A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
وتنص غير أثار-البلمرة هطول نهج النماذج قابلة للتكرار السريع لتركيب المحفزات الحساسة بولي (N -isopropylacrylamide) microgels من توزيع حجم الضيق. في هذا التوليف البروتوكول، وقد أثبت ضوء توصيف نثر واحدة تتبع الجسيمات مضان من هذه microgels في إعداد المجهر واسعة المجال.
المحفزات التي تراعي بولي (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels دينا مختلف التطبيقات العملية المستقبلية ويستخدم في البحوث الأساسية. في هذا العمل، ونحن نستخدم جسيم واحد تتبع microgels PNIPAM fluorescently المسمى كنموذج لحجم ضبط microgel عن طريق إجراء هطول البلمرة السريع غير أثار. هذا النهج هو مناسب تماما لالنماذج التراكيب رد فعل الجديدة والظروف أو التطبيقات التي لا تتطلب كميات كبيرة من المنتجات. وفيما يلي تفصيل التوليف Microgel، وحجم الجسيمات وتحديد هيكل التي كتبها ثابتة وديناميكية تشتت الضوء في البروتوكول. وتبين أن إضافة comonomers وظيفي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على التنوي الجسيمات والهيكل. تتبع جسيم واحد من مضان المجهر واسعة المجال يسمح لإجراء تحقيق في نشر microgels التتبع وصفت في مصفوفة مركزة من microgels غير المسمى، ونظام لم يتم التحقيق بسهولة من قبلوسائل أخرى مثل تشتت الضوء الديناميكي.
جذبت المحفزات التي تراعي بولي (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels 1،2 باهتمام مستمر على مدى العقدين الماضيين بسبب إمكاناتهم في مختلف التطبيقات الذكية. وتشمل حالات الاستخدام أظهرت مثبتات للتحويل مستحلب 3-8، microlenses 9 ركائز الثقافة خلية لخلية حصاد السهل 10،11، وناقلات الذكية لانخفاض المركبات ذات الوزن الجزيئي وغيرها من الطب الحيوي يستخدم 12. من وجهة نظر البحوث الأساسية للعرض وقد أثبتت هذه الجسيمات أن تكون مفيدة للتحقيق في موضوعات مثل التفاعلات الغروية 13-15 والتفاعلات البوليمر المذيبات 16-18.
الاستخدام الناجح للmicrogels PNIPAM ومشتقاتها في أي تطبيق معين عادة ما يتطلب المعرفة على حجم الجسيمات يعني وعرض توزيع حجم الجسيمات. لتفسير الصحيح للنتائج التجريبية التي تنطوي على PNIPAM الصغيرةالمواد الهلامية، وهيكل الجسيمات، التي يمكن أن تتأثر comonomers وظيفية، يجب أن يكون معروفا. ثابتة وديناميكية تشتت الضوء (DLS وسلس، على التوالي) هي مناسبة فريدة للحصول على هذه المعلومات لأن هذه الأساليب هي سريعة وسهلة نسبيا للاستخدام. وانها تحقق خصائص الجسيمات غير جراحية في البيئة الأصلية الخاصة بهم (التشتت). دائرة الأراضي والمساحة وSLS أيضا بجمع البيانات من عدد كبير من الجزيئات تجنب التحيز الناشئة عن أحجام عينة صغيرة، نموذجية لأساليب الفحص المجهري. ولذلك، فإن الهدف الأول من هذا العمل هو تقديم الممارسات الجيدة فيما يتعلق تشتت الضوء للممارسين جديد لتوصيف الغروية.
عادة، ويتم ترسيب البلمرة في نطاق المختبر وإيجاد ظروف التفاعل المناسبة لخصائص الجسيمات محددة يمكن أن يكون شاقة وتتطلب الكثير من التكرار من التوليف. وعلى النقيض من التوليف دفعة كبيرة، غير أثار البلمرة هطول 19،20 هي عالإجراء APID الذي دفعات من مختلف تكوين المواد المتفاعلة يمكن بلمرة جزيئات ذات العوائد في وقت واحد من توزيع حجم الضيق. البلمرة في وقت واحد يقلل من التباين التجريبية وإخراج كبيرة يعني أن ظروف التفاعل الصحيحة يمكن العثور بسرعة لرفع مستوى رد الفعل. وبالتالي، هدفنا الثاني هو للتدليل على فائدة غير أثار البلمرة هطول الأمطار في النماذج والتطبيقات التي لا تتطلب كمية كبيرة من المنتج.
جوانب مختلفة من التوليف وتوصيف معا في المثال تطبيق فلوري المسمى microgels PNIPAM في مجال البحوث التفاعل الغروية. هنا نستخدم عالية الدقة تتبع جسيم واحد للتحقيق في نشر microgels التتبع وصفت في تشتت microgels مصفوفة ليس لها علامة على نطاق وتركيز مصفوفة واسعة وحل تأثير قفص في تشتت الغروية المركزة. المجهر مضان واسعة المجال تناسب جيد FOص هذا الغرض لأنها يمكن أن تميز سلوك معين من جزيئات قليلة التتبع بين عدد كبير من الأنواع المصفوفة قد تكون مختلفة. هذا هو على النقيض من التقنيات مثل دائرة الأراضي والمساحة، SLS والريولوجيا، التي تقيس خصائص متوسط مجموعة من أنظمة، وبالتالي لا يمكن حل سلوك عدد قليل من الجسيمات التحقيق في منظومة واسعة. وعلاوة على ذلك، في هذا المثال معينة لا يمكن أن تستخدم أساليب تشتت الضوء التقليدية أيضا بسبب تركيز الجسيمات عالية، الأمر الذي يؤدي إلى تشتت متعددة القوي إبطال أي تحليل قياسي. استخدام التجهيز الآلي للبيانات والأساليب الإحصائية تمكين تحليل السلوك العام للنظام أيضا لتتبع جسيم واحد، عندما بلغ متوسط على أحجام عينة كبيرة.
1. Microgel التجميعي
ملاحظة: -isopropylacrylamide N (NIPAM) تم بلورته من ن الهكسان. استخدمت الكواشف الأخرى كما وردت.
2. ضوء التشتت توصيف
3. تتبع الجسيمات كل حقل واسع الإسفار المجهر
ملاحظة: الراسم ومصفوفة الجسيمات من 465 ± 7 نانومتر و 405 نانومتر ± 7 أنصاف أقطار الهيدروديناميكية عند 20 درجة مئوية، على التوالي، واستخدمت لتتبع الجسيمات.
ويتم تحديد عدد الجسيمات microgel PNIPAM في الدفعة، وبالتالي فإن حجم الجسيمات النهائي في رد فعل في وقت مبكر خلال المرحلة التنوي 20 مسعور شارك في مونومر methacryloxyethyl صبغ thiocarbamoyl رودامين B يؤثر على التن?...
إضافة كميات صغيرة من comonomer وظيفي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على حجم الجسيمات وهيكل microgels PNIPAM مشتقة. في وقت واحد على نطاق صغير أنبوب اختبار البلمرة هي طريقة ...
The authors have nothing to disclose.
The Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) is acknowledged for financial support within the Sonderforschungsbereich SFB 985 "Functional Microgels and Microgel Systems".
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | VWR Chemicals | KRAF13455 | |
Bisacrylamid | AppliChem | A3636 | |
n-Hexane | Merck | 104374 | |
N-Isopropylacrylamide | Fisher Scientific | AC412785000 | recrystallized from n-hexane |
Methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine B | Polysciences | 23591 | |
Potassium peroxodisulfate | Merck | 105091 | |
Silicone oil 47 V 350 | VWR Chemicals | 83851 | |
Toluene | Sigma Aldrich | 244511 | |
F12 Refrigerated/heating circulator | Julabo | 9116612 | |
Microscope | Olympus | IX83 | |
XY(Z) Piezo System | Physik Instrumente | P-545.3R7 | |
100X Oil immersion objective | Olympus | UPLSAPO | |
QuadLine Beamsplitter | AHF Analysentechnik | F68-556T | |
Cobolt Jive 150 laser | Cobolt | 0561-04-01-0150-300 | |
Multimode Fiber | Thorlabs | UM22-600 | |
iXON Ultra 897 EMCCD camera | Andor | DU-897U-CS0-BV | |
Laser goniometer | SLS Systemtechnik | Mark III | |
CF40 Cryo-compact circulator | Julabo | 9400340 | |
Laser goniometer system | ALV GmbH | ALV / CGS-8F | |
Multi-tau corretator | ALV GmbH | ALV-7004 | |
Light scattering electronics | ALV GmbH | ALV / LSE 5004 | |
Photon counting module | PerkinElmer | SPCM-CD2969 | 2 units in pseudo cross-correlation mode |
633 nm HeNe Laser | JDS Uniphase | 1145P | |
F32 Refrigerated/heating circulator | Julabo | 9312632 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved