya daha fazla nanocrystals bir micelle Kapsüllenen arabirimi nanocrystals biyolojik ortamlar3,6için yaygın olarak kullanılan bir yöntem olmuştur. Böylece oluşan micellar nanocrystals (micelles ile kapsüllü nanocrystals) nanobiomaterials7,8,9,10gelişmekte olan bir sınıf haline gelmiştir. Çeşitli malzemelerin (örneğin, nanocrystals, küçük molekül uyuşturucu ve boyalar) saklanması micelles imal etmek yaygın olarak kullanılan yöntemler dahil film nemlendirme, diyaliz ve diğer bazı kişilerin7,11.

Mevcut çalışma micellar nanocrystals yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştiren ve yapısal denetim çözücü-aracılı göre imalatı yöntemi açıklar. Micellar nanocrystals diğer imalat yöntemleri ile karşılaştırıldığında, bizim yöntem birçok yararlı özellik sağlar: (1) bu büyük ölçüde sürekli üretim bir süreçtir. Gerçeğini electrospray emülsiyon damlacıkları oluşturmak için bizim yönteminde esas olarak kullanılır nedeniyle bu özelliktir. Buna ek olarak, bazı diğer yöntemler vortexing veya sonication emülsiyon damlacıkları, dolayısıyla bu yöntemleri toplu işlemler doğa12' hale oluşturmak için kullanın. (2) bu ürünleri yüksek su-reinforcing, mükemmel kolloidal kararlılık ve kapsüllenmiş nanocrystals olduğu gibi fiziksel fonksiyonları ile sonuçlanır. Bu işlem kez electrospray süper ince ve düzgün emülsiyon damlacıkları oluşturabilir çünkü büyük ölçüde diğer micelle saklama yöntemleri ile karşılaştırıldığında üstün kaliteli ürünler verebilir. (3 yapıları micelle şekli ve kapsüllenmiş nanocrystals, sayısı da dahil olmak üzere ürünlerin denetimi kullanılan amfifilik polimerler değiştirmek gibi diğer yolları ile karşılaştırıldığında çok daha ucuzdur, Çözücü tarafından kontrol edilebilir ve üretebilir sadece yaygın olarak bulunan küresel micelle şekli ama solucan benzeri micelle şekil yolu ile micelle füzyon13. Böylece oluşan solucan şeklinde micellar nanocrystals büyük ölçüde sunmak için non-spesifik hücresel alımını küresel karşıtları13daha düşük bulunmuştur. Öte yandan, o bu yöntem biraz daha teknik olarak (uzak olsa da engelleyici) zorlu bir electrospray Aygıt Kurulumu gerektirir araçları diğer yöntemleri ihtiyacı daha işaret değer.

İlk electrospray, micellar nanocrystals (Resim 1 oluşturmak için kendinden montajlı sonuçlanan organik çözücü buharlaşma tarafından takip tarafından süper ince sıvı (genellikle yağ-içinde-su emülsiyon) damlacıkları Tekdüzen boyutları ile üreten imalat yöntemi içerir ). Electrospray kurulum konsantrik iğne kullanarak bir koaksiyel yapılandırmasına sahip: amfifilik blok kopolimerler ve hidrofobik nanocrystals Çözünmüş organik çözücü içerir, petrol faz iç iğne (27 G paslanmaz çelik kılcal teslim edilir ) ile bir şırınga pompa; suda bir yüzey aktif içerir, su faz dış iğne (20 G paslanmaz çelik üç yönlü konnektör) ikinci bir şırınga pompa ile teslim edilir. Yüksek gerilim koaksiyel meme için uygulanır. Tek tip boyutları ile süper ince damlacıkları elektrodinamik kuvvet üstesinden yüzey gerilimi ve sıvı atalet stres nedeniyle oluşturulur. Her damlacık aslında bir 'mikro-reaktör', hangi, organik çözücü buharlaşma tarafından kaldırılması üzerine işlevi gören kendinden montajlı 'tepki' kendiliğinden hidrofobik etkileşimler nedeniyle oluşur. Farklı organik çözücüler kullanılarak yol micellar nanocrystals farklı yapıları için: su-immiscible organik çözücü kloroform uzun tepki süresi ile THF neden solucan benzeri bir su karışan organik çözücü ise küresel micelle şekil yol açar Gelişmiş nanocrystal kapsülleme birlikte Micelle şekli.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Dikkat: organik çözücüler kullanımı nedeniyle, bir kimyasal duman mahallede tüm işlemleri yapılmalıdır. Güç kaynağı açık olduğunda yüksek gerilim elektrik kullanımı nedeniyle aparatı ile vücut temasından kaçının. Kişisel koruyucu donanım (koruyucu gözlük, eldiven, önlük, tam uzunlukta pantolon ve kapalı-toe ayakkabı) kullanma gibi tüm uygun güvenlik yöntemleri kullanın. Tüm ilgili malzeme güvenlik veri sayfaları (MSDS) başvurun.

1. Kurulum malzemelerin

  1. QD çözüm hazırlamak için 10 mg dağıtılması hidrofobik QDs (floresan emisyon en yüksek dalga boyu 605 = nm, burada model nanocrystals kullanılan) 20 mL organik çözücü (solucan benzeri micelle şekil üretmek için küresel micelle şekli veya THF üretmek için kloroform) içinde ve girdap 20 s.
  2. PS-PEG çözüm hazırlamak için 100 mg PS-PEG dağıtılması (9,5 kDA PS kesimi ile amfifilik blok kopolimer ve 18,0 kDA PEG segment) 10 mL organik çözücü (solucan benzeri micelle şekil üretmek için küresel micelle şekli veya THF üretmek için kloroform) içinde. Mix 1 dk (kloroform) veya banyo için vortexing tarafından çözüm 2 dk (THF) için solüsyon içeren temizleyicide.
  3. QD çözüm ve 1 mL PS-PEG çözüm ve 1 dk. için girdap Mix 1 mL şırınga A. karışımı ekleyin Şırınga PTFE yapılır.
  4. PVA çözüm hazırlamak için 4 – 5 h. izin ver oda sıcaklığında kullanmadan önce soğumasını PVA çözüm için 60 – 80 ° C'de ısıtılmış su banyosunda 10 mL suda 400 mg PVA (13-23 kDa, hidrolize % 87-89) geçiyoruz.
  5. 5 mL PVA çözeltisi şırınga b için ekleyin. Şırınga PTFE yapılır.

2. Kur donatım

  1. İç kılcal dış kapiller derleme içine yerleştirin ve nazikçe pozisyona vida. Üzerinde sıkın değil. Şekil 2 koaksiyel electrospray sistemi genel kurulumu gösterir. İç kapiller iğne 27 G (dış çapı 500 µm; iç çapı 300 µm) paslanmaz çelik kılcal ve dış iğne bir 20 G (dış çap 1000 µm; iç çapı 500 µm) paslanmaz çelik üçlü bağlayıcı. Kullanılan PTEE boru bir 1.8 mm iç çapında.
  2. Şırınga A şırınga pompa a Şekil 2' de gösterildiği gibi yerleştirin. Şırınga A PTFE boru kullanarak electrospray koaksiyel meme iç paslanmaz çelik kılcal için bağlayın.
  3. Şırınga B şırınga pompa b Şekil 2' de gösterildiği gibi yerleştirin. Şırınga B PTFE boru kullanarak electrospray koaksiyel meme dış paslanmaz çelik kılcal için bağlayın.
  4. Pozisyon electrospray koaksiyel meme ipucu yaklaşık 0,8 cm topraklı çelik yüzük (1.5 cm çapında) yukarıda.
  5. Yerde cam koleksiyonu yaklaşık 10 cm eşeksenli başlığı altında çanağı.
  6. Devre dışı bırakılmış güç kaynağı ile zemin tel ( Şekil 2' deki siyah tel) topraklı çelik Yüzük'e bağlanın.
  7. Güç kaynağı devre dışı güç kaynağının pozitif terminal ( Şekil 2kırmızı tel) bir metal timsah klip kullanarak koaksiyel meme iç iğneye takın.

3. Micellar Nanocrystals imalatı

  1. A şırınga pompa hızını 0.6 mL/h için ayarlar.
  2. Enjektör pompa B hızını 1,5 mL/h için ayarlayın.
  3. Her iki şırınga pompa başlatın ve onların anılan sıraya göre akış oranları stabilize etmek bekleyin. Başlık sabit bir hızda, şekillendirme damla bir kararlı akış hızı gösterir. Bu, genellikle 60 içinde çıkar şırınga pompalar başladıktan sonra s.
    Not: Hava kabarcığı yok boru içinde ve olmalıdır damlacıkları electrospray koaksiyel meme oluşturmalıdır.
  4. Olumlu bir yüksek gerilim electrospray koaksiyel meme uygulamak için güç kaynağı açın. 5 – 9 kV aralığında uygulanan gerilim bir içbükey kadar ayarlamak koni-jet (Yani, bir 'Taylor koni' bilinen bir yakınsak jet) koaksiyel meme ucunda görülmektedir ( şekil 3ailave gösterildiği gibi).
    Uyarı: yüksek gerilim uygulandığında electrospray meme dokunmak emin olun. Uygun güvenlik önlemleri izleyin.
    Not: Yetersiz uygulanan gerilim ( şekil 3bilave gösterildiği) meme ucunda şekillendirme damlacıkları neden olur, uygulanan gerilim çok yüksek bir elektrik ark meme ve topraklı çelik yüzük arasında neden olur.
  5. İstikrarlı bir Taylor Koni (şekil 3a) elde ettikten sonra 10 mL deiyonize su temiz koleksiyonu çanak ve cam koleksiyonu çanak kurulum yerine ekleyin. Yeni çanak micellar nanocrystal ürün toplayacaktır.
  6. (Küresel micelle şekli veya solucan benzeri micelle şekil üretimi için yaklaşık 90 dk üretimi için yaklaşık 40 dk için) belirli bir saat süre micellar nanocrystal üretim işlemini çalıştırın. Electrospray başlığı altında toplama yemek kaldır.
  7. Enjektör pompa A ve b durdur
  8. Yüksek gerilim güç kaynağını kapatmak.
  9. (Bir duman mahallede) buharlaşır organik çözücü ele geçen koleksiyonu çanak gecede izin.
    Not: micellar nanocrystal ürünleri karakterizasyonu sonuçlarından bakılırsa, buharlaşma gecede kaliteli ürünler elde etmek için organik çözücü kaldırmak için yeterli olur.
  10. Son olarak, micellar nanocrystal ürün 15 mL santrifüj tüpü karakterizasyonu (örneğin, floresan spektroskopisi, dinamik ışık saçılma, transmisyon elektron mikroskobu ve termal analiz), uygulama veya depolama için transfer. Son micellar nanocrystal ürün bir buzdolabı 4 ° C'de depolayın
    Not: Ürün kararlı en az bir ay için bu saklama koşulu altında kalabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Şekil 1 bir şematik üretim sürecinde kullanılan organik çözücü tarafından yapıları (şekil ve encapsulation) micellar nanocrystals kontrolünü özetleme gösterir. Kısaca, diklorometan nanocrystals yok encapsulation ile küresel micelles yol açar; Kloroform nanocrystals düşük kapsülleme sayıda küresel micelles yol açar; THF nanocrystals kısa tepki süresi, yüksek kapsülleme sayıda küresel micelles ve solucan şeklinde micelles nanocrystals uzun bir reaksiyon süresi, yüksek kapsülleme sayısı ile sırasıyla yol açar.

Küresel şeklinde kloroform organik çözücü kullanılarak üretilen micellar nanocrystals ~ 35 bir parçacık boyutu var nm (tarafından transmisyon elektron mikroskobu (TEM); Şekil 3a). Başarılı bir üretim sağlamak için bir anahtar kalite kontrol yöntemi Taylor koni kullanıyor: bir içbükey koni-jet (Taylor koni) oluşan kadar voltaj 5 – 9 kV aralığında ayarlama, böylece 'mikro-reaktörler' oluşumu içinde sağlanması kendinden montajlı ' reaksiyon ' (şekil 3a) oluşur. Karşılaştırma, meme ucundaki sıvı akış görünümünü ve ürünlerin TEM görüntü fotoğrafı Taylor koni düzgün biçimlendirilmemiş şekil 3b gösterir.

Solucan benzeri micelle şekli organik çözücü su karışan THF kullanarak elde edilir. THF teşvik/küresel micelles, füzyon bir solucan benzeri şekli (şekil 4)13şekillendirme kolaylaştırabilir. Şekil 4a, 4b şekilve şekil 4 c TEM görüntüler ürünlerin üretim zaman 30 dk, 60 dk ve 90 dk, sırasıyla göstermektedir. Bu artan üretim süresi için giderek daha fazla solucan şeklinde micellar nanocrystals yol açar ve 90 dk tarafından hemen hemen tüm micellar nanocrystals solucan benzeri durumda olan şekil 4 ' te görülebilir. Buna ek olarak, micelle nanocrystal katma de organik çözücü THF kullanarak geliştirilmiştir.

Figure 1
Şekil 1: micellar nanocrystals yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştiren ve solvent bazlı yapısı kontrol üretim işleminin şematik. Diklorometan kullanarak boş küresel micelles yol açar (küresel micelles ile nanocrystals yok encapsulation); Kloroform kullanarak küresel micelles nanocrystals sayıda düşük kapsülleme yol açar; THF kullanarak sırasıyla nanocrystals kısa tepki süresi, yüksek kapsülleme numarasıyla küresel micelles ve solucan şeklinde micelles nanocrystals uzun bir reaksiyon süresi, yüksek kapsülleme numarasıyla yol açar. Bu rakam Ding ve ark. değiştirildi 13 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2: micellar nanocrystals imalat cihazın şematik. Şematik esas olarak dört bölümden yapılır koaksiyel electrospray sistemi genel kurulumu gösterir: 1) koaksiyel meme ve çelik yüzük, 2) cam koleksiyonu çanak, 3) şırınga pompa A ve enjektör pompası B ve 4) yüksek voltajlı güç kaynağı. 1) electrospray koaksiyel meme ucu yaklaşık 0,8 cm yukarıda topraklı çelik yüzük yerleştirilir. 2) cam koleksiyonu çanak yaklaşık 10 cm eşeksenli başlığı altında yer alıyor. 3) enjektör pompa A, şırınga A PTFE boru QD çözüm ve PS-PEG çözümü uygulamak için kullanarak electrospray koaksiyel meme iç paslanmaz çelik kılcal için bağlı. Enjektör pompa B, şırınga B PTFE boru PVA çözümü uygulamak için kullanarak electrospray koaksiyel meme dış paslanmaz çelik kılcal için bağlı. 4) güç kaynağı (kırmızı tel) pozitif terminal süre yere tel (siyah tel) topraklı çelik Yüzük'e bağlı ve voltaj aralığı + 5 koaksiyel meme iç iğneye bağlı-9 kV. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3: küresel şekli kendinden montajlı birleştirerek electrospray tarafından üretilen ve kloroform koaksiyel meme ucundaki anahtar kalite kontrol yöntemi olarak uygun Taylor koni oluşumu ile organik çözücü olarak Micellar nanocrystals. başarılı bir üretim işleminden sonra ürün resmi (bir) TEM. İç metin: Taylor Koni'de düzgün biçimlendirilmiş koaksiyel meme ucunu görünümünü. bir başarısız üretim işleminden sonra ürün resmi (b) TEM. İç metin: Taylor Koni'de uygun olmayan şekilde biçimlendirilmiş koaksiyel meme ucunu görünümünü. Bu rakam Ding ve ark. değiştirildi 13 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4: Micellar nanocrystals solucan benzeri şekli ile üretilen electrospray, kendinden montajlı birleştirerek ve organik çözücü olarak THF. (bir) TEM görüntüsünü ürün sonra 90 dk. (d) oluşum mekanizması gösterilen şematik reaksiyon sonra ürün 60 dk. (c) TEM görüntü tepki sonra ürünün 30 dk. (b) TEM görüntü tepki solucan şeklindeki micelles THF tarafından. Bu rakam Ding ve ark. çoğaltılamaz 13 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Micellar nanocrystals imalat yöntemi mevcut iş birleştiren tepeden electrospray içinde açıklanan kendinden montajlı aşağıdan yukarıya ve solvent bazlı yapısı kontrol. Bir etkili ve uygun kalite kontrol yöntemi koaksiyel meme ucunda kurulmuş Taylor koni kullanmaktır. Bu denge uygun şekilde oluşturulmuş Taylor koni gösterir çünkü (dengesi) elektrik kuvvet ve yüzey gerilimi, sırayla başarılı mikro-reaktörler (Tekdüzen süper ince damlacıkları) oluşumu gösteren arasında için yakınsa kendinden montajlı tepki oluşmaya kendiliğinden. Taylor koni düzgün biçimlendirilmemiş olay bu koaksiyel meme ucu ve topraklı çelik yüzük arasındaki mesafe sağlanması uygun şekilde oluşturulmuş kadar uygun, iken bir güç kaynağı voltaj ve enjektör pompaları akış hızı ayarlamak gerekir Taylor koni görülmektedir. İstikrarlı bir Taylor koni elde etmek için bir elektron electrospray meme ucu ve topraklı çelik yüzük arasında arcing alıncaya yüksek voltajı artırmak için yaklaşımdır. Bu noktada, electrospray gerilimi azaltmak kV ve hiçbir arcing 0,5-1,5 tarafından oluşur. İstikrarlı bir Taylor koni hala biçimlendirilmemişse, dikkatle sıvı meme ucundan yükselen gözlemlemek. Sıvı damla sporadik olarak görünüyorsa, istikrarlı bir Taylor koni görülmektedir kadar sistematik şırınga pompa akış oranları küçültmek. Hiçbir damla meme ucunda gözlenir, istikrarlı bir Taylor koni görülmektedir kadar sistematik şırınga pompaları akış hızı artırın. Buna ek olarak, koaksiyel meme ucunu ve ürün toplama kapları arasındaki mesafe uygun bir değer sağlanmalıdır. Mesafe çok küçük ise, organik çözücü buharlaşma çok yavaş olabilir ve micellar nanocrystal oluşumu süreci olumsuz etkilenebilir; mesafe çok büyükse, öte yandan, malzemelerin büyük bir miktar aerosol şeklinde üretim süreci sırasında kaybolmuş. Son olarak, Polimerler ve QDs konsantrasyonları uygun değerlerinde sağlanmalıdır. Polimer konsantrasyon çok düşükse, bir kritik polimer konsantrasyon micelle oluşumu için ulaşılabilir gerektiğinden micelle oluşabilir değil; Polimer konsantrasyonu çok yüksek ise, neredeyse tüm micelles oluşan boş micelles olurdu. Benzer şekilde, QD konsantrasyon çok düşükse, neredeyse tüm micelles oluşan boş micelles olurdu. QD konsantrasyonu çok yüksek ise, birçok QDs micelles saklanmış değil.

Üretilen micellar nanocrystals çok fonksiyonlu izin her micelle içinde birden fazla nanocrystals sahip olabilir (örneğin, floresan ve QDs ve SPIONs ortak kapsüllenmiş olduğunda manyetizma) ya da sinerjik etkileri (renk değiştirmeörneğin, Bileşik nanopartikül) işbirliği ile iki farklı floresan renkler QDs Kapsüllenen tarafından kurulan8,9,10,14,15,16,17 ,18. Üretim yöntemi Ayrıca karbon nanotüpler ve altın nanorods gibi diğer Nano malzemeler kapsüllemek için uygulanabilir. Solucan şeklindeki micelles simge durumuna küçültülmüş non-spesifik hücresel alımı, böylece13hedefleme biyolojik arttırmak sunabilir. Micellar nanocrystal ürünleri kolayca biomolecules köklü bioconjugation teknikleri kullanarak çeşitli ile Birleşik ve biyolojik görüntüleme, algılama, manipülasyon ve tedavi için uygulanması.

Mevcut üretim süreci hem küresel hem de solucan şeklinde micellar nanocrystals üretim izin belgesi. Solucan-şekil organik çözücü ve uzun tepki süresi THF kullanarak elde edilebilir. Buna ek olarak, aynı zamanda bir yüksek polimer konsantrasyon (örneğin, yukarıdaki Protokolü 20 mg/mL) kullanıldığında, hatta bir anda kısa reaksiyon (THF organik çözücü olarak), bazı solucan şeklindeki micelles oluşmuş olması ki gözlendi. Ancak, böyle bir yüksek polimer konsantrasyon kullanarak kolayca toplamak için neden olabilir.

Bir sınırlama mevcut üretim sürecinin micelle nanocrystal katma hala sınırlı olmasıdır (THF organik çözücü olarak ile boş micelles yüzdesi % ~ 50'dir ve micelles ile iki veya daha fazla nanocrystals kapsüllenmiş yüzdesidir ~ % 20, organik çözücü olarak kloroform ile boş micelles yüzdesi ~ %80 ve micelles ile iki veya daha fazla nanocrystals kapsüllenmiş yüzdesi % ~ 10)13, her ne kadar genellikle kapsülleme etkileri geliştirilmiş nanocrystal verir geleneksel film hidrasyon yöntemi ile karşılaştırıldığında (veren > % 80'i boş bizim laboratuarımızda yapılan testlerde benzer maddi koşulları kullanarak micelles). Temelde, küçük molekül boyalar ile karşılaştırıldığında aslında bu sınırlama kaynaklanmaktadır ve uyuşturucu, nanocrystals çok hantal ve böylece aktarım hızı sınırlıdır. Başka bir deyişle, nanocrystal kapsülleme termodinamik yerine Kinetik13tarafından sınırlıdır. Ne zaman büyük nesneler (içinde bu durum nanocrystals bir kaç nanometre çapında ile) küçük kapsül saklanmış taşıma sınırlama etkisi özellikle telaffuz edilir (Bu durumda micelles ~ 35 içinde nm çapında). Böylece, daha fazla nanocrystal kapsülleme iyileştirilmesi yapılacak çalışmalar ana amacı olacak. Başka bir mevcut üretim sürecinin henüz tamamen sürekli olmadığını kısıtlamadır. Çoğunlukla süreci ürün koleksiyonu bölümü hala işlemi geliştirilmiş versiyonu ele alınması doğa toplu işlemde olmasıdır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Yazarlar, minnetle mali destek "Bin genç küresel yetenekleri" ödülü gelen Çin merkezi hükümet, Jiangsu eyalet hükümeti, mühendislik ve uygulamalı start-up fonundan bir "Shuang Chuang" ödülü kabul Bilimler, üniversite Nanjing, Çin, Ödülü "Tian Di" dan vakıf, hibe düşük öncelik akademik Program Geliştirme Fonu, Jiangsu yükseköğretim kurumları (PAPD), Jiangsu Province Doğa Bilimleri fonundan verin.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Hydrophobic quantum dots Ocean Nanotech QSP Solid hydrophobic CdSe/ZnS quantum dots. Peak fluorescence emission wavelength is 605 nm.
Poly(styrene)-b-poly(ethylene glycol) (PS-PEG) Sigma-Aldrich 666476-500MG Molecular weight of PS segment is 9.5 kDa and that of PEG segment is 18.0 kDa.
Poly(vinyl alcohol) (PVA) Sigma-Aldrich 363170-500G Molecular weight 13–23 kDa, 87–89% hydrolyzed.
Tetrahydrofuran (THF) Sinopharma Chemical Reagent 80124418
Chloroform Sinopharma Chemical Reagent 40007960
Syringe pumps Bao Ding Shen Chen SPLab01
Tubing Shanghei Lai Xing 2 mm outer diameter and 1.8 mm inner diameter PTFE tubing.
Syringes Yi Ming 5.CC 5 mL disposable syringe made of PTFE.
High voltage power supply Dong Wen DW Series Direct current power supply (0–50 kV range).
Electrospray coaxial nozzle Hunan Chang Sha Na Yi Stainless steel assembly. Inner capillary needle was a 27 gauge (outer diameter 500 μm; inner diameter 300 μm). Outer capillary was a 20 gauge (outer diameter 1,000 μm; inner diameter 500 μm).
Vortexer Xi'an HEB Biotechnology Co., Ltd. China MX-S MX-S with wide speed range of 0–2,500 rpm, stepless speed regulation, touch and continuous operations.
Steel ring Yiwu Wan Tu Rings with a range of diameters (0.8–1.8 cm) can be constructued. For example, a 1.3 cm diameter ring was constructed by curling an approximately 25 cm (length) of 0.5-mm diamter (24 gauge, AWG) steel wire.
Glass collecting dish Grainger 1u5084 25-mm height and 120-mm diameter glass dish.
15 mL centrifuge tube Jiangsu Xinkang Medical Instrument Co., Ltd. X-407 Centrifuge tube is made of transparent polypropylene (PP).

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nie, S., Xing, Y., Kim, G. J., Simons, J. W. Nanotechnology Applications in Cancer. Annu. Rev. Biomed. Eng. 9, 257-288 (2007).
  2. Smith, A. M., Ruan, G., Rhyner, M. N., Nie, S. M. Engineering Luminescent Quantum Dots for In Vivo Molecular and Cellular Imaging. Annals Biomed. Eng. 34, (1), 3-14 (2006).
  3. Heath, J. R., Davis, M. E. Nanotechnology and Cancer. Annu. Rev. Medicine. 59, 251-265 (2008).
  4. Pu, K., Chattopadhyay, N., Rao, J. Recent advances of semiconducting polymer nanoparticles in in vivo molecular imaging. J. Control. Release. 240, 312-322 (2016).
  5. Swierczewska, M., Han, H. S., Kim, K., Park, J. H., Lee, S. Polysaccharide-based nanoparticles for theranostic nanomedicine. Adv. Drug Deliv. Rev. 99, 70-84 (2016).
  6. Gao, X. H., Yang, L. L., Petros, J. A., Marshal, F. F., Simons, J. W., Nie, S. M. In vivo molecular and cellular imaging with quantum dots. Curr. Opin. Biotechnol. 16, (1), 63-72 (2005).
  7. Dubertret, B., Skourides, P., Norris, D. J., Noireaux, V., Brivanlou, A. H., Libchaber, A. In vivo imaging of quantum dots encapsulated in phospholipid micelles. Science. 298, (5599), 1759-1762 (2002).
  8. Ruan, G., et al. Simultaneous magnetic manipulation and fluorescent tracking of multiple individual hybrid nanostructures. Nano Lett. 10, (6), 2220-2224 (2010).
  9. Ruan, G., Winter, J. O. Alternating-color quantum dot nanocomposites for particle tracking. Nano Lett. 11, (3), 941-945 (2011).
  10. Park, J. H., von Maltzahn, G., Ruoslahti, E., Bhatia, S. N., Sailor, M. J. Micellar hybrid nanoparticles for simultaneous magnetofluorescent imaging and drug delivery. Angewandte Chemie-International Edition. 47, (38), 7284-7288 (2008).
  11. Torchilin, V. P. PEG-based micelles as carriers of contrast agents for different imaging modalities. Adv. Drug Deliv. Rev. 54, (2), 235-252 (2002).
  12. Sun, Y., et al. Examining the roles of emulsion droplet size and surfactant in the interfacial instability-based fabrication process of micellar nanocrystals. Nanoscale Research Letters. 12, 434 (2017).
  13. Ding, X. Y., Han, N., Wang, J., Sun, Y. X., Ruan, G. Effects of organic solvents on the structures of micellar nanocrystals. RSC Advances. 7, (26), 16131-16138 (2017).
  14. Sailor, M., Park, J. Hybrid nanoparticles for detection and treatment of cancer. Adv. Materials. 24, (28), 3779-3802 (2012).
  15. Jing, L. H., Ding, K., Kershaw, S. V., Kempson, T. M., Rogach, A. L., Gao, M. Y. Magnetically engineered semiconductor quantum dots as multimodal imaging probes. Adv. Materials. 26, (37), 6367-6386 (2014).
  16. Bao, G., Mitragotri, S., Tong, S. Multifunctional nanoparticles for drug delivery and molecular imaging. Annu. Rev. Biomed. Eng. 15, 253-282 (2013).
  17. Mura, S., Couvreur, P. Nanotheranostics for personalized medicine. Adv. Drug Delivery Rev. 64, (13), 1394-1416 (2012).
  18. Louie, A. Y. Multimodality imaging probes: design and challenges. Chem. Rev. 110, (5), 3146-3195 (2010).
Küresel ve solucan şeklinde Micellar Nanocrystals Electrospray, kendinden montajlı birleştirerek ve Solvent Bazlı Yapı Denetim imalatı
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ding, X., Sun, Y., Chen, Y., Ding, W., Emory, S., Li, T., Xu, Z., Han, N., Wang, J., Ruan, G. Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control. J. Vis. Exp. (132), e56657, doi:10.3791/56657 (2018).More

Ding, X., Sun, Y., Chen, Y., Ding, W., Emory, S., Li, T., Xu, Z., Han, N., Wang, J., Ruan, G. Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control. J. Vis. Exp. (132), e56657, doi:10.3791/56657 (2018).

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