Elektroaktif polimerlerden oluşan nanopartiküllerin sentezi ve hazırlanması için bir protokol sunulmuştur.
Yöntem makalesi
Elektroaktif polimerlerden oluşan nanopartiküllerin sentezi ve hazırlanması için bir protokol sunulmuştur.
Negishi eşleşmesi ile biten üç aşamalı bir işlem kullanılarak genişletilmiş konjugasyon monomerlerinin sentezi ile başlayarak, elektroaktif polimerlerin sentezi için bir yöntem gösterilmiştir. Negishi kuplajı, kimyasal bir öncünün önce lityumlandığı, ardından ZnCl2 ile transmetallasyonun yapıldığı bir çapraz birleştirme işlemidir. Elde edilen organozinc bileşiği, konjuge monomeri vermek için dibromlu bir aromatik öncüye bağlanabilir. Polimer filmler, monomerin elektropolimerizasyonu yoluyla hazırlanabilir ve döngüsel voltametri ve ultraviyole-görünür-yakın kızılötesi (UV-Vis-NIR) spektroskopisi kullanılarak karakterize edilebilir. Nanopartiküller (NP'ler), polimer NP'lerin sulu bir dispersiyonunu elde etmek için iki yüzey aktif madde sistemi kullanılarak monomerin emülsiyon polimerizasyonu yoluyla hazırlanır. NP'ler, dinamik ışık saçılımı, elektron mikroskobu ve UV-Vis-NIR-spektroskopisi kullanılarak karakterize edilir. NP'lerin sitouyumluluğu, hücre canlılığı testi kullanılarak araştırılmıştır. Son olarak, NP süspansiyonları, fototermal tedavi (PTT) için potansiyel malzemeler olarak etkinliklerini belirlemek için bir NIR lazer ile ışınlanır.
Elektroaktif polimerler elektrik alanı varlığında, bunların özelliklerini (renk, iletkenlik, reaktivite, hacim, vs.) değiştirebilir. Hızlı geçiş süreleri, ayarlanabilirliği, dayanıklılık, ve elektro polimerlerin hafif özellikleri alternatif enerji, sensörler, electrochromics ve biyomedikal cihazların dahil olmak üzere birçok teklif uygulamalara yol açmıştır. Elektroaktif polimerler, esnek, hafif pil ve kapasitör elektrotları gibi potansiyel yararlıdır. Elektrokromik cihazlar Elektroaktif polimerlerin 1 Uygulamalar bina ve otomobil, güneş gözlüğü, koruyucu gözlük, optik depolama aygıtları ve akıllı tekstiller için parlama azaltma sistemleri yer alır. 2-5 Akıllı pencere on-demand ışığın belirli dalga boylarını bloke ev ve otomobil iç koruyarak enerji ihtiyacını azaltabilir. Akıllı tekstiller UV ışınlarına karşı korunmasına yardımcı olmak için giyim kullanılabilir. 6 Elektroaktif polimerler als varO tıbbi cihazlar kullanılmaya başlanmıştır. Biyomedikal cihazlarda kullanılan elektro-polimerler arasında, polipirol (polipirol), polianilin (PANI) ve poli (3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) en sık arasındadır. Örneğin, bu türde polimerlerin yaygın biyosensör cihazlarında dönüştürücüler olarak kullanılan terapötik teslimat 7 uygulamalar da söz göstermiştir.; çalışmalar, elektro-polimerlerden hazırlanan cihazlardan ilaçlar ve terapötik protein bırakılmasını göstermiştir. 8-12 Daha yakın zamanlarda, elektro-polimerler fototermal terapisinde terapötik maddeler olarak kullanılmıştır. 13-15 fototermal tedavisinde, fototermal maddeleri yakın ışık emmelidir Ayrıca ışık tipik olarak 1 cm'ye kadar. 16,17 Bu aralıkta, dokuda nüfuz maksimum derinliği terapötik pencere olarak bilinen -infrared (NUR) bölge (~ 700-900 nm), örneğin hemoglobin gibi biyolojik kromoforları oksijenli hemoglobin, lipidler, su var küçük-to-hayırIşık sağlayan absorbans kolayca nüfuz. Fototermal ajanlar terapötik pencere ışığı absorbe zaman photoenergy fototermal enerjisine dönüştürülür.
Negishi birleştirmesi kullanılarak sentezlendi bis-EDOT benzen monomerler ikame edilmiş alkoksi-Irvin ve arkadaşları, daha önce bildirilmiştir. 18 Negishi birleştirme karbon-karbon bağı oluşumu için tercih edilen bir yöntemdir. Bu işlem, daha az toksik olan ve diğer organometalikleri kullanılan daha yüksek bir reaktiviteye sahip olma eğilimindedir organoçinko ara maddelerin kullanımı dahil olmak üzere, pek çok avantajı, yer alır. 19,20 organoçinko terkipler, aynı zamanda organohalojenürleri üzerindeki işlevsel grupların çok sayıda ile uyumludur. 20 içinde Negishi birleştirme reaksiyonu, bir organohalide ve organometal bir palladyum (0) katalizörü kullanılarak kuple edilir. 20, burada sunulan çalışmada, bu enine birleştirme metodu (1,4-dialkoksi-2,5-bis sentezinde kullanılır 3,4-ethylenedioxythienyl) benzepiridin (BEDOT-B (OR) 2) monomer. Bu monomerler daha sonra kolayca biyomedikal uygulamalarda kullanım için umut verici adaylar olan polimerleri elde etmek üzere elektrokimyasal olarak ya da kimyasal olarak polimerize edilebilir.
Biyomedikal uygulamalar için sulu çözeltiler içinde kolloidal polimer süspansiyonların hazırlanması için geleneksel yöntemler, tipik olarak, poli NPs üretmek amacıyla nanoprecipitation ya da emülsiyon çözücü buharlaştırma teknikleriyle. 21,22, ardından kütle polimerlerin çözünmesini içerir () BEDOT-B (veya 2) NPS in situ emülsiyon polimerizasyonunda yoluyla sentezlenen nerede, aşağıdan yukarıya bir yaklaşım burada gösterilmiştir. Emülsiyon polimerizasyonu kolaylıkla ölçeklendirilebilir ve NP hazırlanması için nispeten hızlı bir yöntemdir bir süreçtir. Diğer elektroaktif polimerler NPs üretilmesi için emülsiyon polimerizasyonu kullanılarak 22 çalışmalar polipirol ve PEDOT rapor edilmiştir. 15,23,24 PEDOT NPler, örneğin, sprey, emülsiyon, s kullanılarak hazırlanmıştırolymerization. 24 Bu yöntem, yeniden zordur ve genellikle daha büyük bir mikron boyutlu parçacıklar elde edilir. Bu makalede açıklanan protokol tekrarlanabilir 100 nm polimer NPs hazırlamak için açılan sonikasyon yönteminin kullanımını araştırıyor.
Bu protokol, elektro-polimerler, daha önce bildirilen poli benzer NIR bölgesindeki ışığı absorbe uyarlanmış (BEDOT-B (OR) 2) sentezlenir ve elektrokromik cihazlar ve PTT ajanları olarak potansiyellerini göstermek için karakterize edilir. İlk olarak, Negishi birleştirme yoluyla monomer sentezi için protokolü tarif edilmektedir. Monomerler NMR ve UV-Vis-NIR spektroskopi kullanılarak karakterize edilir. Sulu ortam içinde oksidatif emülsiyon polimerizasyonu ile NP kolloid süspansiyonlarının hazırlanması da tarif edilmektedir. Prosedür daha önce Han ve ark., Farklı monomer uygulanır tarafından tanımlanan iki basamaklı bir emülsiyon polimerizasyon işlemi dayanır. İki yüzey aktif cismi sistemidirNP tekli dağılırlık kontrol etmek için kullanılır. Hücre canlılığı deneyi NPlerin hücre proliferasyonu değerlendirmek için kullanılır. Son olarak, PTT dönüştürücüler etmek için bu NPlerin potansiyeli NIR laser ışıma ile ortaya konmuştur.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Dikkat: Kullanmadan önce ilgili tüm Güvenlik Bilgi Formları (SDS) danışın. Ve bu sentezlerde kullanılan reaktiflerin çeşitli potansiyel olarak tehlikelidir. Kişisel koruyucu ekipman (koruyucu gözlük, eldiven, laboratuvar önlüğü, uzun pantolon ve kapalı ayakkabı ayak) dahil olmak üzere tüm uygun güvenlik uygulamalarını kullanabilir ve duman davlumbaz içinde sentezleri gerçekleştirin. Lityumlama özellikle tehlikeli ve sadece denetimi ile düzgün eğitimli kişiler tarafından yapılmalıdır.
1. Monomer Sentez
Not: Şekil 1 öncüleri olan ve sentez Bölüm 1.2 açıklanmıştır monomerlerin hazırlanması için kimyasal rotayı gösterir - 1.5.
2. Elektrokimya
3. NP Hazırlık
Şekil 2, emülsiyon polimerizasyonu ile NP hazırlanması için kullanılan işlemin bir şemasını göstermektedir.
4. Polimer Filmler ve NP Karakterizasyonu
Not: UV-Vis-NIR spektroskopisi yoluyla polimer filmler ve NPs karakterize ve dinamik ışık saçılması, zeta potansiyeli analizi ve elektron mikroskobu kullanarak NPS.
5. NPlerin hücre proliferasyonu incelenmesi
Not: Tüm hücre manipülasyonlar bir biyogüvenlik kabini (laminer akış kaput) çevreden bakteri, maya, mantar ya da hücrelerin kontaminasyonu önlemek için, ve potansiyel olarak bulaşıcı hastalıklardan kullanıcıyı korumak için de yapılmalıdır. Hücreleri ile kullanılan tüm çözüm ve sarf malzemeleri steril olmalıdır. Uygun aseptik hücre kültürü teknikleri kullanın.
6. Fototermal İletimi Çalışmaları
Not:. Daha önce Patani'de ve Tunell tarafından açıklanan bir lazer sistemi kullanılmaktadır Bu çalışmada 33
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
M1 ve M2 elde Reaksiyon protokolü, Şekil 1 'de gösterilmiştir. Monomerler, erime noktası, 1 H ve 13C NMR spektroskopisi ile karakterize edilen, ve elementel analiz edilebilir. 1H NMR spektrumu atomu ve bunların elektronik ortamların bağlantısı ile ilgili bilgiler sağlar; bu nedenle, rutin reaksiyonlar başarıyla tamamlandığını doğrulamak için kullanılır. Negishi birleştirme tepkimeleri 7.1 ppm 7,8 ppm kaydırmaya fenil proton zirve neden ED...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmada, elektro-aktif, polimer NPler kanser tedavisi için potansiyel bir PTT maddeler olarak sentezlendi. NPlerin hazırlanması emülsiyon polimerizasyonu ile takip edilen her monomere sentezi ile başlayarak tarif edilmektedir. Örneğin EDOT ve pirrol gibi elektroaktif polimerler kullanılarak NPlerin hazırlanması daha önce tarif edilmiş olmakla beraber, bu çalışma polimer NPlerin hazırlanması, benzersiz bir genişletilmiş konjügasyon monomerler ile başlayarak bu işlem büyük, daha karmaşık monomerlere uzatılabilir göst...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Bu çalışma, Teksas Gelişen Teknoloji Fonu (TB Başlangıç), Teksas Eyalet Üniversitesi Araştırma Geliştirme Programı, Texas State University Doktora Araştırma Bursu (TC'ye), Malzeme Araştırma ve Eğitim NSF Ortaklığı (PREM tarafından finanse edildi DMR-1205670), Sağlık Welch Vakfı (AI-0045) ve National Institutes (R01CA032132).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 2 mm çapında platin çalışma elektrodu | CH Instruments | CH102 | Çok ince zımpara kağıdı kullanılarak cilalanmış |
| 3,4-etilendioksitiyofen | Sigma-Aldrich | 483028 | Vakumlu damıtma ile saflaştırılır |
| 3-(4,5-Dimetiltiyazol-2-il)-2,5-Difeniltetrazolyum Bromür (MTT) %98 | Alfa Aesar | L11939 | |
| 505 Sonic Dismembrator | Fisher Scientific ™ | FB505110 | 1/8 "uç ve 500 watt |
| 808 nm lazer diyot | ThorLabs | L808P1WJ | 1 W |
| Asetonitril susuz %99 | olarak derecelendirilmiştir Acros | 61022-0010 | |
| Avanti J-26 XPI | Beckman Coulter | 393127 | |
| Bromoheksan %98 | MP Diyaliz | 202323 | |
| Biyomedikal (100.000) MWCO | SpectrumLabs | G235071 | |
| Dimetil sülfoksit %99 (DMSO) | BDH | BDH1115 | |
| Dimetilformamid susuz (DMF) %99 | Acros | 326870010 | |
| Dodesil benzensülfonat (DBSA) | TCI | D0989 | |
| Dulbecco' s modifiye kartal ortamı (DMEM) | Corning | 10-013 CV | |
| EMS 150 TES püskürtme kaplayıcı | Elektron Mikroskobu Bilimleri | ||
| Etanol (EtOH)% 100 | BDH | BDH1156 | |
| etil 4-bromobutirat (% 98) | Acros | 173551000 | |
| Etil asetat% 99 | Fisher | UN1173 | |
| Fetal sığır serumu (FBS) | Corning | 35-010-CV | |
| Helios NanoLab 400 | FEI | ||
| Hekzan | Fisher | H306-4 | |
| Hidroklorik asit (HCl) | Fisher | A142-212 | |
| Hidrokinon% 99,5 | Acros | 120915000 | |
| Hidrozin susuz% 98 | Sigma-Aldrich | 215155 | |
| İndiyum kalay oksit (ITO) kaplı galss | Delta Teknolojileri | CG-41IN-CUV | 4-8 & Omega;/sq |
| Demir klorür %97 FeCl3 | Sigma-Aldrich | 157740 | |
| Magnezyum sülfat (MgSO4) | Fisher | 593295 | 100 °'da kurutulur; C |
| SKOV-3 | ATCC | HTB-26 | |
| Metanol | BDH | BHD1135 | |
| n-Butlityum (2,5 M) | Sigma-Aldrich | 230707 | Piroforik |
| Poli (stirensülfonat-ko-malik asit) (PSS-ko-MA) 20.000 MW | Sigma-Aldrich | 434566 | |
| Potasyum karbonat | Sigma-Aldrich | 209619 | 100 &# 176'da kurutulmuş; C |
| Potasyum hidroksit | Alfa Aesar | A18854 | |
| Potasyum iyodür | Fisher | P410-100 | |
| RO-5 karıştırma plakası | IKA-Werke | ||
| SC4000 IR kamera | FLIR | ||
| Synergy H4 Hibrit Okuyucu | Biotek | ||
| Tetrabütilamonyum perklorat (TBAP) %99 | Sigma-Aldrich | 3579274 | Etil asetat içinde yeniden kristalleştirme ile saflaştırılır |
| Tetrahidrofuran susuz (THF) %99 | Sigma-Aldrich | 401757 | |
| tetrakis (trifenilfosfin) paladyum (0) | Sigma-Aldrich | 216666 | Neme duyarlı |
| Termomikser | Eppendorf | ||
| USB potansiyostat / galvanostat | WaveNow | AFTP1 | |
| Zetasizer Nano Zs | Malvern | Optik Düzenleme 175° | |
| Çinko klorür (1 M) ZnCl2 | Acros | 370057000 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste