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Chemistry

Fabricación de nanocristales micelar esférica y en forma de gusano combinando Electrospray, uno mismo-Asamblea y Control de la estructura de base solvente

Published: February 11, 2018 doi: 10.3791/56657
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

El presente trabajo describe un método para fabricar nanocristales micelar, una clase emergente importante de nanobiomaterials. Este método combina electrospray de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y el control de la estructura de base de solvente. El método de fabricación es en gran medida continuo, puede producir productos de alta calidad y posee un medio barato de control de la estructura.

Abstract

Nanocristales micelares (micelas con nanocristales encapsulado) se han convertido en una clase emergente importante de nanobiomaterials. Se describe un método de fabricación de nanocristales micelar basado en combinar electrospray de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y control estructura de base de solvente. Este método consiste en primero usar electrospray para generar gotitas líquidas ultrafinas uniforme, cada una de ellas funciona como un reactor de micro en el que uno mismo-Asamblea reacción ocurre formación micelar nanocristales, con las estructuras (forma micelar y nanocristales encapsulación) controlado por el solvente orgánico utilizado. Este método es en gran parte continuo y produce productos de nanocrystal micelar de alta calidad con un enfoque de control de la estructura económica. Mediante el uso de un tetrahidrofurano disolvente orgánico miscible con agua (THF), nanocristales micelar con forma de gusano pueden ser producido por fusión inducida/facilitado por solvente micela. En comparación con el común nanocristales micelares esféricos, nanocristales micelar con forma de gusano pueden ofrecer minimizada absorción celular no específico, aumentando así el objetivo biológico. Encapsulando Co nanocristales múltiples en cada micela, pueden lograrse efectos sinérgicos o multifuncionales. Las limitaciones actuales de este método de fabricación, que será parte de la labor futura, incluyen principalmente encapsulación imperfecta en el producto de nanocrystal micelar y la naturaleza continua el proceso.

Introduction

Nanocristales como puntos cuánticos de semiconductor (QDs) y óxido de hierro superparamagnético nanopartículas (SPIONs) han demostrado gran potencial biológico de detección, la proyección de imagen, manipulación y terapia1,2, 3,4,5,6. Encapsula una o más de nanocristales en una micela ha sido un método ampliamente utilizado de nanocristales de la interfaz con entornos biológicos3,6. Los nanocristales micelares así formado (micelas con nanocristales encapsulado) se han convertido en una clase emergente de nanobiomaterials7,8,9,10. Métodos comúnmente utilizados para fabricar las micelas que encapsulan diversos materiales (por ejemplo, nanocristales, fármacos de molécula pequeña y colorantes) incluyen película hidratación, diálisis y otros7,11.

El presente trabajo describe un método de fabricación de nanocristales micelar basado en combinar electrospray de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y control estructural mediada por el solvente. En comparación con otros métodos de fabricación de nanocristales micelar, nuestro método ofrece varias características beneficiosas: (1) es un proceso de producción continua en gran parte. Esta característica es principalmente debido a la electrospray se utiliza en nuestro método para formar gotitas de la emulsión. Por el contrario, otros métodos usan Vortex o sonicación para formar gotitas de la emulsión, lo que estos procesos por lotes de métodos en la naturaleza12. (2) da lugar a productos con agua de alta dispersabilidad, excelente estabilidad coloidal y funciones físicas intactas de los nanocristales encapsulado. Este proceso puede a menudo dar productos con calidad superior en comparación con otros métodos de encapsulado de la micela, en gran parte porque electrospray puede formar gotas de emulsión ultrafina y uniforme. (3) las estructuras de los productos, incluyendo la forma micelar y número de nanocristales encapsulada, pueden ser controladas por el disolvente, que es mucho más barato en comparación con otras formas de control como el cambio los polímeros anfifílicos utilizados y pueden producir no sólo la forma comúnmente disponibles micela esférica pero forma micelar de gusanos por micela fusión13. El así formado en forma de gusano micelares nanocristales se encuentran ofrecer grandemente reducida absorción celular no específica a las contrapartes esféricas13. Por otra parte, vale señalar que este método requiere la instalación de un dispositivo de electrospray, que es algo más técnico exigente (aunque lejos de ser prohibitivos) que la necesidad de la instrumentación en los otros métodos.

El método de fabricación consiste en generar primero ultrafinas líquido (emulsión aceite-en-agua a menudo) las gotitas con tamaños uniformes por electrospray, seguida por evaporación del solvente orgánico, dando por resultado uno mismo-Asamblea para formar nanocristales micelar (figura 1 ). La configuración de electrospray tiene una configuración coaxial utilizando agujas concéntricas: la fase de aceite, que contiene copolímeros anfifílicos en bloque y nanocristales hidrofóbicos disueltos en disolventes orgánicos, se entrega a la aguja interna (27 G acero inoxidable tubo capilar ) con una bomba de la jeringuilla; la fase de agua, que contiene un agente tensioactivo disuelto en agua, se entrega a la aguja externa (conector de tres vías de acero inoxidable de 20 G) con una segunda bomba de jeringa. Un alto voltaje se aplica a la boquilla coaxial. Se generan gotitas ultrafinas con tamaños uniformes debido a la fuerza electrodinámica superar tensión de superficie y estrés inercial en el líquido. Cada gotita esencialmente funciona como un 'micro-reactor', en el que, al quitar el solvente orgánico por la evaporación, el autoensamblaje 'reacción' ocurre espontáneamente debido a las interacciones hidrofóbicas. Usando diferentes solventes orgánicos conduce a estructuras diferentes de nanocristales micelar: un cloroformo disolvente orgánico inmiscibles en agua conduce a la forma de micelas esféricas, mientras que un disolvente orgánico miscible con agua, THF con un tiempo de reacción largo conduce a gusano-como forma micelar junto con encapsulación mejorada nanocrystal.

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Protocol

PRECAUCIÓN: Debido al uso de disolventes orgánicos, todas las operaciones deben realizarse en una campana de humos químicos. Debido al uso de alta tensión eléctrica, evite el contacto con el aparato cuando la alimentación está activada. Utilizar todas las prácticas de seguridad adecuadas como el uso de equipo de protección personal (gafas, guantes, bata, pantalones largos y zapatos cerrados). Consultar todas las hojas de datos seguridad material (MSDS).

1. instalación de los materiales

  1. Para preparar la solución QD, disolver 10 mg QDs hidrofóbicos (longitud de onda de máxima emisión fluorescente = 605 nm, utilizado como el modelo nanocristales aquí) en solvente orgánico de 20 mL (cloroformo para producir la forma micelas esféricas o THF para producir la forma micelar de gusanos) y vórtex durante 20 s.
  2. Para preparar la solución PS-PEG, disolver 100 mg de PS-PEG (copolímero de bloque anfifílicas, con segmento 9,5 kDA PS y kDA 18.0 PEG segmento) en solvente orgánico de 10 mL (cloroformo para producir la forma micelas esféricas o THF para producir la forma micelar de gusanos). Mezcla la solución con un vórtex para baño o 1 min (cloroformo) someter a ultrasonidos durante 2 min (THF).
  3. Mezclar 1 mL de solución QD y 1 mL de solución de PEG PS y vortex durante 1 minuto añadir la mezcla a jeringa A. La jeringa se hace de PTFE.
  4. Para preparar la solución PVA, disolver 400 mg PVA (13-23 kDa, 87-89% hidrolizado) en 10 mL de agua en un baño de agua caliente a 60 – 80 ° C durante 4-5 h. permita que la solución PVA se enfríe a temperatura ambiente antes de usar.
  5. Añadir 5 mL de solución PVA a la jeringa B. La jeringa se hace de PTFE.

2. instalación de equipos

  1. Insertar el capilar interno en el conjunto exterior del capilar y suavemente el tornillo en su posición. No apriete demasiado. La figura 2 muestra la configuración general del sistema coaxial electrospray. La aguja interna del capilar es un tubo capilar de acero inoxidable de 27 G (diámetro externo 500 μm; diámetro interior 300 μm), y la aguja externa es un conector de tres vías del acero inoxidable de 20 G (diámetro externo 1.000 μm, 500 μm de diámetro interno). La tubería de PTEE utilizada tiene un diámetro interno de 1,8 mm.
  2. Cargue la jeringa A un bomba de jeringa como se muestra en la figura 2. Conectar la jeringa al capilar de acero inoxidable interior de la boquilla coaxial de electrospray usando tubería de PTFE.
  3. Cargar jeringa B b bomba de jeringa como se muestra en la figura 2. Conectar jeringa B con el capilar de acero inoxidable exterior de la boquilla coaxial de electrospray usando tubería de PTFE.
  4. Posición de la boquilla coaxial electrospray punta de aproximadamente 0,8 cm por encima de un anillo de acero puesto a tierra (diámetro de 1,5 cm).
  5. Lugar una colección de vidrio plato aproximadamente 10 cm por debajo de la boquilla coaxial.
  6. Con la fuente de alimentación apagada, conecte el cable a tierra (cable negro en la figura 2) para el anillo de acero puesto a tierra.
  7. Con la fuente de alimentación apagada, conecte el terminal positivo (cable rojo en la figura 2) de la fuente de alimentación a la aguja interna de la boquilla coaxial usando una pinza de metal.

3. producción de nanocristales micelar

  1. Ajustar la velocidad de la bomba de jeringa A 0,6 mL por hora.
  2. Ajustar la velocidad de la jeringa de la bomba B a 1,5 mL/h.
  3. Iniciar dos bombas de la jeringuilla y esperar sus respectivos caudales a estabilizar. Formando en la boquilla a un ritmo constante de gotas indican un caudal estable. Esto ocurre generalmente dentro de 60 s después de arrancar las bombas de la jeringuilla.
    Nota: Debe haber ningunas burbujas en la tubería y forman gotitas en la boquilla coaxial electrospray.
  4. Encienda la fuente de alimentación para aplicar un alto voltaje positivo a la boquilla coaxial electrospray. Ajustar la tensión dentro del rango de 5 – 9 kV, hasta un cóncavo cono-jet (es decir, un jet convergente, comúnmente conocido como un 'cono de Taylor') se observa en la punta de la boquilla coaxial (como se muestra en el recuadro de la figura 3a).
    PRECAUCIÓN: Asegúrese de no tocar electrospray la boquilla cuando se aplica el alto voltaje. Siga las precauciones de seguridad apropiadas.
    Nota: Tensión insuficiente se traducirá en las gotitas que forman en la punta de la boquilla (como se muestra en el recuadro de la figura 3b), mientras que demasiado alto voltaje aplicado puede causar un arco eléctrico entre la boquilla y el anillo de acero puesto a tierra.
  5. Después de que se cuente con un cono de Taylor estable (figura 3a), añadir 10 mL agua en un plato de colección limpia y sustituir el plato de la colección de vidrio en la configuración. El nuevo plato recogerá el producto de nanocrystal micelar.
  6. Ejecutar el proceso de producción de nanocristales micelar durante cierto tiempo (de aproximadamente 40 minutos para producir la forma micelas esféricas o aproximadamente 90 min para producir la forma micelar de gusanos). Quite el plato de la colección de debajo de la boquilla de electrospray.
  7. Parar la bomba de jeringa A y B.
  8. Apague la fuente de alimentación de alto voltaje.
  9. Permiten el solvente orgánico se evapore (en una campana de humos) del plato colección destapado durante la noche.
    Nota: A juzgar por los resultados de la caracterización de los productos de nanocrystal micelar, evaporación durante la noche es suficiente para eliminar el solvente orgánico para obtener productos con buena calidad.
  10. Finalmente, transferir el producto de nanocrystal micelar a un tubo de centrífuga de 15 mL para caracterización (p. ej., espectroscopia fluorescente, dispersión de luz dinámica, microscopía electrónica de transmisión y análisis térmico), aplicación o almacenamiento. Almacenar el producto final nanocrystal micelar en un refrigerador a 4 ° C.
    Nota: El producto puede permanecer estable en estas condiciones de almacenamiento durante al menos un mes.

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Representative Results

La figura 1 muestra un esquema que resume el control de las estructuras (forma y encapsulación) de nanocristales micelar por el solvente orgánico utilizado en el proceso de producción. Brevemente, diclorometano conduce a micelas esféricas con ninguna encapsulación de nanocristales; cloroformo conduce a micelas esféricas con un número bajo de encapsulación de nanocristales; THF conduce a micelas esféricas con un número de alta encapsulación de nanocristales en un corto tiempo de reacción y micelas con forma de gusano con un número de alta encapsulación de nanocristales en un largo tiempo de reacción, respectivamente.

Los nanocristales micelares con forma esférica producido usando cloroformo como solvente orgánico tienen un tamaño de partícula de ~ 35 nm (por microscopía electrónica de transmisión (TEM); Figura 3a). Un método de control de calidad clave para asegurar el éxito de la producción está utilizando el cono de Taylor: ajuste el voltaje dentro del rango de kV de 5 a 9 hasta que se forma un cono-jet cóncavo (cono de Taylor), asegurando así la formación de las micro-reactores en que el uno mismo-Asamblea ' reacción ' se produce (figura 3a). Como comparación, la figura 3b muestra una foto de la aparición del flujo de líquido en la punta de la boquilla y una imagen TEM de los productos cuando el cono de Taylor no se forma correctamente.

Forma de gusano como micela se produce utilizando el agua miscible THF como solvente orgánico. THF puede inducir/facilitar la fusión de micelas esféricas, formando un gusano-como forma (figura 4)13. Figura 4a Figura 4by c de la figura 4 muestran las imágenes TEM de los productos en tiempos de producción de 30 min, 60 min y 90 min, respectivamente. Puede verse en la figura 4 que el tiempo de aumento de la producción conduce a cada vez más en forma de gusano micelar nanocristales, y que por 90 min nanocristales micelares prácticamente todos son en forma de gusano. Además, encapsulación de nanocristales en micelas también se ha mejorado mediante el uso de THF como solvente orgánico.

Figure 1
Figura 1: esquema del proceso de producción de nanocristales micelar combinando electrospray de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y estructura base solvente control. Utilizando diclorometano conduce a micelas esféricas vacías (micelas esféricas con ninguna encapsulación de nanocristales); utilizando cloroformo conduce a micelas esféricas con número bajo de encapsulación de nanocristales; uso de THF conduce a micelas esféricas con número de alta encapsulación de nanocristales en un corto tiempo de reacción y micelas con forma de gusano con número de alta encapsulación de nanocristales en un largo tiempo de reacción, respectivamente. Esta figura ha sido modificada de Ding et al. 13 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: esquema del dispositivo de fabricación de nanocristales micelar. El esquema muestra la configuración general del sistema coaxial electrospray que se compone principalmente de cuatro partes: boquilla 1) coaxial y anillo de acero, plato de la colección de cristal 2), 3) jeringa bomba un y B la bomba de jeringa y 4) alto voltaje. 1) la punta de la boquilla coaxial de electrospray se coloca aproximadamente 0,8 cm por encima de un anillo de acero puesto a tierra. 2) el plato de la colección de vidrio se coloca aproximadamente 10 cm por debajo de la boquilla coaxial. 3) en la bomba de jeringa un, jeringa A está conectada con el capilar de acero inoxidable interior de la boquilla coaxial electrospray utilizando tubería de PTFE para aplicar solución QD y PS-PEG. En B la bomba de jeringa, jeringa B está conectado con el capilar de acero inoxidable exterior de la boquilla coaxial de electrospray usando tubería de PTFE para aplicar solución PVA. 4) el terminal positivo de la fuente de alimentación (cable rojo) está conectado a la aguja interna de la boquilla coaxial y el cable de tierra (cable negro) está conectado al anillo de acero puesto a tierra, el rango de voltaje es de + 5-9 kV. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: nanocristales micelar con forma esférica producida por combinación de electrospray, uno mismo-Asamblea y cloroformo como solvente orgánico, con la adecuada formación de cono de Taylor en la punta de la boquilla coaxial como un método de control de calidad clave. (un) TEM imagen del producto después de un proceso de producción tenga éxito. Recuadro: aparición del cono de Taylor bien formado en la punta de la boquilla coaxial. (b) TEM imagen del producto después de un proceso de producción sin éxito. Recuadro: aparición del cono de Taylor incorrectamente formado en la punta de la boquilla coaxial. Esta figura ha sido modificada de Ding et al. 13 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: nanocristales micelar con forma de gusano producción por combinación de electrospray, uno mismo-Asamblea y THF como solvente orgánico. (un) TEM imagen del producto después de la reacción de 30 minutos (b) imagen TEM del producto después de la reacción de 60 minutos (c) imagen TEM del producto después de la reacción de 90 minutos (d) esquema que muestra el mecanismo de formación de gusano en forma de micelas por THF. Esta figura se ha reproducido de Ding et al. 13 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

El método de fabricación de nanocristales micelar se describe en la presente obra combina descendente electrospray, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y solvente-basó la estructura de control. Un método de control de calidad eficaz y conveniente es usar el cono de Taylor en la punta de la boquilla coaxial. Esto es porque un cono bien formado de Taylor indica equilibrio (o cerca de equilibrio) entre la fuerza eléctrica y la tensión superficial, que a su vez indica la formación exitosa de micro-reactores (gotitas ultrafinas uniforme) para la uno mismo-Asamblea reacción a ocurrir espontáneamente. En caso de que el cono de Taylor no se forma correctamente, se deben ajustar el voltaje de la fuente de alimentación y el caudal de las bombas de jeringa, mientras que la distancia entre la punta de la boquilla coaxial y el anillo de acero puesto a tierra es conveniente, hasta un bien formado Se observa el cono de Taylor. Un enfoque para la obtención de un cono de Taylor estable es aumentar el voltaje alto hasta que los electrones comiencen un arco entre la punta de la boquilla de electrospray y el anillo de acero puesto a tierra. En ese momento, reducir la tensión de electrospray por 0,5 – 1,5 kV y no arcos ocurre. Si un cono de Taylor estable no está formado aún, observe atentamente el líquido saliendo de la punta de la boquilla. Si esporádicamente aparecen gotas de líquido, reducir sistemáticamente las tasas de flujo de la bomba de jeringa hasta que se observa un cono de Taylor estable. Si se observan ningunas gotas en la punta de la boquilla, incrementar sistemáticamente los caudales de las bombas de la jeringuilla hasta que se observa un cono de Taylor estable. Además, la distancia entre la punta de la boquilla coaxial y el plato de la colección de producto debe mantenerse en un valor apropiado. Si la distancia es muy pequeña, la evaporación del solvente orgánico podría ser demasiado lenta y el proceso de formación de nanocristales micelar podría verse afectado negativamente; por otro lado, si la distancia es demasiado grande, una gran cantidad de materiales podría ser perdida en forma de aerosol durante el proceso de producción. Por último, las concentraciones de polímeros y QDs deben mantenerse en valores. Si la concentración de polímero es muy baja, micela puede no formar ya una concentración de polímero crítico necesita ser alcanzado para la formación de micelas; Si la concentración de polímero es demasiado alta, casi todas las micelas formadas sería vacías micelas. Del mismo modo, si la concentración de QD es demasiado baja, casi todas las micelas formadas sería vacías micelas. Si la concentración de QD es demasiado alta, QDs muchos no encapsularse en micelas.

Los nanocristales micelar producido pueden tener múltiples nanocristales en cada micela, permitiendo múltiples funciones (por ejemplo, fluorescencia y magnetismo cuando QDs y SPIONs Co encapsulados) o efectos sinérgicos (p. ej., cambio de color nanopartícula compuesta formada por Co encapsulando QDs con dos diferentes colores fluorescentes)8,9,10,14,15,16,17 ,18. El método de producción podría también ser aplicado para encapsular otros materiales nanométricos como nanotubos de carbono y nanobarras de oro. Las micelas con forma de gusano pueden ofrecer minimizada absorción celular no específico, aumentando así el biológico contra13. Los productos de nanocrystal micelar pueden fácilmente ser conjugados con una gran variedad de biomoléculas usando técnicas bien establecidas bioconjugation y aplicados para terapia, la detección, la manipulación y la proyección de imagen biológica.

El actual proceso de fabricación permite la producción de nanocristales micelar esférica y en forma de gusano. En forma de gusano se logra mediante el uso de THF como solvente orgánico y un tiempo de reacción. Además, también se observó que cuando se utilizó una concentración de alto polímero (por ejemplo, 20 mg/mL en el protocolo anterior), incluso en un corto tiempo de reacción (con el THF como solvente orgánico), algunas micelas con forma de gusano podrían ser formadas. Sin embargo, usando una concentración del alto polímero podría conducir fácilmente a la agregación.

Una limitación del proceso de fabricación actual es que la encapsulación de nanocristales en micela es todavía limitada (con THF como solvente orgánico el porcentaje de vacíos micelas es ~ 50% y el porcentaje de micelas con nanocristales de dos o más encapsulados es ~ 20% y con cloroformo como solvente orgánico el porcentaje de vacíos micelas es ~ 80% y el porcentaje de micelas con nanocristales de dos o más encapsulados es ~ 10%)13, aunque generalmente da mejores nanocrystal efectos de encapsulación en comparación con el método de hidratación de cine convencional (da > 80% vaciar micelas con similares condiciones materiales en las pruebas realizadas en nuestro laboratorio). Fundamentalmente, esta limitación es debido al hecho de que, en comparación con pequeñas moléculas colorantes y drogas, nanocristales son mucho más voluminosas y por lo tanto están limitadas en su tasa de transporte. En otras palabras, la encapsulación de nanocrystal es limitada por la cinética en vez de termodinámica13. El efecto de limitación de transporte es especialmente pronunciado cuando objetos grandes (en este caso nanocristales con unos pocos nanómetros de diámetro) se encapsulan en cápsulas pequeñas (en este caso las micelas con ~ 35 nm de diámetro). Por lo tanto, mejorar la encapsulación nanocrystal será una meta importante de la labor futura. Otra limitación del presente proceso de fabricación es que todavía no es completamente continuo. Esto es principalmente porque la parte de la colección de producto del proceso es todavía un proceso por lotes en la naturaleza, que se abordan en la versión mejorada del proceso.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Los autores reconocen con agradecimiento el apoyo financiero de un premio de "Talentos globales de mil jóvenes" desde el Gobierno Central Chino, un premio "Shuang Chuang" desde el Gobierno Provincial de Jiangsu, el fondo de la puesta en marcha de la Universidad de la ingeniería y aplicadas Premio de Ciencias, Universidad de Nanjing, China, desde el "Tian Di" Fundación, concesión de la prioridad académica programa Desarrollo Fondo de Jiangsu educación superior instituciones (DPPA), becado por el fondo de Ciencias naturales de la provincia Jiangsu.

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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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).

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Ding, X., Sun, Y., Chen, Y., Ding,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).

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