登录

需要订阅 JoVE 才能查看此. 登录或开始免费试用。

本文内容

  • 摘要
  • 摘要
  • 引言
  • 研究方案
  • 结果
  • 讨论
  • 披露声明
  • 致谢
  • 材料
  • 参考文献
  • 转载和许可

摘要

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

摘要

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

引言

电活性聚合物在电场的存在下改变它们的属性(颜色,导电性,反应性, 体积等)。的快速切换时间,可调谐性,耐久性和电活性聚合物的重量轻的特性,导致许多提出的应用,包括可替代能源,传感器,电致变色,和生物医学器件。电活性聚合物是灵活,重量轻的电池和电容器的电极可能是有用的。1应用电活性聚合物的电致变色器件包括炫光系统用于建筑物和汽车,太阳镜,保护眼镜,光学存储 ​​设备,和智能纺织品。2-5智能窗可以通过阻止光点播的特定波长,保护家庭和汽车的内部降低能源需求。智能纺织品可以在服装被用来帮助防止紫外线辐射。6电活性聚合物有ALSö开始在医疗设备中使用。间在生物医学装置中使用电活性聚合物,聚吡咯(聚吡咯),聚苯胺(PANI),和聚(3,4-亚乙基)(PEDOT)是最常见的。例如,这些类型的聚合物通常用作在生物传感器装置的换能器7的应用在治疗递送也显示出前景。研究已经证实的药物和治疗性蛋白质的释放从电活性聚合物制备装置。8-12最近,电活性聚合物已经用作在光热疗法的治疗剂。13-15在光热疗法,光热剂必须吸收光,在不久的-红外(NIR)区域(〜700-900纳米),也被称为治疗窗,其中光具有穿透组织的最大深度,典型地高达1厘米。16,17在此范围内,生物生色团如血红蛋白,氧化血红蛋白,脂质和水几乎没有到没有吸收,使光线容易渗透。当光热剂吸收光在此治疗窗,所述光能转换为光热能量。

欧文和同事以前曾报道烷氧基取代的合成使用Negishi偶联该被双-苯EDOT单体。18 Negishi偶联为碳-碳键形成的优选方法。这个过程有许多优点,包括使用有机锌中间体,它们是毒性较低并趋向于具有更高的反应性比使用其它有机金属化合物。19,20有机锌化合物也与在有机卤化物一个宽范围的官能团相容。20在 Negishi偶联反应,有机卤化物和有机金属是通过使用钯(0)催化剂的耦合。20在这里所提出的工作,这种交叉偶联方法是利用在1,4-二烷氧基-2,5-二合成( 3,4- ethylenedioxythienyl)benzeね(BEDOT-B(OR)2)的单体。这些单体然后可以很容易地聚合电化学或化学产生是有希望的候选用于生物医学应用中使用的聚合物。

常规方法制备的在生物医学应用水溶液胶体聚合物悬浮液通常包括本体聚合物,接着纳米沉淀或乳液溶剂蒸发技术。21,22为了生产聚纳米粒溶解(BEDOT-B(OR)2) ,自底向上的方法在这里展示,其中纳米颗粒通过原位乳液聚合合成。乳液聚合是一个过程,是易于扩展,并且是相对快速的方法制备的NP。使用乳液聚合以产生其他电活性聚合物的纳米颗粒22的研究已报道了聚吡咯和PEDOT。15,23,24 PEDOT纳米颗粒,例如,使用喷雾乳液p与编制olymerization 24这种方法是难以再现,并通常产生较大的,微米尺寸的颗粒。在这篇文章中所描述的协议探讨采用了下拉式超声法可重复制作100纳米的聚合物纳米颗粒。

在这个协议中,电活性聚合物适合吸收光在近红外区域类似于先前报道的聚(BEDOT-B(OR)2) 合成和表征证明在电致变色器件和作为PTT代理他们的潜力。首先,该协议用于经由Negishi偶联单体的合成进行说明。使用NMR和紫外 - 可见 - 近红外光谱的单体的特征在于。的NP胶体悬浮液通过氧化乳液聚合在水性介质中制备还描述。该程序是基于先前由Han等被施加到不同的单体描述的两步乳液聚合法。两表面活性剂体系用来控制对NP的单分散性。一个细胞活力测定是用来评估纳米颗粒的细胞相容性。最后,这些纳米粒子作为PTT换能器的电势被证明通过用近红外激光照射。

研究方案

注意:使用前请咨询所有相关的安全数据表(SDS)。几个在这些合成中使用的试剂的有潜在危害。请使用一切适当的安全措施,包括个人防护设备(防护眼镜,手套,实验室外套,长裤和封闭趾鞋),并在通风橱进行合成。锂化是特别危险的,只能由经过适当培训个体的监督下进行。

1.单体合成

注意: 图1示出了用于前体和单体在节1.2中描述其合成的制备化学路线- 1.5。

  1. 材料
    1. 净化EDOT如前所述。25
    2. 重结晶从乙酸乙酯四丁基高氯酸铵(TBAP),并在真空下干燥24小时。滴定正丁基锂(正丁基锂,2.5M在己烷中)所描述的Hoye 26内48小时之前,用它来 ​​确定的实际浓度。
    3. 干燥硫酸镁和碳酸盐在100℃下为在使用前24小时,钾。使用本协议中使用的所有其他化学品的接收。
  2. 1,4- Dialkoxybenzenes合成
    注意: 图1A显示了使用1-溴己烷-1,4- dihexyloxybenzene的制备。
    1. 装备一个烘箱干燥的三颈圆底烧瓶用隔膜,氩气入口管接头,并装有连接到鼓泡气体出口适配器的冷凝器。密封之前添加搅拌棒的烧瓶中。
    2. 入口适配器连接到在Schlenk线使用聚(氯乙烯)(PVC)管和吹扫的圆底烧瓶用氩气。
    3. 添加12.5克氢醌(113.5毫摩尔)的圆底烧瓶中并溶解在其20毫升无水四氢呋喃(THF),同时搅拌。
    4. 另外,将溶解氢氧化钾14克(250毫摩尔)在30ml乙醇中的单颈圆底烧瓶中并搅拌至溶解。
    5. 一旦溶解后,将KOH溶液慢慢添加到使用注射器的三颈圆底烧瓶中。允许该混合物搅拌1小时。
    6. 1小时后,添加250毫摩尔的1-溴代烷到反应混合物中。
    7. 在氩气搅拌下加热回流反应混合物24小时。
    8. 24小时后,使反应混合物冷却至RT,并加入15个ml的去离子水和10毫升二氯甲烷中。
    9. 将混合物转移到分液漏斗。隔离有机层,用10毫升去离子水冲洗三次。
    10. 干燥有机层用15克MgSO 4干燥的15分钟。
    11. 经由真空过滤通过滤纸除去硫酸镁
    12. 除去从滤过的溶液中使用旋转蒸发器将溶剂在50℃和21千帕,得到1,4-二烷氧基苯,为粗白色固体。
    13. 通过添加刚好足够热乙醇重结晶粗产物溶解产物。一旦溶解,放置在冰浴中以诱导结晶。
    14. 通过滤纸收集经真空过滤晶体并用冷的乙醇。
    15. 干燥在真空下结晶24小时,在RT和它们在氩气下存储直至进一步使用。这个过程产生1,4- dihexyloxybenzene。
    16. 使用熔点 1 H 13 C NMR光谱法表征产物。27
  3. 含1,4- Dialkoxybenzenes酯部分合成
    注意: 图1B示出了使用2-乙基-4-溴丁1,4-二烷氧基苯的制备化学路线。
    1. 装备一个烘箱干燥的三颈圆底烧瓶用隔膜,氩气入口管接头,并装有连接到鼓泡玻璃出口适配器的冷凝器。密封之前添加搅拌棒的烧瓶中。
    2. 进口适配器连接到使用PVC管材的舒伦克线和清除氩气。
    3. 权衡1.88克的KI(93.5毫摩尔)和15.69克 K 2 CO 3(93.3毫摩尔),并加入到圆底烧瓶中。
    4. 加无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中25个ml和搅拌,直到盐溶解。
    5. 一旦溶解,加入氢醌2.5克(18.7毫摩尔)到反应混合物中,并允许反应搅拌至溶解。
    6. 当所有固体溶解后,加46.8烷基bromoalkanoate毫摩尔;加热回流该反应混合物在氩气下24小时,在连续搅拌下。
    7. 从热除去反应混合物中,并使其冷却至室温。
    8. 将反应混合物转移到分液漏斗,并添加水(20ml)和乙酸乙酯(20毫升),萃取有机层。隔离有机层,洗涤三次,用水(20毫升)。
    9. 干燥有机层用15克MgSO 4干燥的15分钟。干燥后,通过通富达真空过滤除去硫酸镁从混合物之三纸。
    10. 使用旋转蒸发器在100℃和21千帕除去溶剂。干燥在真空下在室温O / N的粗产物。
    11. 通过添加刚好足够热乙醇以溶解所有固体重结晶的产物。一旦溶解,冷却在冰瓶,并允许晶体形成。通过真空过滤收集产物并用冷乙醇。
    12. 干燥真空下的晶体在室温放置24小时,并在氩气下存储直至进一步使用。此过程产生1,4-双(乙基丁)苯。
    13. 使用熔点 1 H 13 C NMR光谱法表征产物。28
  4. 1,4-二烷氧基-2,5- dibromobenzenes合成
    注:1,4-二烷氧基-2,5- dibromobenzenes制备的化学路线于图1A和1B。
    1. 适合的干燥三颈圆底烧瓶用氩气入口,盖有一个恒压加料漏斗玻璃塞或隔膜,并连接到塑料管装有一个倒置的玻璃漏斗悬挂在1M的NaOH溶液的出口。
    2. 在该圆底烧瓶中,溶解于二氯甲烷218毫摩尔1,4-二烷氧基苯(15毫升)中。
    3. 另外,将添加12个ml的溴2(598毫摩尔)于250毫升烧瓶中并用二氯甲烷稀释(12ml)中。
    4. 传送溴2 /二氯甲烷溶液,以恒压加料漏斗。添加溴2溶液滴加到三颈圆底烧瓶中在氩气下搅拌下2小时的跨度。
    5. 加入完成后,使反应搅拌O / N下的连续氩气流。
    6. 淬灭反应,加入去离子水(20毫升)中,并将混合物倒入分液漏斗中。
    7. 隔离有机层,洗涤三次用DI水(20毫升)。干燥有机层用15克MgSO 4干燥的15分钟。
    8. 通过移除硫酸镁通过滤纸真空过滤,并取出使用旋转蒸发器将溶剂在75℃和21千帕。
    9. 通过添加刚好足够热乙醇以溶解所有固体纯化粗1,4-二烷氧基-2,5-二溴苯。一旦溶解,冷却在冰瓶,并允许晶体形成。通过真空过滤收集产物并用冷乙醇。
    10. 干燥在真空下在室温O / N纯化产品;在氩气中保存。
    11. 使用熔点 1 H 13 C NMR光谱法表征产物。27,28
  5. 1,4-二烷氧基-2,5- dibromobenzenes与3,4-亚乙二Negishi偶联(EDOT)
    注意: 图1C显示的1,4-二烷氧基-2,5- dibromobenzenes与EDOT的Negishi偶联,以形成单体M1和M2。
    1. 适合一个干净的三颈圆底烧瓶用隔膜,装上连接到氩入口流动控制适配器的冷凝器,和一个气体出口流动CON控制适配器连接到鼓泡。
    2. 连接口适配器使用厚壁PVC管材的舒伦克线。开始流动的氩气到反应烧瓶中几分钟。
    3. 使用本生灯,火焰干燥装置在真空下,以确保无空气环境净化用氩气三次。
    4. 称量1.07的克纯化的EDOT的(10毫摩尔)和使用通过隔膜插入注射器添加到反应烧瓶中。稀释用无水THF(20ml)中的EDOT和氩气下搅拌。
    5. 寒意使用干冰/丙酮浴中15分钟,在-78℃下含EDOT溶液的​​烧瓶中。
    6. 15分钟后,慢慢地在己烷溶液逐滴添加11毫摩尔正丁基锂,​​同时保持温度在-78℃。搅拌在-78℃反应1小时。
      注意:正丁基锂的确切浓度应通过按照第1.1节在使用前滴定来确定。
    7. 1小时搅拌后,除去干冰/丙酮巴日。
    8. 立即除去浴后,加入14.13毫升的1.0M 氯化锌溶液滴入。使反应进行1小时,在室温下同时搅拌。
    9. 1小时搅拌后,加4毫摩尔1,4-二烷氧基-2,5-二溴苯和0.08四毫摩尔(三苯膦)钯(0)​​到反应混合物中的。
    10. 加热回流的油浴中,将反应混合物(70℃)。
    11. 使用薄层色谱(TLC)跟踪反应进程:取反应混合物的小(0.2毫升)中的等分试样每天使用注射器和沉淀于2ml的1M HCl中。提取用2ml 氯仿 ,并当场在硅胶TLC板上提取物一起EDOT的溶液和appropriate1,4二烷氧基-2,5-二溴苯的斑点。洗脱用60:40乙酸乙酯:己烷。
    12. 当反应完成后,使反应混合物冷却至室温。淬火通过加入10ml的1M的HCl,然后加入二氯甲烷(20毫升)的反应。
    13. TRansfer到分液漏斗,并分离出有机层。
    14. 洗涤有机层用DI水直到洗涤水不再呈酸性。测试的洗涤水的用pH试纸的酸度。
    15. 干燥有机层用15克MgSO 4干燥,过滤,并使用旋转蒸发器在50℃和21千帕,得到粗扩展共轭单体(M1或M2),为黄橙色固体除去溶剂。
    16. 1乙醇:苯溶液M1或7:2己烷:苯为M2使用3的热溶液中重结晶粗产物。加入足够的热溶剂混合物以溶解固体。一旦溶解,冷却在冰瓶,并允许晶体形成。通过真空过滤收集产物并用冷乙醇。
    17. 干燥在真空下的产品24小时,在室温。在储存在氩气中的黑暗。
    18. 使用熔点 1 H 13 C NMR光谱法表征产物。18

2。电化学

  1. 电聚合
    1. 在50ml容量瓶中制备100mM的高氯酸四丁基铵(TBAP)电解质的无水乙腈(CH 3 CN)溶液。
    2. 在10ml的容量瓶中使用的100mM TBAP / CH 3 CN溶液作为稀释剂制备的10mM单体(M1或M2)的解决方案。
    3. 银线(伪参考电极)和铂标志(反电极)加入烘干的电化学电池。
    4. 插入一个新鲜抛光铂按钮(2毫米2直径)用作工作电极。确保按钮铂电极的底部不接触的电化学电池的底部。
    5. 填充有足够的单体电解液的电化学电池,以确保所有三个电极的前端浸没在溶液中。
    6. 轻轻氩气鼓泡通过浸渍在第一个针脱通气5分钟的溶液Ë解决方案。
    7. 针抬起2毫米的溶液上,并继续氩气流在整个实验保持在氩气毯在溶液中。
    8. 电极连接到恒电位仪和通过循环所施加的电位五次,在100毫伏/秒的扫描速率和-1.5 V和1.0 V之间的电位范围开始聚合
    9. 在这个过程中记录的电流输出,以产生循环伏安。
  2. 聚合物电化学
    1. 聚合物薄膜沉积在铂按钮工作电极后,从单体电解质溶液除去所有的电极,并与单体 - 自由电解质溶液(3毫升)中轻轻漂洗。
    2. 电极添加到一个干净的电化学电池,并添加足够的不含单体的电解质溶液,以确保所有三个电极的前端浸没在溶液中。
    3. 电极连接到恒电位仪。周期的应用潜力TWO次数以50毫伏/秒的扫描速率和-1.5 V和1.0 V之间的电位范围
    4. 重复此实验,在100,200,300,和400毫伏/秒。每个实验期间记录电流输出,以产生循环伏安。
  3. 适用于UV-VIS-NIR光谱学与光热研究准备电聚合膜的
    1. 如使用铟锡氧化物(ITO)涂覆的玻璃载片作为工作电极在上述第2.1节所述,此时制备聚合物膜。增长超过5个循环的聚合物膜在100毫伏/秒的扫描速率。
    2. 聚合物沉积后,从单体溶液去除电极和冲洗用乙腈(5毫升)中。
    3. 存储到光谱研究之前乙腈聚合物薄膜。

3. NP准备

图2示出了用于通过乳液聚合制备的NP的过程的示意图。

  1. 镨epare 1毫升溶液2%(重量/体积)聚(4-苯乙烯磺酸 - 共 - 马来酸)(PSS - 共 - MA)的水在玻璃小瓶。添加一个小的磁力搅拌棒的小瓶。这是水相。
  2. 制备100微升的氯仿16毫克/毫升的单体溶液在微量离心管中。
  3. 制备溶解0.03克十二烷基苯磺酸(DBSA)的在100微升单体溶液的有机溶液。使用自动旋涡混合器30-60分钟,以确保该溶液的均匀混合的有机溶液。
  4. 将有机相添加到水相滴10微升的部分,同时用磁搅拌棒搅拌直至将有机溶液的完整体积被使用。允许搅拌60秒,加入之间。
  5. 加入2毫升水稀释该混合物。取下小瓶的搅拌棒。
  6. 使用探针超声波仪,总共20秒以10秒的间隔在30%的振幅,同时浸渍超声处理所述乳液小瓶在冰浴中。
  7. 从冰浴中取出样品瓶,更换搅拌棒,并继续搅拌该乳液。
  8. 在水中加入3.8微升100毫克/毫升溶液的FeCl 3至单体乳液中。使聚合发生1小时,同时连续搅拌。该协议收益率的聚合物纳米颗粒稳定与PSS-CO-MA。
  9. 从搅拌板拆下NP悬挂和转移为7毫升离心管中。离心悬浮液在75600×g离心3分钟;回收上清液并丢弃沉淀。
  10. 透析上清液24小时使用100kDa的分子量截留(MWCO)的透析管。

4.聚合物薄膜和NP表征

注:通过紫外 - 可见 - 近红外光谱法表征聚合物薄膜和纳米颗粒,并采用动态光散射,Zeta电位分析和电子显微镜的纳米颗粒。

  1. 在紫外可见-N测定聚合物吸收的红外光谱29
    1. NP混悬剂:转移悬浮液到一个石英比色皿和获取来自300的频谱 - 1000毫微米为5纳米的扫描间隔。
    2. 氧化聚合物膜:将涂有聚合物的ITO玻璃滑道转移到石英比色皿和填充无水乙腈的试管中。加入2滴的100mg / ml的溶液的FeCl 3 CHCl 3中的乙腈,混合,以保证该聚合物膜被完全氧化。获取来自300的频谱 - 1000毫微米为5纳米的扫描间隔。
    3. 减少的聚合物膜:将涂有聚合物的ITO玻璃滑道转移到一个试管和填充无水乙腈的试管中。加入一滴肼向液体并混合,以保证该聚合物膜被充分降低。获取来自300的频谱 - 1000毫微米为5纳米的扫描间隔。
  2. 的NP量的测定采用动态光散射(DLS)30
    1. 打开DLS仪器,并允许它预热15分钟。
    2. 稀释的NP悬浮在水中的0.01毫克/毫升,并装在一次性聚苯乙烯试管的浓度。
    3. 将试管中的阅读器,并开始测量。
  3. 的NP Zeta电位测定31
    1. 打开的ζ电位仪,并允许它预热30分钟。
    2. 由800微升10毫米氯化钾溶液稀释200微升NP暂停准备样品。
    3. 填写一次性聚苯乙烯比色皿700微升样品。
    4. 插入的ζ电位电极细胞到样品,确保没有气泡在电极之间或在激光光路捕获。
    5. 插入在仪器中的反应杯,并按照软件指令用于运行测量。
  4. 的NP量的测定使用扫描电子显微镜(SEM)32
    1. 落投10微升的NP悬浮在硅晶片和晾干。
    2. 溅射涂层干燥后的纳米颗粒与铱2纳米。
    3. 图像以5mm的工作距离和在5kV的样品。

5.调查的纳米颗粒的细胞相容性

注意:所有的细胞的操作应在生物安全柜(层流罩),以防止细胞与细菌,酵母或真菌从环境的污染,并保护用户免受潜在感染性疾病进行。与细胞中使用的所有溶液和用品应是无菌的。使用适当的无菌细胞培养技术。

  1. 培养的SKOV-3卵巢癌细胞在T75瓶,在37℃ CO 2培养箱(5%CO 2),使用Dulbecco氏改良的Eagle培养基(DMEM),补充有10%胎牛血清作为生长培养基。
  2. 种子细胞以5,000细胞的细胞密度/孔在96孔板中并孵育24小时,在37℃ CO 2 孵化器。
  3. 在即将使用前,稀的NP悬​​浮在整个范围内生长培养基以1mg / ml的浓度。
  4. 通过经过无菌0.2微米过滤器过滤的NP悬浮并稀释至所需的暴露浓度(2-500微克/毫升)与全生长培养基补充有1%青霉素/链霉素。
  5. 轻轻吹打除去从每个孔在96孔板的培养基并用100μl的NP混悬液替换在各种暴露浓度,或用100μl的NP的培养基为肯定和否定细胞相容性的控制。利用每个条件6重复孔。
  6. 紧接下一步骤之前,制备0.5mg / ml的溶液中的3-(4,5-二甲基吡啶-2-基)-2,5-二苯基溴化(MTT)的无酚红的DMEM。无菌过滤通过无菌0.2μm的过滤器的MTT溶液。
  7. 使纳米颗粒孵育与细胞的期望的时间段之后(TYpically 24或48小时),通过认真吸取了消除NP悬浮液。
  8. 立即更换视情况如下媒体:
    1. 对于阴性对照细胞相容性,添加100微升甲醇到每个6孔中,并允许坐在至少5分钟。甲醇处理后,更换用100μl的无菌过滤的0.5毫克/毫升的MTT溶液的甲醇中酚红的DMEM。
    2. 为阳性对照和NP处理的样品,替换用100μl的无菌过滤的0.5毫克/毫升的MTT溶液在无酚红的DMEM培养基中。
  9. 孵育细胞2至4小时在孵化器。孵育后,检查在显微镜下将细胞以检查甲臜晶体的形成。
  10. 小心通过移液除去MTT溶液,并用100μl的二甲基亚砜(DMSO)代替。
  11. 放置96孔板在振荡器上并混合几分钟,以鼓励的溶解为Mazan酒店结晶。
  12. 测量每个孔在59​​0nm(甲产物的峰吸光度)和700纳米(基线)的吸光度。
  13. 减去在从700纳米(基线)的样品的吸光度在590nm处为每个孔中。
  14. 由它由阳性对照的平均除以归一化校正吸光度,并转换为一个百分比乘以100。
  15. 确定平均百分存活率和标准偏差对每个条件。

6.光热转导研究

注意:在这项工作之前由北大和Tunell描述的激光系统是利用33

  1. NP悬浮液的光热转
    1. 在去离子水中稀释纳米粒子与感兴趣的浓度。
    2. 加入100μl的NP悬浮液至96孔板的孔中。将孔板上的热板上保持在25℃。
    3. 接通电源到激光,并允许它ŤØ预热几分钟。在这项研究中的光纤耦合808纳米激光二极管额定功率高达功率的1 W被使用。
    4. 路由通过光纤将激光束朝向样本台。使用凸透镜发散激光束到所需的光斑尺寸。
    5. 使用标准功率计测量输出功率,并调整到1W / cm 2的功率。
    6. 打开红外线照相机(InSb的红外照相机(FLIR系统SC4000)),并设置的感兴趣区(ROI)斑点区域读取6毫米点所在的激光聚焦的温度。
    7. 景点井在激光束的焦点。记录下样品的基线温度。打开激光器和连续照射井5分钟,同时记录的温度。
    8. 5分钟后,关闭激光,并继续下去,直到它冷却回到起始基线温度记录井的温度。
      注:加热和冷却每个悬挂三次,并计算随着时间的推移平均温度变化。使用的NP悬浮液DI水,在25℃,而不是作为阴性对照为光热转换。
  2. 聚合物薄膜的光热转
    1. 涂有聚合物的ITO玻璃载玻片转移至热板保持在25℃。
    2. 接通电源到激光并使其预热几分钟。在这项研究中的光纤耦合808纳米激光二极管额定功率高达功率的1 W被使用。
    3. 路由通过光纤将激光束朝向样本台。使用凸透镜发散激光束到所需的光斑尺寸。
    4. 使用标准功率计测量输出功率,并调整到1W / cm 2的功率。
    5. 打开红外线照相机(InSb的红外照相机(FLIR系统SC4000)),并设置的感兴趣区(ROI)斑点区域读取6毫米点所在的激光聚焦的温度。
    6. 将膜在激光束的焦点。记录的B数基线温度样品。打开激光器和连续照射样品5分钟,同时记录的温度。
    7. 5分钟后,关闭激光,并继续下去,直到它冷却回到起始基线温度记录试样的温度。
      注:加热和冷却每部电影三次,取其一段时间的平均温度变化。使用在25℃的裸露的ITO幻灯片作为阴性对照为光热转换。

结果

反应协议屈服M1和M2是 1中所示的单体可以表征通过 1 H 13 C核磁共振光谱,熔点,和元素分析。的1 H NMR谱提供了关于原子和它们的电子环境的连通性的信息;因此,它是经常使用,以验证反应已经成功完成。根岸偶联反应涉及苯环的EDOT的耦合,导致苯基质子峰转移从7.1 ppm到7.8 ppm的。噻吩质子也将转移到高场6.5 ppm的。上的亚乙二桥?...

讨论

在这项工作中,电活化聚合物纳米粒子已被合成作为潜在的PTT剂用于癌症治疗。该纳米颗粒的制备方法进行说明,首先,接着通过乳液聚合单体的合成。在使用电活性聚合物如EDOT和吡咯纳米颗粒的制备已经描述之前,阐述的聚合物纳米颗粒的制备方法起始与独特扩展共轭单体,这表明该方法可以扩展到更大,更复杂的单体。

两种不同的路线是必要的,合成的二烷氧基苯单体?...

披露声明

The authors have nothing to disclose.

致谢

这项工作是部分资金由得克萨斯州的新兴科技基金(启动到TB),德克萨斯州立大学的研究增强计划,得克萨斯州立大学博士研究奖学金(到TC),美国国家科学基金会合作研究和教育材料(PRE​​M, DMR-1205670),卫生韦尔奇基金会(AI-0045),和美国国家研究院​​(R01CA032132)。

材料

NameCompanyCatalog NumberComments
2 mm diameter platinum working electrodeCH InstrumentsCH102Polished using very fine sandpaper
3,4-ethylenedioxythiopheneSigma-Aldrich483028Purified by vacuum distillation
3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazolium Bromide (MTT) 98%Alfa AesarL11939
505 Sonic DismembratorFisher Scientific™ FB5051101/8 “ tip and rated at 500 watts
808 nm laser diodeThorLabsL808P1WJRated at 1 W
Acetonitrile anhydrous 99%Acros61022-0010
Avanti J-26 XPIBeckman Coulter393127
Bromohexane 98%MP Biomedicals202323
Dialysis (100,000) MWCOSpectrumLabsG235071
Dimethyl sulfoxide 99% (DMSO)BDHBDH1115
Dimethylformamide anhydrous (DMF) 99%Acros326870010
Dodecyl benzenesulfonate (DBSA) TCID0989
Dulbecco’s modified eagle medium (DMEM) Corning10-013 CV
EMS 150 TES sputter coaterElectron Microscopy Sciences
Ethanol (EtOH) 100%BDHBDH1156
ethyl 4-bromobutyrate (98%)Acros173551000
Ethyl acetate 99%FisherUN1173
Fetal bovine serum (FBS)Corning35-010-CV
Helios NanoLab 400FEI
HexaneFisherH306-4
Hydrochloric acid (HCl)FisherA142-212
Hydroquinone 99.5%Acros120915000
Hydrozine anhydrous 98%Sigma-Aldrich215155
Indium tin oxide (ITO) coated galssDelta TechnologiesCG-41IN-CUV4-8 Ω/sq
Iron chloride 97% FeCl3Sigma-Aldrich157740
Magnesium sulfate (MgSO4)Fisher593295Dried at 100 oC
SKOV-3ATCCHTB-26
MethanolBDHBHD1135
n-Butlithium (2.5 M) Sigma-Aldrich230707Pyrophoric
Poly(styrenesulfonate-co-malic acid) (PSS-co-MA) 20,000 MWSigma-Aldrich434566
Potassium carbonateSigma-Aldrich209619Dried at 100 oC
Potassium hydroxideAlfa AesarA18854
Potassium iodideFisherP410-100
RO-5 stirplateIKA-Werke
SC4000 IR cameraFLIR
Synergy H4 Hybrid ReaderBiotek
Tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) 99%Sigma-Aldrich3579274Purified by recrystallization in ethyl acetate
Tetrahydrofuran anhydrous (THF) 99%Sigma-Aldrich401757
tetrakis(triphenylphosphine)
palladium(0)
Sigma-Aldrich216666Moisture sensitive
ThermomixerEppendorf
USB potentiostat/galvanostatWaveNowAFTP1
Zetasizer Nano ZsMalvernOptical Arrangment 175o
Zinc chloride (1 M) ZnCl2Acros370057000

参考文献

  1. Irvin, J., Irvin, D., Stenger-Smith, J. Electrically active polymers for use in batteries and supercapacitors. Handbook of Conducting Polymers. , (2007).
  2. Amb, C. M., Dyer, A. L., Reynolds, J. R. Navigating the color palette of solution-processable electrochromic polymers. Chemistry of Materials. 23 (3), 397-415 (2011).
  3. Beaujuge, P. M., Reynolds, J. R. Color control in pi-conjugated organic polymers for use in electrochromic devices. Chemical Reviews. 110 (1), 268-320 (2010).
  4. Ananthakrishnan, N., Padmanaban, G., Ramakrishnan, S., Reynolds, J. R. Tuning polymer light-emitting device emission colors in ternary blends composed of conjugated and nonconjugated polymers. Macromolecules. 38 (18), 7660-7669 (2005).
  5. Zhu, Y., Otley, M. T., et al. Neutral color tuning of polymer electrochromic devices using an organic dye. Chemical Communications, Cambridge, England. 50 (60), 8167-8170 (2014).
  6. Kline, W. M., Lorenzini, R. G., Sotzing, G. A. A review of organic electrochromic fabric devices. Coloration Technology. 130 (2), 73-80 (2014).
  7. Gerard, M., Chaubey, A., Malhotra, B. D. Application of conducting polymer to biosensors. Biosensors & Bioeletronics. 17, 345-359 (2002).
  8. Abidian, M. R., Kim, D. -. H., Martin, D. C. Conducting-polymer nanotubes for controlled drug release. Advanced materials. 18 (4), 405-409 (2006).
  9. Ge, D., Qi, R., et al. A self-powered and thermally-responsive drug delivery system based on conducting polymers. Electrochemistry Communications. 12 (8), 1087-1090 (2010).
  10. George, P. M., LaVan, D. A., Burdick, J. A., Chen, C. -. Y., Liang, E., Langer, R. Electrically controlled drug delivery from biotin-doped conductive polypyrrole. Advanced Materials. 18 (5), 577-581 (2006).
  11. Li, Y., Neoh, K. G., Kang, E. T. Controlled release of heparin from polypyrrole-poly(vinyl alcohol) assembly by electrical stimulation. Journal of biomedical materials research. Part A. 73 (2), 171-181 (2005).
  12. Svirskis, D., Travas-Sejdic, J., Rodgers, A., Garg, S. Electrochemically controlled drug delivery based on intrinsically conducting polymers. Journal of controlled release: official journal of the Controlled Release Society. 146 (1), 6-15 (2010).
  13. Cheng, L., Yang, K., Chen, Q., Liu, Z. Organic stealth nanoparticles for highly effective in vivo near-infrared photothermal therapy of cancer. ACS Nano. 6 (6), 5605-5613 (2012).
  14. Chougule, M. A. Synthesis and characterization of polypyrrole (PPy) thin films. Soft Nanoscience Letters. 01 (01), 6-10 (2011).
  15. Yang, K., Xu, H., Cheng, L., Sun, C., Wang, J., Liu, Z. In vitro and in vivo near-infrared photothermal therapy of cancer using polypyrrole organic nanoparticles. Advanced materials. 24 (41), 5586-5592 (2012).
  16. Diniz, S. N., Sosnik, A., Mu, H., Valduga, C. J. Nanobiotechnology. BioMed research international. 2013, (2013).
  17. Weissleder, R. A Clearer Vision for in vivo Imaging. Nature Biotechnology. , (2001).
  18. Irvin, J., Reynolds, J. Low-oxidation-potential conducting polymer: alternating substituted para-phenylene and 3,4-ethylenedioxythiophene repeat units. Polymer. 39 (11), 2339-2347 (1998).
  19. Yang, Y., Oldenhius, N., Buchwald, S. Mild and general condition for Negishi cross-coupling enabled by the use of palladacycle percatalysts. Angew Chem. 29 (6), 997-1003 (2012).
  20. Negishi, E., Hu, Q., Huang, Z., Qian, M., Wang, G. The Negishi Coupling: an update: Enantiopure sulfoxides and sulfinamides. New products from Aldrich R & D. Aldrichchimica Acta. 38 (3), (2005).
  21. Bilati, U., Allémann, E., Doelker, E. Development of a nanoprecipitation method intended for the entrapment of hydrophilic drugs into nanoparticles. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 24 (1), 67-75 (2005).
  22. Nagavarma, B. V. N., Yadav, H. K. S., Ayaz, A., Vasudha, L. S., Shivakumar, H. G. Different techniques for preparation of polymeric nanopaticles-A review. Asian Journal of Pharaceutical and Clinical Research. 5 (3), 16-23 (2012).
  23. Vaitkuviene, A., Kaseta, V., et al. Evaluation of cytotoxicity of polypyrrole nanoparticles synthesized by oxidative polymerization. Journal of Hazardous Materials. 250-251, 167-174 (2013).
  24. Han, Y. K., Yih, J. N., et al. Facile synthesis of aqueous-dispersible nano-PEDOT:PSS-co-MA core/shell colloids through spray emulsion polymerization. Macromolecular Chemistry and Physics. 212 (4), 361-366 (2011).
  25. Winkel, K. L., Carberry, J. R., Irvin, J. A. Synthesis and electropolymerization of 3,5-bis-(3,4-ethylenedioxythien-2-yl)-4,4-dimethyl isopyrazole: A donor-acceptor-donor monomer. Journal of the Electrochemical Society. 160 (8), G111-G116 (2013).
  26. Hoye, T., Eklov, B., Voloshin, M. No-D NMR spectroscopy as a convenient method for titering. Organic Letters. 6 (15), 2567-2570 (2004).
  27. Umezawa, K., Oshima, T., Yoshizawa-Fujita, M., Takeoka, Y., Rikukawa, M. Synthesis of hydrophilic-hydrophobic block copolymer ionomers based on polyphenylenes. ACS Macro Letters. 1 (8), 969-972 (2012).
  28. Tao, Z., Fan, H., Zhou, J., Jin, Q. Conjugated polyelectrolyte with pendant caboxylate groups: synthesis, photophysics, and pH responses in the presence of surfactants. Journal of Polymer Science Part A-Polymer Chemistry. 46 (3), 830-843 (2008).
  29. Winkel, K. L., Carberry, J. R., et al. Donor-acceptor-donor polymers utilizing pyrimidine-based acceptors. Reactive & Functional Polymers. 83, 113-122 (2014).
  30. Kròl, E., Scheffers, D. -. J. FtsZ polymerization assays: simple protocols and considerations. Journal of Visualized Experiments : JoVE. (81), e50844 (2013).
  31. Zolnik, B., Potter, T. M., Stern, S. T. Zeta potential measurement. Methods in Molecular Biology. 697, 173-179 (2011).
  32. Nogi, K., Naito, M., Yokoyama, T. . Nanoparticle technology handbook. , (2012).
  33. Pattani, V. P., Tunnell, J. W. Nanoparticle-mediated photothermal therapy: A comparative study of heating for different particle types. Lasers in Surgery and Medicine. 44 (8), 675-684 (2012).
  34. Subianto, S., Will, G. D., Kokot, S. Templated electropolymerization of pyrrole in a capillary. Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry. 41 (12), 1867-1869 (2003).
  35. Sgouras, D., Duncan, R. Methods for the evaluation of biocompatibility of soluble synthetic polymers which have potential for biomedical use: use of the tetrazolium-based colorimetric assay (MTT) as a preliminary screen for evaluation of in vitro cytotoxicity. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 1 (2), 61-68 (1990).
  36. Ahmadian, S., Barar, J., Saei, A. A., Fakhree, M. A. A., Omidi, Y. Cellular toxicity of nanogenomedicine in MCF-7 cell line: MTT assay. Journal of Visualized Experiments : JoVE. (26), (2009).
  37. Huang, X., Kang, B., et al. Comparative study of photothermolysis of cancer cells with nuclear-targeted or cytoplasm-targeted gold nanospheres: continuous wave or pulsed lasers. Journal of Biomedical Optics. 15 (5), 058002 (2015).

转载和许可

请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形

请求许可

探索更多文章

107 Negishi

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

政策

使用条款

隐私

科研

教育

关于 JoVE

版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。