Summary
वर्तमान कार्य micellar nanocrystals, nanobiomaterials के एक उभरते हुए प्रमुख वर्ग के निर्माण के लिए एक विधि का वर्णन करता है । यह विधि ऊपर-नीचे electrospray, नीचे-ऊपर स्वयं-असेंबली, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण को संयोजित करता है । निर्माण विधि काफी हद तक निरंतर है, उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों का उत्पादन कर सकते हैं, और संरचना नियंत्रण के एक सस्ती साधन के पास ।
Abstract
Micellar nanocrystals (encapsulated nanocrystals के साथ micelles) nanobiomaterials के एक उभरते हुए प्रमुख वर्ग बन गए हैं । हम ऊपर-नीचे electrospray, नीचे-ऊपर स्वयं विधानसभा, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण के संयोजन के आधार पर micellar nanocrystals के निर्माण की एक विधि का वर्णन । इस विधि पहले electrospray का उपयोग करने के लिए वर्दी ultrafine तरल बूंदें उत्पंन शामिल है, जिनमें से प्रत्येक के रूप में कार्य करता है एक सूक्ष्म रिएक्टर जिसमें स्वयं विधानसभा प्रतिक्रिया micellar nanocrystals गठन होता है, संरचनाओं के साथ (micelle आकार और nanocrystal encapsulation) कार्बनिक विलायक इस्तेमाल किया द्वारा नियंत्रित । यह विधि काफी हद तक निरंतर है और एक सस्ती संरचना नियंत्रण दृष्टिकोण के साथ उच्च गुणवत्ता micellar nanocrystal उत्पादों का उत्पादन । एक जल-मिश्रणीय कार्बनिक विलायक tetrahydrofuran (THF) का उपयोग करके, कृमि के आकार का micellar nanocrystals विलायक प्रेरित/सोल्यूशन micelle फ्यूजन के कारण उत्पादन किया जा सकता है । आम गोलाकार micellar nanocrystals के साथ तुलना में, कृमि के आकार का micellar nanocrystals, इस प्रकार जैविक लक्ष्यीकरण को बढ़ाने, गैर-विशिष्ट सेलुलर को कम करने की पेशकश कर सकते हैं । सह द्वारा प्रत्येक micelle में एकाधिक nanocrystals encapsulating, बहु या synergistic प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है । इस निर्माण विधि है, जो भविष्य के काम का हिस्सा होगा की वर्तमान सीमाएं, मुख्य रूप से micellar nanocrystal उत्पाद में अपूर्ण encapsulation और प्रक्रिया की पूरी तरह से सतत प्रकृति शामिल हैं ।
Introduction
Nanocrystals जैसे अर्धचालक क्वांटम डॉट्स (QDs) और superparamagnetic आयरन ऑक्साइड नैनोकणों (SPIONs) जैविक पता लगाने के लिए महान क्षमता का प्रदर्शन किया है, इमेजिंग, हेरफेर, और चिकित्सा1,2, 3,4,5,6. एक micelle में एक या एक से अधिक nanocrystals encapsulating जैविक वातावरण3,6के साथ nanocrystals इंटरफेस करने के लिए एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया विधि गया है । इस प्रकार गठित micellar nanocrystals (micelles के साथ nanocrystals encapsulated) nanobiomaterials7,8,9,10के एक उभरते हुए वर्ग बन गए हैं । आमतौर पर इस्तेमाल किया तरीकों micelles बनाना है कि विभिंन सामग्रियों encapsulate (जैसे, nanocrystals, छोटे अणु दवाओं, और रंजक) फिल्म जलयोजन, डायलिसिस, और कई अंय7,11शामिल हैं ।
वर्तमान काम micellar nanocrystals के ऊपर-नीचे electrospray, नीचे-ऊपर स्वयं विधानसभा, और विलायक मध्यस्थता संरचनात्मक नियंत्रण के संयोजन के आधार पर निर्मित करने की एक विधि का वर्णन है । micellar nanocrystals के अंय निर्माण विधियों के साथ तुलना में, हमारे विधि कई लाभकारी विशेषताएं प्रदान करता है: (1) यह एक मोटे तौर पर सतत उत्पादन प्रक्रिया है । यह सुविधा मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि electrospray का उपयोग हमारी विधि में इमल्शन की बूंदों के लिए किया जाता है । इसके विपरीत, कुछ अन्य विधियों में पायस की बूंदों को बनाने के लिए भंवर या sonication का उपयोग करते हैं, जिससे इन पद्धतियों बैच की प्रक्रियाएं प्रकृति12में होती हैं । (2) यह उच्च जल के साथ उत्पादों में परिणाम-dispersibility, उत्कृष्ट कोलाइडयन स्थिरता, और बरकरार भौतिक कार्यों के encapsulated nanocrystals । इस प्रक्रिया को अक्सर अंय micelle encapsulation तरीकों के साथ तुलना में बेहतर गुणवत्ता के साथ उत्पादों को दे सकते हैं, एक बड़ी हद तक क्योंकि electrospray ultrafine और वर्दी पायस बूंदों फार्म कर सकते हैं । (3) उत्पादों की संरचनाओं, micelle आकार और encapsulated nanocrystals की संख्या सहित, विलायक द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जो इस तरह के रूप में इस्तेमाल किया amphiphilic पॉलिमर बदलने के रूप में नियंत्रण के अन्य तरीकों के साथ तुलना में ज्यादा सस्ती है, और उत्पादन कर सकते हैं न केवल आमतौर पर उपलब्ध गोलाकार micelle आकार लेकिन कीड़ा की तरह micelle आकार के माध्यम से micelle फ्यूजन13. इस प्रकार का गठन कृमि के आकार का micellar nanocrystals गोलाकार समकक्षों से बहुत कम गैर विशिष्ट सेलुलर लेने की पेशकश करने के लिए पाया जाता है13. दूसरी ओर, यह है कि इस विधि एक electrospray डिवाइस है, जो कुछ और तकनीकी रूप से (हालांकि अभी तक निषेध से) अंय तरीकों में इंस्ट्रूमेंटेशन की जरूरत से अधिक की मांग है की स्थापना की आवश्यकता है बाहर इशारा करते हुए लायक है ।
निर्माण विधि पहले ultrafine तरल उत्पादन शामिल है (अक्सर तेल में पानी इमल्शन) electrospray द्वारा समान आकार के साथ बूंदें, जैविक विलायक के वाष्पीकरण के बाद स्व-विधानसभा में micellar nanocrystals फार्म करने के लिए जिसके परिणामस्वरूप (चित्रा 1 ). electrospray सेटअप गाढ़ा सुई का उपयोग कर एक समाक्षीय विन्यास है: तेल चरण, जो amphiphilic ब्लॉक copolymers और hydrophobic nanocrystals शामिल कार्बनिक विलायक में भंग, भीतरी सुई को दिया जाता है (27 जी स्टेनलेस स्टील केशिका ) एक सिरिंज पंप के साथ; पानी चरण है, जो एक surfactant पानी में घुल शामिल है, बाहरी सुई (20 जी स्टेनलेस स्टील तीन तरह संबंधक) एक दूसरे सिरिंज पंप के साथ दिया जाता है । एक उच्च वोल्टेज समाक्षीय नोक करने के लिए लागू किया जाता है । Ultrafine बूंदों के साथ समान आकार electrodynamic बल सतह तनाव और तरल में inertial तनाव पर काबू पाने के कारण उत्पन्न होते हैं । प्रत्येक छोटी बूंद अनिवार्य रूप से एक ' सूक्ष्म रिएक्टर ', जिसमें, वाष्पीकरण द्वारा कार्बनिक विलायक को हटाने पर, स्वयं ' विधानसभा प्रतिक्रिया ' अनायास hydrophobic बातचीत के कारण होता है के रूप में कार्य करता है । अलग कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग micellar nanocrystals के विभिंन संरचनाओं के लिए सुराग: एक जल-immiscible कार्बनिक विलायक क्लोरोफॉर्म गोलाकार micelle आकार की ओर जाता है, जबकि एक लंबी प्रतिक्रिया समय के साथ एक पानी मिश्रणीय कार्बनिक विलायक THF कृमि की तरह होता है बढ़ाया nanocrystal encapsulation के साथ साथ micelle आकार ।
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Protocol
चेतावनी: कार्बनिक सॉल्वैंट्स के उपयोग के कारण, सभी आपरेशनों एक रासायनिक धुएं हुड में किया जाना चाहिए । उच्च बिजली की वोल्टेज के उपयोग के कारण, जब बिजली की आपूर्ति पर है तंत्र के साथ शरीर के संपर्क से बचें । सभी उचित सुरक्षा प्रथाओं का उपयोग करें जैसे व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (सुरक्षा चश्मा, दस्ताने, लैब कोट, पूर्ण लंबाई पैंट, और बंद पैर के जूते) का उपयोग कर । सभी प्रासंगिक सामग्री सुरक्षा डाटा शीट (MSDS) से परामर्श करें ।
1. सामग्री का सेटअप
- QD समाधान तैयार करने के लिए, भंग 10 मिलीग्राम hydrophobic QDs (फ्लोरोसेंट उत्सर्जन पीक तरंग दैर्ध्य = ६०५ एनएम, यहां मॉडल nanocrystals के रूप में इस्तेमाल किया) 20 मिलीलीटर कार्बनिक विलायक में (क्लोरोफॉर्म आकार के उत्पादन के लिए गोलाकार micelle आकार या THF उत्पादन के लिए) और भंवर के लिए 20 एस.
- ps-खूंटी समाधान तैयार करने के लिए, भंग १०० मिलीग्राम ps-खूंटी (amphiphilic ब्लॉक copolymer, ९.५ केडीए पी एस खंड और १८.० केडीए खूंटी खंड के साथ) 10 मिलीलीटर कार्बनिक विलायक में (क्लोरोफॉर्म गोलाकार micelle आकार या THF के उत्पादन के लिए उत्पादन micelle आकार के लिए) । 2 मिनट (THF) के लिए 1 मिनट (क्लोरोफॉर्म) या स्नान sonicate के लिए भंवर से हल मिश्रण ।
- 1 मिनट के लिए QD समाधान और 1 मिलीलीटर पी एस-खूंटी समाधान और भंवर के 1 मिलीलीटर मिश्रण एक सिरिंज के मिश्रण जोड़ें । सिरिंज PTFE का बना होता है.
- PVA समाधान तैयार करने के लिए, भंग ४०० मिलीग्राम PVA (13-23 केडीए, 87-89% hydrolyzed) में 10 मिलीलीटर पानी में एक गर्म पानी में स्नान 60 – 80 डिग्री सेल्सियस के लिए 4 – 5 ज. उपयोग करने से पहले कमरे के तापमान को शांत करने के लिए PVA समाधान की अनुमति दें ।
- PVA सिरिंज बी के लिए 5 मिलीलीटर का समाधान जोड़ें सिरिंज PTFE का बना होता है.
2. उपकरण का सेटअप
- बाहरी केशिका विधानसभा में भीतरी केशिका डालें और धीरे स्थिति में पेंच । पर कस मत करो । चित्रा 2 समाक्षीय electrospray प्रणाली के समग्र सेटअप से पता चलता है. भीतरी केशिका सुई एक 27 जी (बाहरी व्यास ५०० µm; भीतरी व्यास ३०० µm) स्टेनलेस स्टील केशिका, और बाहरी सुई एक 20 जी (बाहरी व्यास १,००० µm; भीतरी व्यास ५०० µm) स्टेनलेस स्टील तीन तरह से कनेक्टर है । PTEE इस्तेमाल किया टयूबिंग १.८ mm के एक भीतरी व्यास है ।
- लोड सिरिंज एक सिरिंज पंप पर एक के रूप में चित्रा 2में दिखाया गया है । PTFE टयूबिंग का उपयोग electrospray समाक्षीय नोजल के भीतरी स्टेनलेस स्टील केशिका करने के लिए एक सिरिंज कनेक्ट.
- चित्रा 2में दिखाया गया के रूप में सिरिंज पंप बी पर लोड सिरिंज बी. PTFE टयूबिंग का उपयोग electrospray समाक्षीय नोजल के बाहरी स्टेनलेस स्टील केशिका से सिरिंज बी कनेक्ट करें ।
- स्थिति electrospray समाक्षीय नोजल टिप एक जमीन इस्पात की अंगूठी के ऊपर लगभग ०.८ सेमी (१.५ सेमी का व्यास) ।
- एक गिलास संग्रह पकवान लगभग 10 सेमी समाक्षीय नोक के नीचे रखें ।
- बिजली की आपूर्ति बंद कर दिया, के साथ जमीनी तार ( चित्रा 2में काले तार) से कनेक्ट करने के लिए जमीन इस्पात की अंगूठी ।
- बिजली की आपूर्ति के साथ बंद कर दिया, एक धातु मगरमच्छ क्लिप का उपयोग कर समाक्षीय नोजल की भीतरी सुई के लिए बिजली की आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल ( चित्रा 2में लाल तार) कनेक्ट.
3. Micellar Nanocrystals का उत्पादन
- सिरिंज पंप की गति सेट करने के लिए एक ०.६ मिलीलीटर/
- सिरिंज पम्प बी की स्पीड निर्धारित कर १.५ एमएल/
- दोनों सिरिंज पंप शुरू और उनके संबंधित प्रवाह दरों को स्थिर करने के लिए प्रतीक्षा करें । एक स्थिर दर पर नोक पर बनाने बूंदें एक स्थाई प्रवाह दर का संकेत मिलता है । यह आमतौर पर सिरिंज पंप शुरू करने के बाद ६० एस के भीतर होता है ।
नोट: वहाँ टयूबिंग और बूंदों electrospray समाक्षीय नोक पर फार्म चाहिए में कोई बुलबुले होना चाहिए. - electrospray समाक्षीय नोक करने के लिए एक सकारात्मक उच्च वोल्टेज लागू करने के लिए बिजली की आपूर्ति पर बारी. 5 – 9 केवी की सीमा के भीतर लागू वोल्टेज को समायोजित करें, एक गुफा शंकु-जेट (यानी, एक अभिसरण जेट, आमतौर पर एक ' टेलर कोन ' के रूप में जाना जाता है जब तक) समाक्षीय नोक की नोक पर मनाया जाता है (के रूप में चित्रा 3ए के इनसेट में दिखाया गया है) ।
चेतावनी: जब उच्च वोल्टेज लागू किया जाता है electrospray नोजल को छूने के लिए सुनिश्चित नहीं है । उपयुक्त सुरक्षा सावधानियों का पालन करें ।
नोट: अपर्याप्त लागू वोल्टेज नोक की नोक पर बनाने की बूंदों में परिणाम (के रूप में चित्र बीके इनसेट में दिखाया गया है), जबकि भी लागू वोल्टेज के उच्च नोक और जमीन इस्पात की अंगूठी के बीच एक बिजली के चाप का कारण होगा । - एक स्थिर टेलर शंकु (चित्र 3ए) प्राप्त किया गया है के बाद, एक साफ संग्रह पकवान के लिए 10 मिलीलीटर पानी में जोड़ें और सेटअप में कांच संग्रह पकवान की जगह । नए पकवान micellar nanocrystal उत्पाद इकट्ठा करेंगे ।
- एक निश्चित समय अवधि के लिए micellar nanocrystal उत्पादन प्रक्रिया चलाएं (लगभग ४० मिनट के लिए गोलाकार micelle आकार या लगभग ९० मिनट के उत्पादन के लिए कृमि की तरह micelle आकार उत्पादन के लिए) । फिर electrospray नोजल के नीचे से संग्रह पकवान निकालें ।
- बंद करो सिरिंज पंप A और B.
- हाई वोल्टेज बिजली आपूर्ति बंद कर दें ।
- अनुमति कार्बनिक विलायक (एक धुएं हुड में) खुला संग्रह पकवान रातोंरात से लुप्त हो जाना ।
नोट: micellar nanocrystal उत्पादों के लक्षण वर्णन के परिणाम से देखते हुए, रात के वाष्पीकरण कार्बनिक विलायक अच्छी गुणवत्ता के साथ उत्पादों को प्राप्त करने के लिए हटाने के लिए पर्याप्त है । - अंत में, लक्षण वर्णन के लिए एक 15 मिलीलीटर केंद्रापसारक ट्यूब के लिए micellar nanocrystal उत्पाद हस्तांतरण (उदा, फ्लोरोसेंट स्पेक्ट्रोस्कोपी, गतिशील प्रकाश बिखरने, संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, और थर्मल विश्लेषण), आवेदन, या भंडारण । 4 डिग्री सेल्सियस पर एक रेफ्रिजरेटर में अंतिम micellar nanocrystal उत्पाद स्टोर ।
नोट: उत्पाद के लिए इस भंडारण हालत के अंतर्गत स्थिर रह सकते है कम से एक महीने के लिए ।
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Representative Results
चित्रा 1 एक योजनाबद्ध उत्पादन प्रक्रिया में इस्तेमाल कार्बनिक विलायक द्वारा संरचनाओं (आकार और encapsulation) के नियंत्रण micellar nanocrystals के सारांश से पता चलता है । संक्षेप में, dichloromethane nanocrystals का कोई encapsulation के साथ गोलाकार micelles की ओर जाता है; क्लोरोफॉर्म nanocrystals की एक कम encapsulation संख्या के साथ गोलाकार micelles की ओर जाता है; THF एक छोटी प्रतिक्रिया समय और कृमि के आकार का micelles एक लंबी प्रतिक्रिया समय पर nanocrystals के एक उच्च encapsulation संख्या के साथ nanocrystals के एक उच्च encapsulation संख्या के साथ गोलाकार micelles की ओर जाता है, क्रमशः ।
गोलाकार आकार के साथ micellar nanocrystals कार्बनिक विलायक के रूप में क्लोरोफॉर्म का उपयोग कर उत्पादित ~ ३५ एनएम के एक कण का आकार है (संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (उनि) द्वारा; चित्र 3ए) । एक प्रमुख गुणवत्ता नियंत्रण विधि सफल उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए टेलर शंकु का उपयोग कर रहा है: 5 की सीमा के भीतर वोल्टेज समायोजन-9 केवी जब तक एक गुफा शंकु-जेट (टेलर शंकु) का गठन किया है, इस प्रकार ' सूक्ष्म रिएक्टरों ' जिसमें स्वयं ' विधानसभा के गठन को सुनिश्चित करने प्रतिक्रिया ' होती है (चित्र 3ए) । तुलना के रूप में, चित्र बी नोक टिप पर तरल प्रवाह की उपस्थिति की एक तस्वीर और उत्पादों की एक उनि छवि से पता चलता है जब टेलर शंकु ठीक से गठित नहीं है ।
कीड़ा की तरह micelle आकार कार्बनिक विलायक के रूप में पानी मिश्रणीय THF का उपयोग करके उत्पादित है । THF को प्रेरित/गोलाकार micelles के फ्यूजन, एक कृमि की तरह आकार (चित्रा 4)13बनाने की सुविधा कर सकते हैं । चित्र 4a, चित्रा 4b, और चित्रा 4c 30 मिनट, ६० मिनट, और ९० मिनट, क्रमशः के उत्पादन समय पर उत्पादों के उनि छवियों को दिखाते हैं । यह आंकड़ा 4 में देखा जा सकता है कि उत्पादन में वृद्धि का समय तेजी से अधिक कीड़ा आकार micellar nanocrystals की ओर जाता है, और यह कि ९० मिनट तक लगभग सभी micellar nanocrystals कृमि में आकार की तरह हैं । इसके अलावा, micelle में nanocrystal encapsulation भी कार्बनिक विलायक के रूप में THF का उपयोग करके बढ़ाया है ।
चित्रा 1: micellar nanocrystals के उत्पादन की प्रक्रिया की योजनाबद्ध ऊपर-नीचे electrospray, नीचे-ऊपर स्वयं विधानसभा, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण के संयोजन । dichloromethane का उपयोग करने के लिए खाली गोलाकार micelles (nanocrystals के कोई encapsulation के साथ गोलाकार micelles) की ओर जाता है; क्लोरोफॉर्म का उपयोग nanocrystals की कम encapsulation संख्या के साथ गोलाकार micelles को जाता है; THF का प्रयोग एक छोटी प्रतिक्रिया समय और कृमि के आकार का micelles में nanocrystals के उच्च encapsulation संख्या के साथ एक लंबी प्रतिक्रिया समय पर nanocrystals के उच्च encapsulation संख्या के साथ गोलाकार micelles की ओर जाता है, क्रमशः । इस आंकड़े को डिंग एट अल से संशोधित किया गया है । 13 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2: micellar nanocrystals के निर्माण उपकरण के योजनाबद्ध । योजनाबद्ध समाक्षीय electrospray प्रणाली है कि मुख्य रूप से चार भागों से बना है की कुल सेटअप से पता चलता है: 1) समाक्षीय नोक और इस्पात की अंगूठी, 2) ग्लास संग्रह पकवान, 3) सिरिंज पंप एक और सिरिंज पंप बी, और 4) उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति. 1) electrospray समाक्षीय नोजल टिप एक जमीन इस्पात की अंगूठी के ऊपर लगभग ०.८ सेमी रखा गया है । 2) ग्लास संग्रह पकवान समाक्षीय नोक के नीचे लगभग 10 सेमी रखा गया है । 3) सिरिंज पंप पर एक, सिरिंज QD समाधान और पुनश्च-खूंटी समाधान लागू करने के लिए PTFE टयूबिंग का उपयोग कर electrospray समाक्षीय नोजल के भीतरी स्टेनलेस-स्टील केशिका से जुड़ा है । सिरिंज पंप बी पर, सिरिंज बी PVA समाधान लागू करने के लिए PTFE टयूबिंग का उपयोग कर electrospray समाक्षीय नोजल के बाहरी स्टेनलेस स्टील केशिका से जुड़ा है । 4) बिजली आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल (लाल तार) समाक्षीय नोजल की भीतरी सुई से जुड़ा हुआ है, जबकि जमीन के तार (काले तार) जमीनी इस्पात की अंगूठी से जुड़ा है, और वोल्टेज की सीमा + 5-9 केवी से है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 3: गोलाकार आकार के साथ Micellar nanocrystals electrospray, स्वयं विधानसभा, और कार्बनिक विलायक के रूप में क्लोरोफॉर्म, एक प्रमुख गुणवत्ता नियंत्रण विधि के रूप में समाक्षीय नोक टिप पर उचित टेलर शंकु गठन के साथ । (क) एक सफल उत्पादन प्रक्रिया के बाद उत्पाद का उनि छवि । इनसेट: ठीक से की उपस्थिति समाक्षीय नोक टिप पर टेलर शंकु का गठन किया । (ख) एक असफल उत्पादन प्रक्रिया के बाद उत्पाद का उनि छवि । इनसेट: समाक्षीय नोक टिप पर गलत तरीके से गठित टेलर शंकु की उपस्थिति । इस आंकड़े को डिंग एट अल से संशोधित किया गया है । 13 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 4: Micellar nanocrystals के संयोजन की तरह आकार के साथ electrospray, स्व-विधानसभा, और कार्बनिक विलायक के रूप में THF द्वारा उत्पादित । (क) 30 मिनट के लिए प्रतिक्रिया के बाद उत्पाद के उनि छवि (ख) ६० मिनट के लिए प्रतिक्रिया के बाद उत्पाद के उनि छवि (ग) ९० मिनट के लिए प्रतिक्रिया के बाद उत्पाद के उनि छवि (घ) योजनाबद्ध के गठन का तंत्र दिखा THF द्वारा कृमि के आकार का micelles. यह आंकड़ा रिडिंग एट अल से reproduced किया गया है । 13 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
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Discussion
वर्तमान कार्य में वर्णित micellar nanocrystals की निर्माण विधि ऊपर-नीचे electrospray, निचली-अप स्व-असेंबली, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण को संयोजित करती है । एक प्रभावी और सुविधाजनक गुणवत्ता नियंत्रण विधि का उपयोग करने के लिए है टेलर शंकु समाक्षीय नोक टिप पर गठित । इसका कारण यह है कि एक ठीक से गठित टेलर शंकु संतुलन (या निकट संतुलन) के बीच बिजली के बल और सतह तनाव है, जो बारी में आत्म-रिएक्टरों (वर्दी ultrafine बूंदों के सफल गठन को इंगित करता है) स्व के लिए विधानसभा प्रतिक्रिया होने का संकेत देता है सहज. घटना में है कि टेलर शंकु ठीक से गठित नहीं है, एक बिजली की आपूर्ति की वोल्टेज और सिरिंज पंप के प्रवाह की दर को समायोजित करना चाहिए, जबकि समाक्षीय नोक टिप और आधारित इस्पात की अंगूठी के बीच की दूरी सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त है, जब तक एक ठीक से गठन टेलर शंकु मनाया जाता है । एक स्थिर टेलर शंकु प्राप्त करने के लिए एक दृष्टिकोण को उच्च वोल्टेज में वृद्धि जब तक इलेक्ट्रॉनों electrospray नोक टिप और जमीन इस्पात की अंगूठी के बीच arcing शुरू है । उस समय, electrospray वोल्टेज को कम करके 0.5-1.5 केवी और कोई arcing होती है । यदि एक स्थिर टेलर शंकु अभी भी गठन नहीं है, ध्यान से नोजल टिप से उभर तरल निरीक्षण । अगर तरल की बूंदें छिटपुट रूप से दिखाई देते हैं, व्यवस्थित एक स्थिर टेलर शंकु मनाया जब तक सिरिंज पंप प्रवाह दर को कम । यदि कोई बूंदें नोक नोक पर मनाया जाता है, व्यवस्थित एक स्थिर टेलर शंकु देखा है जब तक सिरिंज पंप के प्रवाह की दर में वृद्धि । इसके अलावा, समाक्षीय नोक टिप और उत्पाद संग्रह पकवान के बीच की दूरी पर एक उचित मूल्य बनाए रखा जाना चाहिए । यदि दूरी बहुत छोटी है, कार्बनिक विलायक के वाष्पीकरण भी धीमी गति से हो सकता है और micellar nanocrystal गठन की प्रक्रिया नकारात्मक प्रभावित हो सकता है; दूसरी ओर, यदि दूरी बहुत बड़ी है, सामग्री की एक बड़ी राशि के उत्पादन की प्रक्रिया के दौरान एयरोसोल के रूप में खो सकता है । अंत में, पॉलिमर और QDs की सांद्रता उचित मूल्यों पर बनाए रखा जाना चाहिए । यदि बहुलक एकाग्रता बहुत कम है, micelle क्योंकि एक महत्वपूर्ण बहुलक एकाग्रता micelle गठन के लिए पहुंचा जा करने की जरूरत है फार्म नहीं हो सकता; यदि बहुलक एकाग्रता बहुत अधिक है, लगभग सभी micelles का गठन खाली micelles होगा । इसी प्रकार, यदि QD एकाग्रता बहुत कम है, लगभग सभी micelles का गठन खाली micelles होगा । यदि QD एकाग्रता बहुत अधिक है, कई QDs micelles में समझाया नहीं होगा ।
micellar nanocrystals प्रत्येक micelle में एकाधिक nanocrystals हो सकता है उत्पादित, बहुआयामी अनुमति (जैसे, दोनों प्रतिदीप्ति और चुंबक जब QDs और SPIONs सह-encapsulated हैं) या synergistic प्रभाव (जैसे, रंग बदलने दो अलग फ्लोरोसेंट रंग के साथ सह encapsulating QDs द्वारा गठित समग्र nanoparticle)8,9,10,14,15,16,17 ,18. उत्पादन विधि भी कार्बन नैनोट्यूब और गोल्ड nanorods जैसे अंय नेनो सामग्री encapsulate करने के लिए लागू किया जा सकता है । कृमि के आकार का micelles गैर-विशिष्ट सेलुलर सेल् फी की पेशकश कर सकता है, इस प्रकार13जैविक लक्ष्यीकरण को बढ़ाना । micellar nanocrystal उत्पादों को आसानी से जैव अणुओं की एक किस्म के साथ अच्छी तरह से स्थापित bioconjugation तकनीक का उपयोग कर संयुग्मित जा सकता है, और जैविक इमेजिंग, पता लगाने, हेरफेर के लिए लागू किया है, और चिकित्सा ।
वर्तमान निर्माण प्रक्रिया दोनों गोलाकार और कृमि के आकार का micellar nanocrystals के उत्पादन परमिट । कृमि-आकार कार्बनिक विलायक और एक लंबी प्रतिक्रिया समय के रूप में THF का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है । इसके अलावा, यह भी देखा गया था कि जब एक उच्च बहुलक एकाग्रता (जैसे, 20 मिलीग्राम/एमएल ऊपर प्रोटोकॉल में), यहां तक कि एक छोटी प्रतिक्रिया समय पर इस्तेमाल किया गया था (THF के साथ कार्बनिक विलायक के रूप में), कुछ कीड़ा के आकार का micelles बनाया जा सकता है । हालांकि, इस तरह के एक उच्च बहुलक एकाग्रता का उपयोग आसानी से एकत्रीकरण के लिए नेतृत्व कर सकता है ।
वर्तमान निर्माण प्रक्रिया की एक सीमा है कि micelle में nanocrystal encapsulation अभी भी सीमित है (कार्बनिक विलायक खाली micelles के प्रतिशत के रूप में THF के साथ ~ ५०% है और दो या अधिक micelles के साथ nanocrystals का प्रतिशत encapsulated है ~ 20%, और कार्बनिक विलायक खाली micelles के प्रतिशत के रूप में क्लोरोफॉर्म के साथ ~ ८०% है और दो या अधिक nanocrystals के साथ micelles का प्रतिशत समझाया ~ 10%)13, हालांकि यह आम तौर पर सुधार nanocrystal encapsulation प्रभाव देता है पारंपरिक फिल्म जलयोजन विधि के साथ तुलना में (दे > 80% खाली micelles हमारी प्रयोगशाला में आयोजित परीक्षणों में इसी तरह की सामग्री की स्थिति का उपयोग कर) । मूल रूप से, इस सीमा इस तथ्य के कारण है कि, छोटे अणु रंजक और दवाओं के साथ तुलना में, nanocrystals बहुत bulkier हैं, और इस प्रकार परिवहन दर में सीमित हैं । दूसरे शब्दों में, nanocrystal encapsulation कैनेटीक्स द्वारा सीमित है बजाय13ऊष्मा । परिवहन-सीमित प्रभाव विशेष रूप से स्पष्ट है जब बड़ी वस्तुओं (इस मामले में व्यास में कुछ nanometers के साथ nanocrystals) छोटे कैप्सूल (व्यास में ~ ३५ एनएम के साथ इस मामले में micelles) में समझाया जाता है । इस प्रकार, आगे nanocrystal encapsulation में सुधार भविष्य के काम का एक प्रमुख लक्ष्य होगा । वर्तमान निर्माण प्रक्रिया की एक और सीमा है कि यह अभी तक पूरी तरह से निरंतर नहीं है । यह मुख्य रूप से है क्योंकि इस प्रक्रिया के उत्पाद संग्रह हिस्सा अभी भी प्रकृति में एक बैच प्रक्रिया है, जो प्रक्रिया के सुधार संस्करण में सुलझाया जाएगा ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
लेखक कृतज्ञता चीनी केंद्र सरकार से एक "हजार युवा वैश्विक प्रतिभा" पुरस्कार के वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं, Jiangsu प्रांतीय सरकार से एक "Shuang चुआंग" पुरस्कार, शुरू कोष इंजीनियरिंग के कॉलेज से और लागू विज्ञान, नानजिंग विश्वविद्यालय, चीन, "तियान-Di" फाउंडेशन से पुरस्कार, Jiangsu उच्च शिक्षा संस्थानों (PAPD), Jiangsu प्रांत प्राकृतिक विज्ञान कोष से अनुदान की प्राथमिकता अकादमिक कार्यक्रम विकास निधि से अनुदान ।
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). |
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