전기 활성 고분자 나노 입자 출전 광열 등록

1Materials Science, Engineering, and Commercialization Program, Texas State University, 2Department of Chemistry and Biochemistry, Texas State University, 3Department of Biomedical Engineering, The University of Texas at Austin
Published 1/08/2016
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Engineering

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Cantu, T., Rodier, B., Iszard, Z., Kilian, A., Pattani, V., Walsh, K., et al. Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties. J. Vis. Exp. (107), e53631, doi:10.3791/53631 (2016).

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Abstract

Introduction

전기 활성 중합체는 전계의 존재 하에서 이들 특성 (색, 전도도, 반응성, 볼륨, 등)을 변경. 빠른 스위칭 시간, 조정 기능, 내구성 및 전기 활성 고분자의 경량 특성을 대체 에너지, 센서, electrochromics, 생물 의학 장치를 포함하여 많은 제안 응용 프로그램을 주도하고있다. 전기 활성 고분자는 유연성, 경량 배터리와 커패시터 전극 잠재적으로 유용하다. 전기 장치에 전기 활성 고분자의 1 개 건물, 자동차, 선글라스, 보호 안경, 광학 저장 장치, 스마트 섬유에 대한 눈부심 감소 시스템을 포함한다. 2-5 스마트 윈도우는 온 디맨드 빛의 특정 파장을 차단하고 집과 자동차의 내부를 보호하여 에너지 요구 사항을 줄일 수 있습니다. 스마트 섬유는 자외선에 대한 보호하기 위해 의류에 사용할 수있다. (6) 전기 활성 고분자는 루게릭 병을 가지고O 의료 기기에 사용되기 시작. 생체 의학 장치에 사용되는 전기 활성 고분자 중에서도, 폴리피롤 (PPy) 계로 이루어 지거나, 폴리아닐린 (PANI) 및 폴리 (3,4- 에틸렌 디옥 시티 오펜) (PEDOT)이 가장 일반적인들이다. 예를 들어, 이러한 유형의 중합체는 일반적으로 바이오 센서 소자의 센서로서 사용되는 치료 용 전달 7 응용 가능성을 또한 보여 주었다.; 연구는 전기 활성 고분자로부터 제조 장치에서 약물과 치료 단백질의 방출을 보여 주었다. 8-12 최근 전기 활성 폴리머는 광열 치료에 치료제로서 사용되어왔다. 13-15 광열 치료에, 광열 에이전트 근처에서 광을 흡수해야 또한 일반적으로 광이 1cm까지. (16, 17)이 범위, 조직 침투 깊이가 최대 치료 창으로 알려진 - 적외선 (NIR) 영역 (~ 700-900 ㎚), 헤모글로빈 등의 생물학적 발색단 산소화 헤모글로빈, 지질 및 물이 거의없는 투빛을 흡수 할 수 있습니다 쉽게 침투한다. 광열 치료 요원이 창에서 빛을 흡수하면, photoenergy은 광열 에너지로 변환된다.

네기시 커플 링을 이용하여 합성 하였다 비스 벤젠 EDOT 단량체, 치환 알콕시 어빈과 동료들은 이전에보고했다. 18 네기 결합은 탄소 - 탄소 결합 형성을위한 바람직한 방법이다. 이 프로세스는 덜 독성 및 다른 유기 금속을 사용보다 높은 반응성을 갖는 경향이 유기 아연 중간체의 사용을 포함하여 많은 장점을 갖는다. 19,20 유기 아연 화합물과 같은 유기 할 작용기의 광범위와 호환된다. (20)에서 네기시 커플 링 반응이, 오르 가노 할라이드 및 유기 금속은 팔라듐 (0) 촉매의 사용을 통해 연결된다. (20) 본원에 제시된 일,이 가교 결합 방법은 (1,4- 디 알콕시 -2,5- 비스의 합성에 이용된다 3,4-ethylenedioxythienyl) - 벤젠NE (BEDOT-B (OR) 2) 단량체. 이들 단량체는 용이하게 생물 의학 응용에 사용하기위한 유망한 후보 중합체를 수득 전기 화학적 또는 화학적으로 중합 될 수있다.

생체 의학 애플리케이션 수용액 콜로이드 중합체 현탁액의 제조를위한 종래의 방법은 일반적으로 폴리 NP에 제조하기 위해서는 nanoprecipitation 또는 에멀젼 용매 증발 기술에 의해. 21,22이어서 벌크 중합체의 용해에 수반 () BEDOT-B (OR 2) NPS 값 시츄 에멀젼 중합을 통해 합성되는 경우, 상향식 접근법은 여기에 설명된다. 에멀젼 중합이 쉽게 확장되고 NP 준비를위한 비교적 빠른 방법이다 공정이다. 다른 전기 활성 폴리머 NPS를 생성하기 에멀젼 중합을 이용하여 22 연구가 된 PPy과 PEDOT에 대해보고되었다. 15,23,24 PEDOT NP는, 예를 들면, 스프레이 에멀젼 (P)을 사용하여 제조 된olymerization. (24)이 방법을 재현하는 것이 곤란하며, 일반적으로 큰 미크론 사이즈의 입자를 산출한다. 이 문서에서 설명하는 프로토콜은 재현성 100 나노 고분자 NPS를 준비하는 드롭 초음파 방법의 사용을 탐구한다.

이 프로토콜에서, 전기 활성 중합체는 이전에보고 된 폴리 유사한 NIR 영역에서 빛을 흡수하기 위해 원단 (BEDOT-B (OR)를 2) 합성 및 전기 장치와 PTT 에이전트로 자신의 잠재력을 입증하기 위해 특징으로한다. 우선, 네기시 커플 링에 의해 단량체의 합성을위한 프로토콜이 설명된다. 단량체는 NMR 및 UV-힘 근적외선 분광법을 사용하여 특징이다. 수성 매질에서 산화 에멀젼 중합을 통해 NP 콜로이드 현탁액의 제조 또한 기술되어있다. 절차는 이전 한 동부 등. 다른 단량체에 적용하여 설명 두 단계 에멀젼 중합 공정에 기초한다. 두 활성제 시스템이다NP의 단 분산을 제어하기 위해 사용된다. 세포 생존력 분석법 된 NP의 cytocompatibility을 평가하는 데 사용된다. 마지막으로, PTT 변환기로서 작용하는 이들의 NP에 전위 NIR 레이저 조사에 의해 증명된다.

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Protocol

주의 : 사용하기 전에 모든 관련 안전 보건 자료 (SDS)를 참조하시기 바랍니다. 이러한 합성에 사용되는 시약 중 일부는 잠재적 인 위험이다. 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 실험실 코트, 긴 바지와 폐쇄 발가락 신발)을 포함한 모든 적절한 안전 방법을 사용하고, 흄 후드에서 합성을 수행하십시오. 리튬 화는 특히 위험하다 만 감독과 적절한 교육을받은 개인에 의해 수행되어야한다.

1. 모노머 합성

참고도 1은 전구체 및 그 합성 섹션 1.2에서 설명하는 단량체의 제조를위한 화학 행 도시 - 1.5.

  1. 기재
    1. 전술 한 바와 같이 EDOT를 정화. (25)
    2. 24 시간 동안 진공하에 테트라 부틸 암모늄 에틸 아세테이트로부터 퍼클로레이트 (TBAP) 건조 재결정. n- 부틸 리튬 Hoye 등에 의해 기술 된 바와 같이 (헥산에서 nBuLi, 2.5 M)을 적정한다.
    3. 마그네슘 설페이트로 건조하고 사용하기 전에 24 시간 동안 100 ℃에서 탄산 칼륨. 수신 한이 프로토콜에 사용 된 모든 다른 화학 물질을 사용합니다.
  2. 1,4- 디 알콕시 벤젠의 합성
    참고 :도 1A는 1- 브로 모 헥산을 사용하여 1,4- dihexyloxybenzene의 제조를 나타낸다.
    1. 격벽, 아르곤 유입구 어댑터, 및 버블 러에 연결된 가스 출구가 장착 어댑터 응축기 오븐 - 건조 된 3 구 둥근 바닥 플라스크를 장비. 이전에 밀봉을 플라스크에 교반 막대를 추가합니다.
    2. 폴리 (비닐 클로라이드)를 이용하여 슈 렝크 라인 (PVC) 튜브의 입구 어댑터를 연결하고 아르곤으로 둥근 바닥 플라스크를 퍼지.
    3. 둥근 바닥 플라스크에 히드로퀴논 12.5 g (113.5 밀리몰)를 첨가하고, 교반하면서, 무수 테트라 히드로 푸란 (THF) 20 ㎖에 용해.
    4. 별도로, 단일 - 목에서 에탄올 30 ㎖에의 KOH 14g (250 밀리몰)을 용해둥근 바닥 플라스크에 용해 될 때까지 저어.
    5. 일단 용해하고, 서서히 주사기를 사용하여 3 구 둥근 바닥 플라스크에 KOH 용액을 추가한다. 혼합물을 1 시간 동안 교반을 허용합니다.
    6. 1 시간 후, 반응 혼합물에 1- bromoalkane 250 밀리몰을 추가한다.
    7. 아르곤 하에서 교반하면서 24 시간 동안 환류하에 반응 혼합물을 가열한다.
    8. 24 시간 후, 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 15 mL의 탈 이온수와 디클로로 메탄 10 ㎖를 추가 할 수있다.
    9. 분별 깔때기에 혼합물을 전송합니다. 유기층을 분리하고 DI 물 10 ㎖로 세 번 씻는다.
    10. 15 분 동안 황산 15g을 통해 유기 층을 건조.
    11. 여과지를 통해 진공 여과를 통해 황산을 제거합니다.
    12. 조질 백색 고체로서 1,4- dialkoxybenzene 수율 50 ° C에서 21 kPa로 회전 증발기를 사용하여 여과 액에서 용매를 제거한다.
    13. 정도로만 뜨거운 에탄올을 첨가하여, 조 생성물을 재결정생성물을 용해. 용해 후, 결정화를 유도하기 위해 얼음 조에서 배치했다.
    14. 여과지를 통해 진공 여과를 통해 결정을 수집하고 차가운 에탄올로 씻는다.
    15. 실온에서 24 시간 동안 진공 하에서 결정을 건조하고 더 사용할 때까지 아르곤 하에서 저장합니다. 이 절차는 1,4- dihexyloxybenzene을 생산하고 있습니다.
    16. 융점 및 1 H, 13 C의 NMR 분광법을 이용하여 생성물을 특성화. 27
  3. 1,4- 디 알콕시 벤젠 함유 에스테르 잔기의 합성
    참고 :도 1b는 에틸 -4- bromobutanoate를 이용 1,4- dialkoxybenzene의 제조를위한 화학적 경로를 나타낸다.
    1. 격벽, 아르곤 유입구 어댑터, 및 버블 러에 연결된 유리 콘센트 어댑터 장착 응축기 오븐 - 건조 된 3 구 둥근 바닥 플라스크를 장비. 이전에 밀봉을 플라스크에 교반 막대를 추가합니다.
    2. PVC 튜빙을 사용 쉬 렌크 라인에 입구 어댑터를 연결하고 아르곤으로 퍼지.
    3. KI의 1.88 g (93.5 mmol) 및 K 2 CO 3의 15.69 g (93.3 밀리몰)의 무게와 둥근 바닥 플라스크에 추가 할 수 있습니다.
    4. 무수 N, N- 디메틸 포름 아미드 (DMF)의 25 ML을 추가하고 염이 용해 될 때까지 저어.
    5. 용해 후, 반응 혼합물에 히드로퀴논 2.5 g (18.7 밀리몰)를 첨가하고, 용해 될 때까지 반응물을 교반한다.
    6. 모든 고체가 용해 될 때, 알킬 bromoalkanoate 46.8 밀리몰을 추가; 연속 교반하면서 아르곤 하에서 24 시간 동안 환류하에 반응 혼합물을 가열한다.
    7. 열로부터 반응 혼합물을 제거하고 실온으로 냉각되도록.
    8. 분별 깔때기에 반응 혼합물을 옮기고 유기 층을 추출하여 물 (20 mL)과 에틸 아세테이트 (20 ml)에 추가한다. 유기 층을 분리하고 물을 3 회 (20 ㎖ 부)를 세척한다.
    9. 15 분 동안 황산 15g을 통해 유기 층을 건조. 건조 후에 FIL 통해 진공 여과를 통해 혼합물로부터 황산을 제거터 용지.
    10. 100 ° C에서 21 kPa로 회전 증발기를 사용하여 용매를 제거한다. RT O / N에서 진공하에 건조하여 조 생성물.
    11. 모든 고체가 용해 될만큼 뜨거운 에탄올을 첨가하여 생성물을 재결정. 용해 후 얼음에 플라스크를 냉각하고 결정을 형성 할 수 있습니다. 진공 여과를 통해 제품을 수집하고 차가운 에탄올로 씻는다.
    12. 24 시간 동안 실온에서 진공 하에서 결정을 건조하고 더 사용할 때까지 아르곤 하에서 저장합니다. 이 절차는 1,4- 비스 (에틸 부타) 벤젠을 생성한다.
    13. 융점 및 1 H, 13 C의 NMR 분광법을 이용하여 생성물을 특성화. 28
  4. 1,4- 디 알콕시 -2,5- dibromobenzenes의 합성
    주 : 1,4- 디 알콕시 -2,5- dibromobenzenes의 제조를위한 화학적 경로는도 1a 및도 1b에 도시된다.
    1. 아르곤 주입구, 캡핑 정압 첨가 깔대기로 건조, 3 구 둥근 바닥 플라스크에 맞는유리 마개 또는 격막, 및 1 M NaOH 용액을 통해 일시 반전 유리 깔때기를 장착 플라스틱 배관에 연결된 콘센트.
    2. 이 둥근 바닥 플라스크에서, 디클로로 메탄, 1,4- dialkoxybenzene 218 밀리몰 (15ml)에 용해.
    3. 별도로, 250 mL의 플라스크에 브롬 (2)의 12 ㎖ (598 밀리몰)를 첨가하고, 디클로로 메탄 (12 ml)로 희석.
    4. 정압 첨가 깔대기에의 Br2 / 디클로로 메탄 용액을 전송. 2 시간의 기간 동안 아르곤하에 교반하면서 3 구 둥근 바닥 플라스크에의 Br2 용액을 적가.
    5. 첨가 완료 후에, 반응이 연속 아르곤 기류하에 O / N을 교반한다.
    6. DI 물 (20 ㎖)을 첨가하여 반응을 종결하고, 분별 깔때기에 혼합물을 붓는다.
    7. 유기 층을 분리하고 DI 물 (20 ㎖ 부)로 3 회 반복한다. 15 분 동안 황산 15g을 통해 유기 층을 건조.
    8. 하여 황산을 제거진공 여과지로 여과하고, 75 ° C에서 21 kPa로 회전 증발기를 사용하여 용매를 제거한다.
    9. 모든 고체가 용해 될만큼 뜨거운 에탄올을 첨가하여 조 질의 1,4- 디 알콕시 -2,5- 디 브로 모 벤젠을 정제. 용해 후 얼음에 플라스크를 냉각하고 결정을 형성 할 수 있습니다. 진공 여과를 통해 제품을 수집하고 차가운 에탄올로 씻는다.
    10. RT O / N에서 진공 정제 된 제품을 건조; 아르곤 하에서 저장합니다.
    11. 융점 및 1 H, 13 C의 NMR 분광법을 이용하여 생성물을 특성화. 27,28을
  5. 1,4- 디 알콕시 -2,5- dibromobenzenes 3,4- 에틸렌과의 네기시 커플 링 (EDOT)
    참고 : 그림 1C는 단량체 M1과 M2를 형성하기 위해 EDOT와 1,4- 디 알콕시 -2,5- dibromobenzenes의 네기시 커플 링을 보여줍니다.
    1. 격벽, 아르곤에 연결된 입구 유동 제어 어댑터가 장착 된 응축기 및 가스 출구 유동 콘 깨끗한 3 구 둥근 바닥 플라스크에 맞는버블에 연결 트롤 어댑터.
    2. 두꺼운 벽 PVC 튜브를 사용하여 쉬 렌크 라인에 입구 어댑터를 연결합니다. 몇 분 동안 반응 플라스크에 아르곤을 유입 시작.
    3. 분젠 버너를 사용하여, 진공 하에서 장치를 불꽃 - 건조 에어리스 환경을 확보하기 위해 아르곤으로 3 회 퍼지.
    4. 정제 된 EDOT 1.07 g (10 밀리몰)을 달아 셉텀을 통해 삽입 주사기를 사용하여 반응 플라스크에 추가. 무수 THF (20 mL)로 희석하고 EDOT를 아르곤 하에서 교반 하였다.
    5. -78 ℃에서 15 분 동안 드라이 아이스 / 아세톤 조를 사용 EDOT 용액을 함유하는 플라스크를 진정.
    6. -78 ℃에서 온도를 유지하면서 15 분 후, 헥산 용액을 천천히 적가 11 밀리몰에서 nBuLi를 추가한다. 1 시간 동안 -78 ℃에서 반응을 교반 하였다.
      주 :에서 nBuLi의 정확한 농도는 1.1 절에 따라 사용하기 전에 적정에 의해 결정되어야한다.
    7. 1 시간 교반 한 후 드라이 아이스 / 아세톤을 제거 BA일.
    8. 즉시 목욕을 제거한 후, 1.0 M ZnCl 2 용액을 적가의 14.13 ml를 추가합니다. 실온에서 교반하면서 반응이 1 시간 동안 할 수있게합니다.
    9. 1 시간 교반 한 후, 4 밀리몰 반응 혼합물에 1,4- 디 알콕시 -2,5- 디 브로 모 벤젠 및 테트라 키스 0.08 밀리몰 (트리 페닐 포스 핀) 팔라듐 (0)의 추가.
    10. 오일 조에서 환류 반응 혼합물 (70 °의 C)을 가열한다.
    11. 박층 크로마토 그래피 (T​​LC)를 사용하여 반응 과정을 추적 : 일일 주사기를 이용하여 반응 혼합물의 작은 (0.2 mL)을 분취를 취하여 2 ml의 1 M 염산으로 침전. 2 ml의 클로로포름으로 추출하고 EDOT의 솔루션과 appropriate1,4 - 디 알콕시 -2,5- 디 브로 모 벤젠의 관광 명소와 함께 실리카 TLC 판에 추출물을 발견. 60:40 에틸 아세테이트로 용리 : 헥산.
    12. 반응이 완료되면, 반응 혼합물을 RT로 냉각되도록. 디클로로 메탄의 첨가 (20 ㎖)에이어서 1 M 염산 10 ㎖를 첨가하여 반응을 종결.
    13. TR분별 깔때기에 ansfer하고 유기층을 분리.
    14. 세척 물이 더 이상 산성이 될 때까지 탈 이온수 유기층을 씻어 없다. 산도 종이와 세척수의 산도를 테스트합니다.
    15. 황산, 필터 15g 위에 유기 층을 건조시키고, 황색 오렌지색 고체로서 조 질의 확장 공액 단량체 (M1 또는 M2)을 수득 50 ° C, 21 kPa로에서 회전 증발기를 사용하여 용매를 제거한다.
    16. M2 벤젠 : 1 에탄올 : 벤젠 용액 M1 또는 7 : 2 헥산 (3)의 뜨거운 용액을 사용하여 조질 생성물을 재결정. 고체를 용해 될만큼 뜨거운 혼합 용매를 추가합니다. 용해 후 얼음에 플라스크를 냉각하고 결정을 형성 할 수 있습니다. 진공 여과를 통해 제품을 수집하고 차가운 에탄올로 씻는다.
    17. 실온에서 24 시간 동안 진공 제품을 건조시킵니다. 아르곤하에 어둠 속에서 보관하십시오.
    18. 융점 및 1 H, 13 C의 NMR 분광법을 이용하여 생성물을 특성화. 18

  1. 전기 중합
    1. 50 mL의 메스 플라스크에 무수 아세토 니트릴 (CH 3 CN)에 100 mM의 테트라 부틸 암모늄 퍼클로레이트 (TBAP) 전해질 용액을 제조 하였다.
    2. 10ml에 부피 플라스크 희석제로 100 mM의 TBAP / CH 3 CN 용액을 사용하여 (M1 또는 M2) 솔루션 10 MM의 단량체를 준비합니다.
    3. 오븐 건조 된 전기 화학 셀은 와이어 (의사 - 기준 전극)과 백금 플래그 (대극)을 추가한다.
    4. 작업 전극으로 사용하기 위해 갓 연마 백금 버튼 (2mm 2 직경)를 삽입합니다. 백금 버튼 전극의 바닥은 전기 화학 전지의 바닥에 닿지 않도록되어 있는지 확인합니다.
    5. 모든 세 개의 전극의 선단이 상기 용액에 침지되도록 충분히 단량체 전해액으로 전기 화학 셀을 채운다.
    6. 일에 몰두 바늘을 통해 부드럽게 버블 링 아르곤 5 분 솔루션을 드 - 공기에 쐬다전자 솔루션입니다.
    7. 바늘을 상기 용액 2mm를 높이고 용액을 통해 아르곤 블랭킷을 유지하기 위해 실험을 통하여 아르곤 흐름을 계속한다.
    8. 텐쇼에 전극을 연결하고 100 MV / sec의 스윕 속도와 -1.5 V 및 1.0 (V) 사이의 잠재적 인 범위에서 적용 가능성이 다섯 번 순환에 의해 중합을 시작
    9. 순환 전압 전류를 생성하는 데이 과정에서 전류 출력을 기록합니다.
  2. 고분자 전기 화학
    1. 고분자 필름은, 백금 버튼 작업 전극 상에 증착 한 후, 단량체, 전해질 용액으로부터 모든 전극을 제거하고 부드럽게 단량체 무 전해질 용액 (3 ml)로 헹군다.
    2. 깨끗한 전기 화학 전지에 전극을 추가하고 모든 세 개의 전극의 끝은 용액에 침지되도록 충분히 모노머없는 전해질 용액을 추가합니다.
    3. 텐쇼에 전극을 연결합니다. 적용 가능성 TW주기50 MV / sec의 스윕 속도와 -1.5 V 및 1.0 (V) 사이의 잠재적 인 범위에서 O 시간
    4. 100에서 200, 300, 400 MV / 초 실험을 반복합니다. 사이 클릭 볼타 모 그램을 생성하기 위해 각각의 실험 기간 동안 전류 출력을 기록한다.
  3. UV-마주-NIR 분광학 및 광열 연구 Electropolymerized 필름의 제조
    1. 인듐 주석 산화물 (ITO) 등의 작동 전극 코팅 된 유리 슬라이드를 이용하여, 상기 섹션 2.1에서 이번에 바와 같은 폴리머 필름을 준비한다. 100 MV / 초의 스캔 속도로 5주기에 걸쳐 폴리머 필름을 성장한다.
    2. 고분자 퇴적 한 후, 단량체 용액으로부터 전극을 제거하고, 아세토 니트릴 (5 ml)로 헹군다.
    3. 분광 연구 전에 아세토 니트릴 중합체 필름을 저장한다.

3. 순이익 준비

도 2는 에멀젼 중합을 통해 NP 제제에 사용되는 방법의 개략도를 도시한다.

  1. 홍보epare 2 % 용액 1 ml를 유리 바이알에 물에 폴리 (4- 스티렌 술폰산 - 코 - 말레 산) (PSS-CO-MA) (/ V w). 유리 병에 작은 자석 교반 막대를 추가합니다. 이것은 성상이다.
  2. microcentrifuge 관에 클로로포름 16 ㎎ / ㎖ 단량체 용액 100 μl를 준비합니다.
  3. 100 μL 단량체 용액에 도데 실 벤젠 설 폰산 (DBSA) 0.03 g을 용해하여 유기 용액을 제조 하였다. 용액의 균일 성을 확보하기 위해 30 ~ 60 분 동안 자동 볼텍스 혼합기를 사용하여 유기 용액을 혼합한다.
  4. 유기 용액의 전체 볼륨이 사용될 때까지 자기 교반 막대로 교반하면서 10 μL 씩 적가 성상에 유기상을 추가한다. 추가 사이에 60 초 동안 교반 허용합니다.
  5. 혼합물을 희석 물 2 ㎖를 추가합니다. 유리 병에서 교반 막대를 제거합니다.
  6. 침지하면서 30 %의 진폭에서 10 초 간격으로 20 초 총 탐침 초음파 처리기를 사용하여 초음파 처리 에멀젼빙욕에서 바이알.
  7. 얼음 욕조에서 샘플 병을 제거 교반 막대를 교체하고, 에멀젼을 교반을 계속합니다.
  8. 모노머 에멀젼에 물 50ml을 100 ㎎ / ㎖ 솔루션의 3.8 μl를 추가합니다. 지속적으로 교반하면서 중합은 1 시간 동안 발생할 수 있습니다. 폴리머의이 프로토콜 수익률의 NPS는 PSS-CO-MA와 안정.
  9. 교반 판에서 NP 서스펜션을 제거하고 7 ㎖의 원심 분리기 튜브로 전송할 수 있습니다. 3 분 동안 75,600 XG에서 현탁액을 원심 분리기; 뜨는을 복구하고 펠렛을 폐기합니다.
  10. 100 kDa의 분자량 컷 오프 (MWCO) 투석 튜브를 사용하여 24 시간 동안 상층 액을 투석.

4. 폴리머 필름과 순이익 특성

주 : UV-힘 NIR 분광기를 통해 중합체 필름 및 NPS를 특성화하고, 동적 광산란, 제타 전위 분석, 전자 현미경을 사용하여 된 NP.

  1. 자외선 마주-N에서 고분자 흡수의 결정IR 스펙트럼 (29)
    1. 순이익 현탁액 : 석영 큐벳에 현탁액을 전송하고 (300)에서 스펙트럼 획득 - 5 nm의 스캔 간격으로 1000 nm의.
    2. 산화 된 폴리머 필름 : 석영 큐벳에 중합체 코팅 된 ITO 유리 슬라이드 이동하고, 무수 아세토 니트릴 큐벳을 채운다. 아세토 니트릴에 클로로포름 50ml을의 100 ㎎ / ㎖ 용액 2 방울을 첨가하고, 중합체 필름이 완전히 산화되어되도록 혼합한다. 5 nm의 주사 간격이 1000nm - (300)로부터 스펙트럼을 획득.
    3. 감소 폴리머 필름 : 큐벳에 폴리머 코팅 된 ITO 유리 슬라이드를 전송하고 무수 아세토 니트릴과 큐벳을 입력합니다. 액체 히드라진 한 방울을 추가하고 고분자 필름이 완전히 감소하기 위해 섞는다. 5 nm의 주사 간격이 1000nm - (300)로부터 스펙트럼을 획득.
  2. 동적 광산란 (DLS) (30)를 사용하여 NP 크기의 결정
    1. DLS 악기의 전원을 켜고 허용그것은 15 분 동안 워밍업합니다.
    2. 일회용 폴리스티렌 큐벳에서 0.01 ㎎ / ㎖ 및 장소의 농도로 물에 NP 현탁액을 희석.
    3. 리더 큐벳를 놓고 측정을 시작합니다.
  3. 순이익 제타 전위 (31)의 결정
    1. 제타 전위 악기를 켜고 30 분 동안 따뜻하게 할 수 있습니다.
    2. 된 10 mM의 KCl 용액 800 μL에 NP 현탁액 200 μl를 희석하여 시료를 준비한다.
    3. 시료 700 μL와 일회용 폴리스티렌 큐벳을 입력합니다.
    4. 기포가 전극 사이 또는 레이저 광 경로에 포획되지 않도록 보장 샘플로 제타 전위 전극 셀을 삽입한다.
    5. 기기에 큐벳을 삽입하고 측정을 실행하기위한 소프트웨어 지침을 따르십시오.
  4. 주사 전자 현미경 (SEM) (32)를 사용하여 NP 크기의 결정
    1. 드롭 캐스트 순이익 현탁액의 10 μl를 실리콘 웨이퍼에와건조 할 수 있습니다.
    2. 코트에게 이리듐의 2 나노 미터와 건조 NPS를 스퍼터.
    3. 화상 5mm의 작업 거리에서 5 kV의 샘플에서.

5. 국민 연금의 Cytocompatibility 조사

주 : 모든 세포 조작은 바이오 캐비닛 (층류 후드) 환경에서 박테리아, 효모 또는 곰팡이와 세포의 오염을 방지하기 위해, 잠재적으로 감염성 질환으로부터 사용자를 보호하기 위해 수행되어야한다. 세포에 사용 된 모든 솔루션과 공급 멸균해야한다. 적절한 무균 세포 배양 기술을 사용합니다.

  1. 배양 CO2 인큐베이터 (5 % CO 2) 성장 배지로서 10 % 소 태아 혈청이 보충 된 둘 베코 변형 이글 중간 (DMEM)를 사용하여 37 ℃에서 T75 플라스크에 SKOV-3 난소 암 세포.
  2. / 웰로 96- 웰 플레이트에 5,000 세포의 세포 밀도로 시드 세포 CO 2에서 37 ℃에서 24 시간 동안 배양
  3. 사용 직전에, 1 ㎎ / ㎖의 농도로 완전 성장 배지에서 NP 현탁액을 희석.
  4. 0.2 ㎛의 멸균 필터를 통과함으로써 NP 현탁액을 여과하고, 1 % 페니실린 / 스트렙토 마이신이 보충 된 완전 성장 배지로 원하는 노출 농도 (2-500 μg의 / ㎖)로 희석.
  5. 부드럽게 피펫 팅하여 96 웰 플레이트에 각 웰에서 용지를 제거하고 다양한 노출 농도 순이익 현탁액 100 ㎕로 교체, 또는 양성 및 음성 cytocompatibility 컨트롤 모두 NP-무료 매체의 100 μL와. 조건 당 6 복제 우물을 활용합니다.
  6. 바로 다음 단계 전에, 페놀 레드가없는 DMEM에서 3- (4,5- 디메틸 티아 졸 -2- 일) 0.5 ㎎ / ㎖ 용액 -2,5- 디 페닐 테트라 졸륨 브로마이드 (MTT)를 준비한다. 살균 필터 멸균 0.2 μm의 필터를 통해 MTT 솔루션입니다.
  7. TY (NPS에서 원하는 시간 동안 세포를 배양시킨 후pically 24 또는 48 시간)을주의 깊게 피펫 팅에 의해 순이익 현탁액을 제거합니다.
  8. 즉시 조건에 따라 다음과 미디어를 교체 :
    1. 네거티브 cytocompatibility 컨트롤 6 웰 각각에 100 μL 메탄올을 추가 5 분 이상 방치시키고. 메탄올 처리 후, 페놀 레드가없는 DMEM에서 멸균 여과 0.5 ㎎ / ㎖ MTT 용액 100 ㎕와 메탄올을 대체합니다.
    2. 양성 대조군과 NP 처리 샘플, 페놀 레드가없는 DMEM에 무균 필터링 된 0.5 ㎎ / ㎖ MTT 용액 100 ㎕와 함께 배지를 교체한다.
  9. 인큐베이터에서 2 ~ 4 시간 동안 세포를 품어. 배양 후, 포르 마잔 결정의 형성을 확인하기 위해 현미경으로 세포를 검사.
  10. 조심스럽게 피펫 팅하여 MTT 용액을 제거하고 디메틸 설폭 100 ㎕ (DMSO)로 교체합니다.
  11. 진탕 기에서 96 웰 플레이트를 놓고 대한의 용해를 촉진하는 데 몇 분 동안 혼합mazan 결정.
  12. 웰은 590nm (포르 마잔 생성물의 피크 흡광도) 및 700 nm의 (기준선)에서 각각의 흡광도를 측정한다.
  13. 물론 각각 590 nm에서 그에서 700 나노 미터 (베이스 라인)에서 샘플의 흡광도를 뺀다.
  14. 양성 대조군의 평균으로 나누어 보정 흡광도를 정규화 및 100을 곱하여 백분율로 변환.
  15. 각 조건의 평균 %의 생존과 표준 편차를 결정합니다.

6. 광열 형질 연구

참고 :. 이전에 빠따와 Tunell 설명 레이저 시스템이 사용된다이 연구에서 (33)

  1. 순이익 정학의 광열 전달
    1. 관심의 농도로 탈 이온수에 NPS를 희석.
    2. 96 웰 플레이트의 웰에 순이익 서스펜션의 100 μl를 추가합니다. 25 ° C로 유지 된 핫 플레이트에 잘 플레이트를 놓습니다.
    3. 레이저의 전원을 켜고 t 수O를 몇 분 동안 따뜻하게. 본 연구에서는 전력 1 W 최대 정격 광섬유 결합 808 나노 레이저 다이오드가 사용됩니다.
    4. 행 광섬유를 통해 시료 대 향하여 레이저 빔. 원하는 스폿 사이즈로 레이저 광을 발산하는 볼록 렌즈를 사용한다.
    5. 표준 파워 미터를 이용하여 출력 전력을 측정 한 W / ㎠의 전력을 조정한다.
    6. 적외선 카메라 (InSb를 적외선 카메라 (FLIR의 SC4000))를 켜고 레이저에 초점이 맞춰 6mm 지점의 온도를 읽을 관심 (ROI) 지점의 영역을 설정합니다.
    7. 레이저 빔의 초점에있는 관심 잘 배치. 샘플의 기준 온도를 기록한다. 레이저의 전원을 켜고 온도를 기록하면서 5 분 동안 계속 잘 조사.
    8. 5 분 후, 레이저를 끄고 다시 시작하는 기준 온도로 냉각 될 때까지 우물의 온도를 기록 계속합니다.
      열을 각 서스펜션을 세 번 냉각을 계산 : 주시간이 지남에 따라 평균 온도 변화. 광열 변환을위한 음성 대조군으로 순이익 서스펜션 대신에 25 ℃에서 탈 이온수를 사용합니다.
  2. 고분자 필름의 광열 전달
    1. 25 ° C로 유지 된 핫 플레이트에 고분자 ITO 코팅 유리 슬라이드로 이동.
    2. 레이저의 전원을 켜고 몇 분 동안 따뜻하게 할 수 있습니다. 본 연구에서는 전력 1 W 최대 정격 광섬유 결합 808 나노 레이저 다이오드가 사용됩니다.
    3. 행 광섬유를 통해 시료 대 향하여 레이저 빔. 원하는 스폿 사이즈로 레이저 광을 발산하는 볼록 렌즈를 사용한다.
    4. 표준 파워 미터를 이용하여 출력 전력을 측정 한 W / ㎠의 전력을 조정한다.
    5. 적외선 카메라 (InSb를 적외선 카메라 (FLIR의 SC4000))를 켜고 레이저에 초점이 맞춰 6mm 지점의 온도를 읽을 관심 (ROI) 지점의 영역을 설정합니다.
    6. 레이저 빔의 초점에서 상기 필름을 배치. B을 기록샘플의 온도 aseline. 레이저의 전원을 켜고 온도를 기록하면서 5 분 동안 지속적으로 샘플을 조사.
    7. 5 분 후, 레이저를 끄고 다시 시작하는 기준 온도로 냉각 될 때까지 샘플의 온도를 기록 계속합니다.
      주 : 열 및 각 막 세 번 냉각 시간 동안의 평균 온도 변화를 계산한다. 광열 변환을위한 음성 대조군으로 25 ° C에서 벌거 벗은 ITO 슬라이드를 사용합니다.

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Representative Results

M1과 M2를 산출 반응 프로토콜은도 1에 도시되어있다. 모노머는 융점, 1 H, 13 C NMR 스펙트럼을 특징으로하고, 원소 분석을 할 수있다. 1 H NMR 스펙트럼은 원자들이 전자 환경의 연결성에 관한 정보를 제공한다; 따라서, 일상적 반응이 성공적으로 완료되었는지 확인하는 데 사용됩니다. 네기시 커플 링 반응은 7.1 ppm으로 7.8 ppm으로 시프트 페닐 프로톤 피크의 원인 EDOT로 페닐 고리의 결합을 포함한다. 티에 닐 양성자는 6.5 ppm으로 업 필드 이동합니다. 에틸렌 다리 탄소의 4 개의 양성자는 4.3 ppm으로 다중 상태의 두 집합으로 분할합니다. 지방족 탄소에 양성자가 크게 변경되지 않습니다. 13 C NMR 스펙트럼은 170 페닐 탄소 145, 140, 및 티에 탄소 113, 150, 120, 및 112의 피크를 나타낼 것이다. 알리의 위치phatic 탄소 크게 변경되지 않습니다. 화학 구조, 1 H NMR 및 M2의 13 C NMR을도 3에 나타낸다.

중합체 (P2)과 P2의 사이 클릭 볼타 메 트리를 산출 Electropolymerizations의 M2는도 4에 도시되고도 4a에, 우선, 전류 응답이 없다.; 첫번째 스캔 중에 + 0.61 V.에서 단량체 피크 산화와 + 0.25 V에서 알 수있는 가능성이 증가, (m,에 E) M1 단량체의 산화의 개시 (E p를 m)로서, 초기 피크가 관찰 작업 전극의 표면에 형성 P2 결과 비가역 단량체 산화를 나타낸다. 두 번째 스캔하는 동안 두 산화 공정은 관찰 : 단량체 산화가 여전히 0.25 V에서 볼 수 있으며, 고분자 산화가 50-4까지 스캔 속도로 하였다 (P2)의 0 V. 순환의 전압 전류 (그림 4B)에서 볼 수있다00 MV / 초. 고분자 필름은 중립 상태에서 산화 된 상태에서 진한 파란색과 빨간색입니다. 주사 속도의 다양한에서 중합체를 순환하는 (E, P)이 P2에 대한 -0.02 V에서 관찰되는 중합체는 전기 활성 전극. 18 고분자 산화에 부착 된 것을 나타내는, 스캔 속도 및 피크 전류 사이의 선형 관계를 밝혀, 100 MV / sec로 순환 할 때 고분자 감소 (E의 C, P)는 -0.3 V에서 관찰된다.

도 2에 도시 된 UV-힘 NIR 분광법, 전자 현미경, 및 DLS를 사용하는 것을 특징으로 된 NP를 합성 하였다. UV-마주-NIR, 및 산화 P2 NP에의 산화 감소 P2 영화의 스펙트럼은 그림 5에 표시됩니다. 산화 된 폴리머 필름과 NP에 전시 피크 흡광도 λ의 최대 1.56 eV의 (795 ㎚)에서. 히드라진 감소하면, 막 피크 흡광도 2.3 eV의 (540 ㎚)의 λ 최대로 이동한다. 폴리머 밴드 G도 5에 검은 색 화살표로 표시된 바와 같이 AP (E의 g)은, 중성 중합체의 π- π * 전이의 개시로부터 결정된다.

도 6a에서 NP에 P2의 SEM 이미지 NPS에서 직경 구형 부 100 nm의 것을 보여준다. 도 6b에 DLS 데이터 샘플 적당히 단 분산되어있는 것을 나타내는, 현탁액의 Z 평균은 0.13의 다 분산 지수 (PDI)와 직경이 104 nm 인 것으로 나타낸다. NP는 P2의 제타 전위는 -30.5 MV였다. NP에이 NIR 방사선에 노출되는 온도의 변화는 광열 변환을 보여줍니다. NP 현탁액의 온도가 30 ℃ 상승 (도에 의해 입증 된 바와 같이 온도 1 ℃ 상승 미만 거쳐 물 컨트롤에 비해, 물에 NP 현탁액 열로 흡수 된 레이저 에너지를 변환 할 수있다6C). ITO 유리에 폴리머 필름을 808 nm의 (그림 6C)에 조사 될 때 비슷한 온도 상승 (28 ° C)이 관찰된다.

NP는 폴리머의 cytocompatibility은 MTT 세포 생존력 분석을 이용하여 결정된다. . PEDOT 대 cytocompatibility 연구 결과 : PSS-CO-MA 된 NP는도 7에 도시되는 바와 같이, 0.23-56 μg의 / ㎖의 NP 농도 범위는, NPS는 컨트롤의 90 % 미만으로 세포 생존 능력을 감소시키지 않는다. 전형적으로, 20 % 이하 (즉, 80 % 생존율)의 세포 생존율의 감소 cytocompatibility NP의 결정에 적합하다고 간주된다.

그림 1
전구체 합성을 시작으로도 1 일반 단량체 합성. 1,4- 디 알콕시 -2,5- 디 브로 모 벤젠의 (A)의 합성. 에스테르 잔기를 함유하는 1,4- 디 알콕시 -2,5- 디 브로 모 벤젠의 (B)의 합성. (C) 단량체 M1과 M2를 산출 EDOT와 1,4- 디 알콕시 -2,5- 디 브로 모 벤젠의 크로스 커플 링 반응. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2
도 2 중합 공정은 상기 유기 용액 에멀젼을 생성 수용액. 단량체와 다를 수, 유기 용제에 적하 첨가 하였다. 50ml을 상기 에멀젼에 첨가시 산화 중합이 일어난다. 콜로이드 현탁액의 정화가, 국민 연금이 수성 매질에 현탁 한 후. 이의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오그림.

그림 3
단량체 M2의도 3 NMR 스펙트럼. 4.32 ppm에서 에틸렌 양성자 분할, 티에 양자의 업 필드 이동 및 페닐 양자의 업 필드 변화는 성공적인 결합을 가리킨다 M2의 (A) 1 H NMR 분광법 . (B) 티에 닐 페닐 탄소 피크를 나타내는 M2의 13 C NMR 분광법. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4
그림 4. (A) (P2)에 (M2)의 전기 화학적 중합; 0.1 M TB 0.01 M (M2)의 100 MV / 초에서 다섯주기AP / CH 3 CN. (B) 0.1 M TBAP / CH 3 CN의 고분자 필름의 순환 전압 전류는 50에서 100, 200, 300, 400을 순환 MV / 초. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5
P2의 UV-힘 NIR 스펙트럼 모두 필름 및 NP에의 현탁액도 5. 산화막의 스펙트럼은 청색으로 도시되어, 감소 된 필름의 스펙트럼은 빨간색으로 표시하고, 산화의 스펙트럼 순이익 서스펜션은 녹색으로 표시됩니다. 검은 화살표는 중합체의 밴드 갭 결정을 위해 사용되는 접선에 대응한다. 아르 제공 폴리머 피크 흡수 파장. 이의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오그림.

그림 6
P2 된 NP의 형태와 크기를 보여주는 그림 6 (A) SEM 이미지. P2의 (B) 크기 분포 : Z-평균값이 104 나노 미터이고 PDI가 0.13 인 PSS-CO-MA NP 현탁액. (C) (P2)의 온도 변화 :. 1 ㎎ / ㎖ 레이저 조사가 완료되면 수동적 인 냉각 한 후, 300 초 동안 NIR 광이 조사 (파란색)와 필름 (녹색)에서 PSS-CO-MA NP 현탁액 클릭하세요 여기에이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다.

그림 7
PEDOT의도 7 Cytocompatibility : MTT 분석에 의해 측정 PSS-CO-MA NP 현탁액 생존이다.NP없는 배지 (양성 대조군)와 함께 배양 된 세포의 평균에 대한 백분율로 NP에 다양한 농도에 노출 된 세포에 대한 도시. 음성 대조군 전에 MTT 분석법을 메탄올에 노출 살해 세포로 구성된다. 오차 막대는 복제 사이의 표준 편차를 나타내는 (N = 6). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

본 연구에서는 전기 활성 고분자 된 NP는 암 치료에 대한 잠재적 인 PTT 에이전트로 합성되었다. NP에의 제조는 에멀젼 중합 한 후 모노머의 합성을 시작으로 설명한다. 이러한 EDOT 및 피롤 같은 전기 활성 고분자를 이용한 된 NP의 제조 이전에 설명되었지만,이 논문은 중합 된 NP의 제조는, 고유의 확장 공액 단량체로 시작하는이 방법은 더 크고 복잡한 단량체로 확장 될 수 있음을 보여주는 설명한다.

두 개의 서로 다른 경로가 dialkoxybenzene 모노머를 합성하는 데 필요한. 1,4- dihexyloxybenzene은 KOH / EtOH로를 사용하여 합성 할 수 있지만, 그 방법은 1,4- 비스 염기 - 촉진 에스터 가수 분해로 인해 대부분 (에틸 부타) 벤젠의 합성 실패. KI / K 2 CO 3 혼합물을 사용하는 경우에는, 가수 분해가 방지되고, 제품이 성공적으로 얻어진다. 봇의 브롬화시간 디 알콕시 벤젠은 브롬 2를 사용하여 수행됩니다. 이는 반응 동안 형성된 HBr과 변위를 흐르는 아르곤 하에서 실험을 수행 할 필요가있다. 가스 출구는 후드 비품의 부식을 방지하기 위해 HBr을 중화 NaOH 용액을 통해 배출한다; HBr을 플라스틱 튜브가 시간이 지남에 따라 경화가 발생할 수 있습니다.

BEDOT-B (OR) 2 단량체 M1 및 M2는 네기시 커플 링을 이용하여 합성 하였다. 이것은 BEDOT-B (OR) 2 단량체를 수득 1,4- 디 알콕시 -2,5- dibromobenzenes와 EDOT의 탄소 - 탄소 결합을위한 효과적인 방법이다. 그것은 EDOT를 진정 중요 -78 ° C 바람직 부반응을 최소화하기 위해에서 nBuLi의 첨가에 앞서. (TLC를 사용하여 측정, 이것은 전형적 3-5일 소요) 모두 1,4- 디 알콕시 -2,5- 디 브로 모 벤젠을 반응 혼합물로부터 고갈 될 때, 반응이 완료된다. 반응은 매우 민감 공기 및 공기에 대한 노출은 반응의 수율에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 때 INT밀봉 된 플라스크에 (예컨대, 촉매로서)의 고체 화합물 roducing, 대기에의 노출 증가는 아르곤 기류가 최소화되어야한다.

전기 활성 단량체 및 중합체는 통상적으로 단량체 및 중합체의 산화 전위 및 폴리머 환원 전위를 결정하기 위해 순환 전압 전류 법을 사용하는 것을 특징으로하고, 전기 화학적 중합을 통해 제조 한 필름을 모두 산화와 환원 상태에서 UV-힘 NIR 스펙트럼에서 고분자 흡수를 결정하기 위해 사용된다. 본 연구에서는 고분자 필름은 백금 버튼 전기 중합에 의한 ITO 코팅 유리 모두에 증착되었다. 전기 중합의 장점 중 일부는 재현성 및 중합 막의 전류를 감시하고 특정 응답이 달성 전기 중합을 정지하여 막 두께를 제어 할 수있다 (34) 전기 화학 실험은 아르곤과 같은 비활성 분위기 하에서 수행되어야한다.; 아르곤 흐름은하지 않도록 천천히되어야 확산 제어 프로세스를 보장하기 위해 용액의 표면을 방해. 대안 적으로, 전기 화학적 실험 전기 피드 스루 장착 불​​활성 분위기 건조 박스에서 수행 될 수있다. 이 세 개의 전극 중 어느 것도 전기 중합 동안 서로 접촉되지 않는 것이 중요하다. 순환 전압 전류 실험을 중합체에 앞서 증착 된 고분자 필름은 필름으로부터 임의의 미 반응 단량체를 제거하는 단량체가없는 전해질 용액으로 세척해야한다. 전위 범위는 단량체 / 중합체의 구조에 의존 할 것이다 필요한 모든 전기 화학적 연구; 그래서이 범위는 다른 단량체와 중합체와 다를 수 있습니다. 알콕시 치환기의 구조에 따라, 용매는 중합체를 용해 할 수있다 단량체의 조제에 사용한 전해액. 이 경우, 전기 중합시 전극상의 중합체 증착은 느리거나 존재하지 않는 것, 및 중합에 사용되는 용매는 변경되어야한다.

e_content "> 전기 활성 폴리머로 구성 된 NP를 제조하기위한 에멀젼 중합은 균일 한 형태로 NPS를 산출 효과적인 방법이 연구에서, 에멀젼 중합 법은 전기 화학적 중합시 사용되는 동일한 산화 중합 메커니즘을 이용한다. 주요 차이점 있다는 전기 화학 중합의 산화 환원 특성을 특성화하는 손쉬운 수단을 제공하지만 화학 산화제 (염화철)가 아닌 응용 전기 화학 전위로 사용된다.이 에멀젼 중합 그러므로. 전기 화학적 중합을 통해 제조 한 필름을 화학적 조성이 동일 NPS를 생성 단량체 및 중합체, 에멀션 중합을 용이하게 확장 가능하고 잠재적으로 다른 전기 활성 폴리머의 수와 함께 사용할 수있는 빠르고 저렴하고 재현성 프로세스. 유화 중합은 또한 유기 낮은 용해도를 갖고 중합체로부터 NP에의 제조 할 수있다고분자 상태에서 효과적으로 유화 수 없습니다 및 수용액. 우리의 유화 중합에서, 유기 상을 단량체로 구성하고, 유기 용매 (헥산), 및 도데 실 벤젠 술폰산 (계면 활성제). 수성 상을 물로 구성하고, 염화철 (산화제)와 PSS-CO-MA (계면 활성제). 에멀젼 중합 공정은 잘 수성 상에 분산 된 유기상을 위해 초음파 처리 단계가 선행된다. 초음파 처리 동안, 대량의 가열을 방지하기 위해 얼음 조에서 에멀젼 몰입 할 필요가있다. 계면 활성제 PSS-CO-MA와 DBSA는 입자 간 정전 기적 반발력을 통해 수용액에서 합성 된 NP의 분산을 할 수 있습니다. 이들 계면 활성제는 또한 추가의 전하 균형 도펀트 작용 구면 NP 형상을 생성하는 것으로 나타났다 (24) (795 nm에서 최대 흡수에 의해 입증되는 바와 같이,도 4) 중합체 NPS에서, 산화 된 상태로 남아있다. 어느는 비평가알 근적외선 영역에서 흡수가 필요가있는 생물 의학 응용 프로그램. (24)

제타 전위 분석은 일반적으로 NP 현탁액의 안정성을 평가하기 위해 수행된다. 제타 전위는 이온이 더 이상 NP 표면과 상호 작용하지 이온이 강하게 NP 표면과 연관된 스턴 층 및 확산 층 사이의 경계에서의 전위이다. 31 제타 전위 측정은 하전 된 NP의 운동에 의존하는 경우에 전동 필드는 서스펜션에 적용된다. 특히, 음전하 NPS는 반대로 양극에 인입하고있다. 콜로이드 현탁액은 정전 반발 통하여 안정화 될 수있다. 자신의 제타 전위보다 큰 +/- 30 MV 인 경우 특히, 현탁액은 안정적인 것으로 간주됩니다. 우리의 제형에 NP, DBSA와 PSS-CO-MA로부터 네이트 및 카르 복실 레이트 기의 존재는 NP에 부정적인 표면 전하를 산출한다.

일의 정제E NPS는 과잉 계면 활성제 및 시험 관내 세포 연구에 앞서 임의의 미 반응 출발 물질을 제거하기 위해 매우 중요한 단계이다. 비효율적 인 계면 활성제의 제거는 중요한 세포 죽음으로 이어질 수 있습니다. 시험 관내 세포 분석에서의 어떤 다른 관해서, 그것은 층류 후드에서 작업하고 멸균 조건 하에서 작동하는 것이 중요하다. NPS는 또한 멸균 0.2 μm의 필터를 통해 서스펜션을 전달하여 사용하기 전에 소독해야한다. 이는 멸균 여과 후 NP 현탁액의 농도를 확인하는 것이 중요하다. 이 목적을 위해, 공지 된 양의 여과 NP 현탁액 분획 동결 건조 물질을 건조시켜 수있다. MTT 세포 생존 분석은 일반적으로 배양 된 세포에 NP에 포함한 생체 물질의 효과를 연구하기 위해 사용된다. 이 간단한 분석은 모든 포유 동물 세포주와 NP 현탁액 cytocompatibility의 조사에 적응 될 수있다. MTT 비색 분석은 보라색, INSOL로 염색 노란색 테트라 졸륨의 변환을 기반으로다음 DMSO 또는 산성 알코올 용액에 용해 될 수 uble 포르 마잔 결정. 35, 36 멀티 웰 플레이트에 MTT 세포 생존 분석 등의 생체 외 세포 분석에서 수행, 세포 파종 및 조작에 일관성 사이의 최소한의 차이를 달성하는 것이 중요합니다 샘플을 복제합니다. 이전과 실험 기간 동안, 시드 세포는 오염을 배제하는 것이 일관 파종과 성장 등을 확인하기 위해 현미경으로 검사해야합니다. 마지막으로, 현미경은 DMSO를 첨가 한 후 포르 마잔 결정을 완전히 용해를 확인하는데 이용 될 수있다.

광열 연구는 808 nm에서 연속 레이저를 이용하여 수행 하였다. 연속 대 펄스 레이저의 사용은 다른 물질을 가열 할 수있다. 이전의 연구는 37이지만 더 많은 연구가 polymeri에서 광열 변환을 조사 할 필요가 PTT 에이전트로서 금 나노 구조와 광열 변환 및 광열 절제를 비교 한여기에 기술 된 것과 같은 C의 NP에. 본 연구에서는 레이저는 볼록 렌즈로 분기하고, 6mm의 점 크기에 초점을 맞추었다. 그것은 광열 변환 결과의 차이를 야기 초점면에서의 우발적 인 변경을 방지하기 위해 실험을 실행하는 경우 광학 시스템을 방해하지 않도록주의하는 것이 중요하다. 핫 플레이트는 가온하고 연구 일정한 기준 온도를 유지하기 위해 사용되었다.

결론적으로, 수성 매질에 현탁 NP 전기 활성 고분자의 준비를위한 프로토콜이 설명된다. 네기시 커플 링은 3,4- 에틸렌 (EDOT)와 1,4- 디 알콕시 -2,5- dibromobenzenes를 연결하기위한 효과적인 방법이다. 단량체의 전기 중합이 프로토콜에 자세히 설명되어 있습니다. 이 빠르게 폴리머 필름을 생산하고 자신의 전자 성질을 연구 할 수있는 효과적인 방법이 될 증명한다. 중합체 필름은 또한 중성 중합체의 밴드 갭을 결정하기 위해 UV-비스-NIR 분광기를 사용하는 것을 특징으로한다. Electroch균일 한 구형의 형태 학적으로 emical 유화 중합 수익률 하위 100 나노 NP에. 광열 절제 치료 이외에, 이러한 NPS는 에너지 저장 및 센서를 포함하는 전극 장치에서 널리 활용되고있다. 수행 된 열 및 cytocompatibility 연구는 이러한 국민 연금 광열 에이전트와 같은 생물 의학 분야에서 잠재적 인 후보가 될 수 있음을 나타냅니다.

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Acknowledgements

이 작품은, 텍사스 신흥 기술 기금 (TB의 시작), 텍사스 주립 대학 연​​구 증진 프로그램, 텍사스 주립 대학 박사 연구 활동 (TC에), 재료의 연구 및 교육에 대한 NSF 파트너십 (프렘에 의해 부분적으로 투자되었다 DMR-1205670), 건강의 웰치 재단 (AI-0045) 및 국립 연구소 (R01CA032132).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2 mm diameter platinum working electrode CH Instruments CH102 Polished using very fine sandpaper
3,4-ethylenedioxythiophene Sigma-Aldrich 483028 Purified by vacuum distillation
3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazolium Bromide (MTT) 98% Alfa Aesar L11939
505 Sonic Dismembrator Fisher Scientific™  FB505110 1/8“ tip and rated at 500 watts
808 nm laser diode ThorLabs L808P1WJ Rated at 1 W
Acetonitrile anhydrous 99% Acros 61022-0010
Avanti J-26 XPI Beckman Coulter 393127
Bromohexane 98% MP Biomedicals 202323
Dialysis (100,000) MWCO SpectrumLabs G235071
Dimethyl sulfoxide 99% (DMSO) BDH BDH1115
Dimethylformamide anhydrous (DMF) 99% Acros 326870010
Dodecyl benzenesulfonate (DBSA)  TCI D0989
Dulbecco’s modified eagle medium (DMEM)  Corning 10-013 CV
EMS 150 TES sputter coater Electron Microscopy Sciences
Ethanol (EtOH) 100% BDH BDH1156
ethyl 4-bromobutyrate (98%) Acros 173551000
Ethyl acetate 99% Fisher UN1173
Fetal bovine serum (FBS) Corning 35-010-CV
Helios NanoLab 400 FEI
Hexane Fisher H306-4
Hydrochloric acid (HCl) Fisher A142-212
Hydroquinone 99.5% Acros 120915000
Hydrozine anhydrous 98% Sigma-Aldrich 215155
Indium tin oxide (ITO) coated galss Delta Technologies CG-41IN-CUV 4-8 Ω/sq
Iron chloride 97% FeCl3 Sigma-Aldrich 157740
Magnesium sulfate (MgSO4) Fisher 593295 Dried at 100 °C
SKOV-3 ATCC HTB-26
Methanol BDH BHD1135
n-Butlithium (2.5 M)  Sigma-Aldrich 230707 Pyrophoric
Poly(styrenesulfonate-co-malic acid) (PSS-co-MA) 20,000 MW Sigma-Aldrich 434566
Potassium carbonate Sigma-Aldrich 209619 Dried at 100 °C
Potassium hydroxide Alfa Aesar A18854
Potassium iodide Fisher P410-100
RO-5 stirplate IKA-Werke
SC4000 IR camera FLIR
Synergy H4 Hybrid Reader Biotek
Tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) 99% Sigma-Aldrich 3579274 Purified by recrystallization in ethyl acetate
Tetrahydrofuran anhydrous (THF) 99% Sigma-Aldrich 401757
tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0) Sigma-Aldrich 216666 Moisture sensitive
Thermomixer Eppendorf
USB potentiostat/galvanostat WaveNow AFTP1
Zetasizer Nano Zs Malvern Optical Arrangment 175°
Zinc chloride (1 M) ZnCl2 Acros 370057000

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References

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