Plazma Polimerize Hollow Parçacıkların Encapsulation ve Geçirgenlik Özellikleri

Biz bir kaç nm çeşitli malzemelerin nano boyutlu parçacıkların birkaç 100 nm arasında değişen ince filmler yatırmak plazma gelişmiş kimyasal buhar biriktirme kullandık. Biz geçirgenliği kabuğun kalınlığı ile kontrol edilir oyuk nanoshells üretmek için daha sonra aşındırma Çekirdek malzeme. Biz küçük çözünen bu kaplamaların geçirgenliği karakterize ve bu engelleri birkaç gün içinde çekirdek malzemenin sürekli salım sağlayabilir göstermektedir.

Bu deneyin genel amacı, çekirdek malzemenin salınımını kontrol etmek için nanopartikülleri, nano tozları veya ilaç partiküllerini bir plazma polimeri ile kaplamaktır. Herhangi bir topaklanmayı kırarak biriktirme için silikon nanopartiküllerin veya kalsiyum klorür nano tozlarının hazırlanmasıyla başlayın. Daha sonra parçacıkları bir plazma reaktörüne yerleştirin ve nanoparçacıkları, plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme kullanarak izopropanolün plazma polimerizasyonu ile kaplayın.

Daha sonra, biriken malzemenin geçirgenliğini belirlemek için, kabuk çekirdek malzemeleri uygun bir çözücü içinde çözerken, elde edilen konsantrasyon sonuçları, su içinde kaplanmış parçacıkların bir süspansiyonundaki iyonik iletkenlik ölçümlerine dayalı olarak çekirdek malzemenin geçirgenliğini gösterir. Bu yöntem fikri, film biriktirme literatüründen geldi. İnce filmlerin ve düz substratların plazma birikimi üzerinde çok fazla çalışma yapılmıştır, ancak parçacıklar üzerinde yapılmamıştır.

Bu nedenle, kaplama yöntemini parçacıklara uyarlayarak, yeni nanomalzemeler için olanaklar açıyoruz. Bu yöntemin görsel gösterimi, düşük basınçlı bir plazma ortamında çalışmayı içerdikleri için çeşitli adımların öğrenilmesi zor olduğu için kritik öneme sahiptir. Anam Shavan laboratuvarımdan bir yüksek lisans öğrencisi ve şimdi bu prosedürü gösterecek.

İlk önce kuru silika parçacıklarını saf etanol ile yıkayın. Nemi buharlaştırmak için numuneyi bir çeker ocak altında bırakın. Ardından, parçacıkları bir dizi metalik ağ boyunca eleyin.

Kalan topaklanmaları kırmak için, parçacıkları küçük bir manyetik karıştırma çubuğu ile birlikte boru şeklindeki reaktörün plazma bölgesine aktarın. Şimdi bir O-ringi cam tüpün ucuna, diğerini pompaya bağlı borunun ucuna yerleştirin ve cam reaktörü kapatın. Paslanmaz çelik kelepçeyi F flanşlarının etrafına takın ve kelepçenin etrafındaki vidayı elle sıkın.

Sıvı nitrojen kapanını doldurun. Tuzağın sörfçüleri üşüdüğünde. Fıskiyeye izopropanol ekleyin ve plazma reaktörüne bağlayın.

Ardından, metal borunun etrafına kauçuk bir O-ring yerleştirin ve bir bağlantı oluşturmak için boruyu sızdırmaz hale getirmek için somunu sıkın. Fıskiyeyi 34 santigrat derece su banyosuna yerleştirin. Argonne gaz akış kontrol cihazını açın ve pompa açıkken altı SCCM'lik bir ayar noktasına girin.

Cam tüpü pompaya bağlayan sürgülü vanayı kademeli olarak açın. Bunu dikkatli bir şekilde bir adım gerçekleştirin, çünkü basınçtaki ani artış parçacıkların akış tarafından uçup gitmesine neden olabilir. Sürgülü vanayı tamamen açık bırakmak için basınç 200 miliye ulaştığında, cam tüpün altına manyetik bir karıştırma yerleştirin ve hızı 100 RPM'ye ayarlayın.

Ardından, boru şeklindeki cam reaktörün etrafındaki alüminyum halkayı radyo frekansı jeneratörüne bağlayın ve paslanmaz çelik kelepçeyi toprağa bağlayın. Eşleşen ağı açın. Ardından, AC hattını ve RF güç jeneratörünü açın.

Tüm süreç için gücü 30 watt'a ayarlayın. Belirli bir süre sonra, eşleşen ağ RF oluşturucusunu ve AC gücünü sırasıyla kapatın. Çek valfi kapatın ve ardından argon akış kontrol cihazını kapatın.

Fıskiyeyi valften ayırın ve reaktör basıncını kademeli olarak atmosferik hale getirin. Şimdi kelepçeyi açın ve metalik bir spatula kullanarak parçacıkları tüpten plastik bir tabağa aktarın. Hidroflorik asit çok aşındırıcı bir asittir.

Bunun göze ve cilde maruz kalması kalıcı hasara neden olabilir. Bu yüzden gözlük, yüz siperi takın ve laboratuvar önlüğü giyin. Hidroflorik asit ekleme işleminin tamamı için numuneyi bir çeker ocak altına yerleştirin.

İlk olarak, 10 mililitre hidroflorik asidi 10 mililitre deiyonize su ile seyreltin. Daha sonra asit çözeltisini kaplanmış parçacıklara ekleyin. Çekirdeği çözmek için 24 saat boyunca manyetik bir karışıma koyun.

Bir gün sonra, numuneyi 50 mililitre deiyonize su ve santrifüj ile seyreltin. Üst sıvı tabakasını plastik bir kaba atın ve alt partikül tabakasını plastik bir Petri kabına aktarın. Parçacıkları etanol ile yıkayın ve içi boş parçacıkları kapaklı bir şişeye havayla kurutun ve numuneyi bir kuruda saklayın.

Sabit çıkışlı atomizerin cam şişesini bir milimolar potasyum klorür ile doldurun ve şişe kapağını takın. Basınçlı hava hortumunu, atomizerin gaz girişine bağlı olan bir membran kurutucuya bağlayın. Ardından, potasyum klorür nanopartiküllerini toplamak için çıkış hortumuna bir filtre takın.

Membran kurutucuya giden basınçlı hava valfini kademeli olarak açın. Parçacıkların filtreyi beş saat boyunca biriktirmesine izin verin. Basınçlı hava valfini kapatın.

Filtreyi dikkatlice çıkarın ve parçacıkları toplayın. Numuneyi bir kurutucu içine yerleştirin, vakum sistemini hazırlayarak ve plazma biriktirme işlemini takip ederek potasyum klorür parçacıklarını düzgün bir şekilde kaplayın: Daha önce gösterildiği gibi. Bir cam şişede, kaplanmış potasyum klorüre 10 mililitre deiyonize su ekleyin ve manyetik bir karışımla karıştırın.

Numuneyi 25 santigrat derecede inkübe edin. İletkenlik ölçer probunu şişeye yerleştirin. İletkenliği 30 gün boyunca kaydedin.

Bu işlem, oksitler, tuzlar ve metaller dahil olmak üzere çeşitli çekirdek malzemelere uygulanabilir. Transmisyon elektron mikroskobu ile elde edilen bu görüntüler, filmlerin radyal homojenliğini ve kalınlıklarını ölçen kaplanmış parçacıkların çapları 37 nanometre ile 200 nanometre arasında değişmektedir. Plazma polimerize hücre, silika çekirdeğin çıkarılması tamamlandıktan sonra çekirdek malzemenin aşındırma veya çözünme yoluyla çıkarılabilmesi gerçeğiyle gösterildiği gibi geçirgen bir bariyerdir.

Filmlerin radyal homojenliği ve kalınlığı, bu filmlerden geçirgenliği değerlendirmek amacıyla oldukça yüksektir. Bir potasyum klorür çekirdek malzemesi, çözeltinin iyonik iletkenliğini ölçerek potasyum klorürün çözünmesinin izlenmesine izin verir. Bu deneyde, kaplanmış potasyum klorür parçacıkları suda süspanse edilmiş ve çözeltinin iletkenliği 30 günlük bir süre boyunca takip edilmiştir.

Kontrol numunesindeki kaplanmamış potasyum klorür partikülleri, yaklaşık bir dakika gibi çok kısa bir süre içinde çözüldü. Buna karşılık, kaplanmış potasyum klorür, önemli ölçüde daha yavaş bir salım oranı gösterir. Kaplanmış parçacıkların serbest bırakma profili, ilk saat içinde gerçekleşen bir ilk patlama ve ardından filmin kalınlığına bağlı olarak tamamlanması birkaç gün süren çok daha yavaş bir salınım ile karakterize edilir.

Bu videoyu izledikten sonra, nanopartiküllerin iyi kontrol edilen kalınlığa sahip plazma poz kaplamalarında nasıl kapsülleneceğini iyi anlamış olmalısınız, bu teknik yaklaşık bir saat içinde yapılabilir. Düzgün bir şekilde gerçekleştirilirse, plazmanın geliştirildikten sonra düzgün çalışmasını engelleyecek basınç sızıntılarını önlemek için reaktörü dikkatli bir şekilde kullanmayı unutmayın. Bu tekniğin malzeme bilimi alanındaki araştırmacıların önünü açmasını temenni ediyoruz.

Daha ileri in vivo deneyler, verimli ilaç salınımı için en iyi kaplama malzemesi ve kalınlığı nedir gibi ek soruları cevaplayabilir.