Wir danken dem MIT-Institut für Chemie und MIT Lincoln Labs Advanced Concepts Komitee für die Unterstützung dieser Arbeit.

Wir beschreiben zunächst die Synthese und Reinigung von PEG-MM B von 3 kDa-O-(2-Aminoethyl)-Polyethylenglykol (PEG-NH 2) und Norbornen-N-Hydroxysuccinimidyl (NHS)-Ester. Die ehemalige Verbindung kann von Sigma Aldrich Inc. gekauft werden, oder durch anionische Polymerisation nach Literaturverfahren 22,23 vorbereitet. Die letztere Verbindung kann in zwei Schritten nach einem veröffentlichten Verfahren 21 hergestellt werden. Weiter beschreiben wir eine Synthese von Katalysator A aus kommerziell erhältlichen Grubbs-Katalysator der 2. Generation. Wir haben dann zeigen die Verwendung dieser Komplex für bürsten ersten BASP-Synthese. Dieses Experiment beschreibt die Verfahren zur Herstellung BASPs mit N = 10, 15 und 20 von einer BI mit DP = 10. Alle Reaktionen wurden in einem Abzug mit Standard Szintillationsgefäße durchgeführt. ACHTUNG: Tragen Sie immer Handschuhe, ein Labor-Mantel, und LaborGläser, und folgen gemeinsamen Labor-Sicherheitspraktiken bei der Arbeit mit gefährlichen Chemikalien. Jedes organische Lösungsmittel muß in einem Abzug gehandhabt werden. Feststoffe können auf einer Waage außerhalb der Abzugshaube abgewogen werden. Chemikalien dürfen nicht in Kontakt mit Haut, Augen oder Mund. Es wird dringend empfohlen, die Sicherheitsdatenblätter für alle in diesem Verfahren eingesetzten Feststoff und Lösungsmittel vor Beginn zu lesen. 1. Herstellung von PEG-MM B <ol><li> In PEG-NH 2 (300 mg, 0,0001 mol, 1.0 eq) in eine 40 ml Szintillationsfläschchen mit einem Rührstab. </li><li> Lösen die PEG-NH 2 in 3 ml wasserfreiem N, N-Dimethylformamid (DMF). </li><li> In 36 mg Norbornen-NHS-Ester (0,000105 mol, 1.05 eq) 21. </li><li> Verschließe das Röhrchen und rühren das Reaktionsgemisch über Nacht bei Raumtemperatur. </li><li> Entfernen Sie den Rührstab und fügen Diethylether zur Reaktionslösung, um die PEG-MM B auszufällen. </li><li> Filtern Sie die weißen Grippeffy ausfallen und ausgiebig mit Diethylether gewaschen. Alternativ kann die Suspension in einem 50-m-Zentrifugenröhrchen, Zentrifugieren bei 4.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur und dann dekantiert. In frischem Diethylether, Zentrifuge, dekantieren und wieder. Wir empfehlen, die Wiederholung dieser Prozedur 3x für insgesamt 5x. </li><li> Trocknen Sie den Niederschlag unter Vakuum für 24 Stunden, um Rest Diethylether entfernen. </li></ol> 2. Reinigung von PEG-MM In unserem letzten Bericht wurde der PEG-MM B aus kommerziell erhältlichen PEG-NH 2 hergestellt und wurde für BASP Synthese ohne weitere Reinigung nach dem Trocknen (dh nach Schritt 1.7) verwendet. In dieser Studie, variieren wir die PEG-NH 2-Quelle (Gewerbe gegenüber hausgemacht), und wir BASP Bildung Ergebnisse zu vergleichen vor und nach strenger präparative Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC-prep) MM Reinigung. Im Rest dieser Studie, die dried MM nach Schritt 1.7 erhalten wird als B1 bezeichnet. Prep-HPLC wurde zur Reinigung von B1 zu B2 zu geben. Eine analoge prep-HPLC gereinigt MM in unserem Labor durch anionische Polymerisation synthetisiert wird als B3 bezeichnet. Prep-HPLC wurde mit einer 1 ml-Probenschleife und einer Agilent Zorbax 300SB-C18 PrepHT Umkehrphasen-Säule bei Raumtemperatur unter Verwendung eines Beckmann Coulter HPLC (127p und 166p Lösungsmittel Modul Detektormodul). <ol><li> Aufbau HPLC mit Lösungsmittel A: entionisiertes Wasser (Millipore Reinigungssystem, 18,2 Ω) mit 1% Essigsäure, Lösungsmittel B: Acetonitril. </li><li> Prime Pumpen und ins Gleichgewicht Spalte A mit 95% und 5% B. </li><li> Auflösen PEG-MM in Acetonitril oder Methanol (150 mg / ml). </li><li> Filtriert durch ein 13 mm 0,45 um Nylon-Spritzenfilter. </li><li> Stellen HPLC-Methode: - Durchflussmenge: 20 ml / min - 0-1 min: linearer Gradient auf 10% B und 90% A - 1-10 min: linear Gradient auf 90% B und 10% A - 10-13 min: Schalter auf Anfangsbedingungen (5% B und 95%) und wieder ins Gleichgewicht Spalte - Set UV-Detektor, um die Absorption bei 256 nm zu erkennen </li><li> Laden Sie 0,8 ml Probe auf die Probenschleife. </li><li> Inject Probe. </li><li> Sammeln Sie die wichtigsten Absorptionsspitze (unter den angegebenen Bedingungen eluiert das Produkt zwischen 5-7 min). </li><li> Bei Bedarf wiederholen. Kombinieren reinen Fraktionen zusammen in einem Rundkolben. </li><li> Entfernen Sie alle Lösungsmittel durch Rotationsverdampfung. </li><li> Abgeblasen, das Produkt in Dichlormethan und fügen Natriumsulfat. Schütteln Sie die Flasche oder regelmäßig rühren ≅ 1 Stunde. </li><li> Filtern der Mischung unter Verwendung eines Glasfrittenfilters. </li><li> Konzentrieren Sie sich durch Rotationsverdampfung. Unter Vakuum über Nacht trocknen. </li><li> Die PEG-MM kann durch 1 H-NMR in CD 2 Cl 2 charakterisiert werden (15-20 ml mg/0.7 CD 2 Cl 2, 500 MHz oder höher ist mit über 128 Scans und Relaxationsverzögerung empfohlen, d1= 2,0 s) und MALDI-TOF mit positivem lonisations-Modus und 2 - (4-Hydroxyphenylazo) benzoesäure als MALDI Matrix. </li><li> Die PEG-MM kann über Monate in einem Scintillationsfläschchen bei 4 º C gelagert werden </li></ol> 3. Herstellung von Katalysator A <ol><li> In der 2. Generation Grubbs-Katalysator (500 mg, 0.589 mmol) zu einer 20 ml-Fläschchen mit einem Rührstab. </li><li> In Pyridin (etwa 0,474 ml, 5,89 mmol, 10 eq) in das Fläschchen. Die Lösung sollte sofort Farbe von rot auf grün. Die die Reaktion rühren, bis alle der roten Farbe ist verschwunden, und die Lösung wurde viskos (15-30 min). </li><li> Füllen Sie das Reaktionsgefäß mit kaltem Pentan Komplex A auszufällen. </li><li> Filtern Sie die Suspension auf die grüne Niederschlag (Katalysator A) zu sammeln. Wasch 4x mit je 15 ml kaltem Pentan. </li><li> Trocknen Sie die grünen Feststoff unter Vakuum über Nacht. </li><li> Komplexe A kannfür Monate bei Raumtemperatur in einem Exsikkator Tisch ohne signifikanten Aktivitätsverlust aufbewahrt. Für zusätzliche Vorsichtsmaßnahme, speichern wir normalerweise den Komplex in einem -20 ° C Gefrierschrank in einem Handschuhfach. Der Einfachheit halber haben wir vor, wiegen bekannten Mengen einer in 4 ml Scintillationsröhrchen unmittelbar nach der Trocknung (Schritt 3.5). Wir haben dann diese Fläschchen im Handschuhfach zu speichern Gefrierschrank. Wenn Sie bereit sind, eine ROMP-Reaktion führen, nehmen wir einfach ein Fläschchen aus dem Handschuhfach und benutzen, wie nachfolgend beschrieben (Schritt 4.4). </li></ol> 4. Vorbereitung der Stammlösung der Lebens-Polymer-Bürsten-(BI) mit DP = 10 <ol><li> In einer 3 ml mit einer gasdichten Schraubverschluss mit einem Rührstab Fläschchen, wiegen 65 mg (0,020 mmol, 10 eq) MM B. Diese Menge entspricht 20 mg MM für jede der 3 verschiedenen Größen BASPs und 5 mg Reste für die GPC-Analyse des BI. Verwende einen Spatel, um die MM direkt an den Boden des Fläschchens hinzuzufügen. Try Material anhaften zu den Seiten der Ampulle als dieses Szenario zu verhindern könnten MM Verunreinigung in der letzten BASP Produkt. </li><li> Lösen Sie die MM B in 158 ul THF. Das Fläschchen sofort verschließen, um nach der Zugabe von THF Lösungsmittelverdampfung zu vermeiden. Hinweis: Die Endkonzentration des MM bei der Polymerisation sollte 0,05 M. Wenn 158 &amp;mgr; l THF wird hier gegeben, dann 243 ul der Katalysatorlösung, Schritt 4.4 ist, wird zugesetzt, um 401 ul THF Gesamt, die [mm entspricht ergeben ] = 0,05 M. Die Menge an Lösungsmittel während dieses Schrittes kann variiert werden, solange die Menge des Lösungsmittels während der Stufe 4.4 ebenfalls variiert werden, um [M] von 0,05 erhalten. Wir haben festgestellt, dass Polymerisationen durchgeführt mit [MM] &lt;0,05 manchmal nicht gehen müssen, um die Umwandlung abzuschließen. </li><li> Lassen Sie die Lösung rühren, bis alle M gelöst. Erhitzen Sie leicht, wenn nötig. Vermeiden Sie spritzt die viskose Lösung auf den Seiten oder den Deckel des Fläschchens. </li><li> Dann legen Sie eine bekannte Menge (2,8mg bei diesem Beispiel) des Katalysators A in einen 3 ml-Fläschchen (oder erhalten ein Fläschchen mit vorgewogenen Katalysator A). Wasserfreies THF (466 &amp;mgr; l bei diesem Beispiel), um eine 6 mg / ml Katalysatorlösung zu ergeben. Verschließen Sie die Flasche sofort. Lassen Sie den Katalysator vollständig auflösen;. Schütteln Sie das Fläschchen, wenn nötig sollten Diese Katalysatorlösung sofort für ROMP verwendet werden. Anmerkung 1: Die Katalysator-Lösung sollte ein Wald grüner Farbe sein. Wenn es schwarz oder grünlich-braun ist, dann ist es wahrscheinlich, zerlegt hat, und es wird wahrscheinlich nicht zufriedenstellend ROMP Ergebnisse. Wenn Zersetzung auftritt, empfehlen wir die Zubereitung frischer Katalysator (nach Abschnitt 3) oder unter Verwendung von frisch destilliertem THF. Anmerkung 2: Die Menge an THF zu A ist so gewählt, dass die endgültige [M] ist ~ 0,05. Diese Menge kann eingestellt werden, solange Ausgleichsmaßnahmen an den MM-Lösung in Schritt 4.2 hergestellt. </li><li> In 243 ul (1,46 mg; 1 eq nach B </strong&gt;) der Katalysatorlösung schnell (nicht tropfenweise) zu der gerührten MM-Lösung. Versuchen Sie, die Nadelspitze knapp über dem MM-Lösung halten, wenn zusätzlich zu dem Fläschchen. Vermeiden Sie spritzen das Reaktionsgemisch auf den Seiten und der Deckel des Fläschchens, wie Spritzwasser können, um Rest MM und BI-Verunreinigung in der letzten BASP führen. </li><li> Verschließen Sie die Flasche sofort und ließ die Reaktionsmischung rühren für 15 min, um die Bürste Makroinitiator (BI) zu bilden. </li></ol> 5. Bildung BASPs <ol><li> Add 3,6 ± 0,1 mg (6,18 &amp;mgr; mol, 10 eq der Menge von BI in Schritt 5.2 überführt werden), 5,5 ± 0,1 mg (9.28μmol, 15 eq der Menge von BI in Schritt 5.2 überführt werden) und 7,3 ± 0,1 mg (12.4μmol, 20 eq der Menge von BI in Schritt 5.2 überführt werden) Vernetzer C drei separate 3 ml Fläschchen mit Rührstäben ausgestattet. Versuchen, das Vernetzungsmittel direkt auf den Boden des Fläschchens zu wiegen, um Material von den Seiten der Ampulle anhaftet. Hinweis: Vernetzer C in THF sehr gut löslich. Aus diesem Grund wird der feste direkt in diesem Schritt verwendet. In Fällen, in denen das Vernetzungsmittel löslich ist, dann wird eine konzentrierte Stammlösung des Vernetzers vorgenommen werden können und verschiedene Mengen dieser Lösung können Ampullen übertragen werden. Wiederum sollte die Konzentration der endgültigen Polymerisation&gt; 0,05 M sein, wenn Lösungsmittel wird der Vernetzer zugegeben, dann eine Ausgleichs Reduktion des Lösungsmittels sollte an anderer Stelle vorgenommen werden. </li><li> Add 123 ul (0,618 mmol) des BI-Lösung zu jeder der drei Fläschchen mit C. Versuchen Sie, die Nadelspitze direkt über der Fest Vernetzer halten beim Hinzufügen in die Ampulle. Fügen Sie die BI-Lösung auf einmal anstatt tropft. </li><li> Verschließen Sie die Fläschchen und rühren die Reaktionen bei RT bisFertigstellung. Mit dieser spezifischen MM und Vernetzer-Kombination, ist die Reaktion in ~ 4 Stunden; weiterem Rühren für bis zu 24 Stunden hat keine erkennbaren Auswirkungen auf BASP Wachstum. Überwachung durch GPC um eine vollständige Umsetzung von BI zu gewährleisten. </li><li> Abschrecken der Reaktion durch Zugabe von einem Tropfen Ethylvinylether zu der verbleibenden Lösung BI und jeder der N = 10, 15 und 20 BASP Reaktionsmischungen. Rühren für 10 min, um die vollständige Löschung zu gewährleisten. </li></ol> 6. GPC Probenvorbereitung Die GPC-MALLS Ergebnisse wurden auf einem Agilent 1260 LC-System mit einem Shodex GPC KD-806M-Säule, eine Wyatt Dämmerung Heleos-II MALLS Detektor und einem Wyatt Optilab T-Rex Brechungsindex-Detektor bei Raumtemperatur ausgestattet erhalten. DMF mit 0,025 M LiBr mit einer Fließgeschwindigkeit von 1,0 ml / min wurde als Elutionsmittel verwendet. Die Ergebnisse wurden mit Astra 6-Software zur Verfügung gestellt von Wyatt analysiert. <ol><li> Mit Hilfe einer neuen Glaspipette für jeden Reaktionsgefäß, Tauchen die Pipettenspitze in die Reaktionslösung auf, eine kleine Probe der Reaktion. Waschen Sie die Innenseite der Pipette mit 250 ul 0,025 M LiBr in DMF, um eine Endkonzentration von etwa 3 mg / ml zu ergeben. </li><li> Filtern der verdünnten Probe durch einen 0,45 um Filter Polytetrafluorethylen vor dem Aufbringen der Probe in einem GPC-Ampulle. </li><li> Set-up GPC-MALLS läuft und die Ergebnisse zu analysieren, wenn die Läufe abgeschlossen sind. </li></ol> Liste der Abkürzungen: A: Grubbs 3. Generation bis-Pyridin-Katalysator B: Poly (ethylenglycol) (PEG)-Makromonomer (MM) B1: Verwendung im Handel erhältlich (Aldrich) PEG-NH 2 und HPLC-Reinigung ohne PEG MM vorbereitet. B2: PEG MM mit kommerziell erhältlichen (Aldrich) PEG-NH vorbereitet <sub&gt; 2 und nach der HPLC-Reinigung verwendet. B3: unter Verwendung von PEG mM PEG-NH 2 neu synthetisiert und nach der HPLC-Reinigung verwendet. BASP: Pinsel-Arm-Sternpolymer BI: Wohn Pinsel Initiator C: photoabbaubare Vernetzer D: Molmasse Dispersitätsindex DMF: N, N-Dimethylformamid DP: Zahlenmittel Polymerisation GPC: Gelpermeationschromatographie Prep-HPLC: präparative Hochleistungsflüssigkeitschromatographie ZENTREN: Mehrwinkel-Laserlichtstreuung MM: Macromonomer MW: Molekulargewicht M w: Gewichtsmittel molar Massen N: Anzahl der Äquivalente Vernetzer (Verhältnis von C zu A) NHS: N-Hydroxysuccinimidyl PEG: Polyethylenglykol PEG-MM: Norbornen-PEG Makromonomer (auch als Verbindung B bezeichnet) ROMP: Ringöffnungsmetathese-Polymerisation THF: Tetrahydrofuran

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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brush-first+and+Click:+Efficient+Synthesis+of+Nanoparticles+that+Degrade+and+Release+Doxorubicin+in+Response+to+Light.">Brush-first and Click: Efficient Synthesis of Nanoparticles that Degrade and Release Doxorubicin in Response to Light.</a> Photochem. Photobiol. , (2013).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Der entscheidende Vorteil der Bürsten ersten BASP Synthese ist die einzigartige Fähigkeit, schnell zu synthetisieren Nanostrukturen unterschiedlicher Größe und Zusammensetzung parallel, ohne dass eine spezielle Ausrüstung. In dieser Studie zeigen wir die Bürsten erstes synthetisches Verfahren unter Verwendung eines Norbornen-funktionalisierte PEG Makromonomer (B, Fig. 1) und ein Bis-norbornen Nitrobenzylester Vernetzer (C, Fig. 1). Die PEG-Ketten von ...

Polymere Nanopartikel sind weit verbreitet für ihre mögliche Verwendung als Plattformen für die Arzneimittelabgabe, unterstützte Katalyse, Bio-Imaging und Selbstorganisation 3.1 untersucht. Moderne Anwendungen erfordern, dass Nanopartikel-Synthese leicht, reproduzierbar mit chemischen Funktionalitäten kompatibel und zugänglich Diversifizierung 4,5 sein. Ringöffnungs-Metathese-Polymerisation (ROMP) gespannter Olefine ist eine leistungsfähige Methode für die Synthese von funktionalisierten Polymernanostrukturen mit kontrollierten Größen und schmale Massenverteilungen 1,6-8. Zum Beispiel kann Norbornen-funktionalisierten Poly (ethylenglycol) (PEG)-Makromonomeren (MM) effizient über ROMP polymerisiert, um wasserlösliche Flaschenbürstenpolymeren zu erzeugen. Mit diesem Ansatz können Nanostrukturen, die mehrere lösbare Wirkstoffmoleküle, Fluorophore und Spin-Kontrastmittel führen schnell und parallel 6, 9, 10 hergestellt werden. ROMP hat auch die &quot;arm-first&quot;-Synthese von Sternpolymeren verwendet. In dem Arm ersten Verfahren werden lineare Polymere mit einem multifunktionalen Vernetzungsmittel vernetzt wird, um kugelförmige Nanostrukturen mit Polymerarme geben. Schrock und Mitarbeiter berichteten über die erste Arm-first ROMP Synthese von Sternpolymeren durch Vernetzung von Norbornen, dicarbomethoxynorbornadiene und Trimethylsilyl geschützten dicarboxynorbornene lineare Polymere mit einem bifunktionellen Vernetzungsmittel Norbornen. 11, 12 Buchmeiser hat diese Methode für die Synthese von Stoffen mit einem erweiterten Palette von Anwendungen, die unterstützt Katalyse, Gewebetechnik und Chromatographie 13-17 enthalten. Otani und Mitarbeiter haben Stern-Polymer-Nanopartikel mit funktionalen Oberflächen über einen Zusammenhang mit &quot;in-out&quot;-Strategie Polymerisation 18, 19 gemacht. Die meisten Arm ersten Polymerisationen umfassen ein komplexes Zusammenspiel von Monomer, Polymer und Sterne Kupplungsreaktionen. The letztere verläuft über eine Stufenwachstumsmechanismus, der in der Regel führt zu breiten Molekulargewicht (MW)-Distributionen. Um diese Einschränkung in verwandten Arm-first Atomtransferradikalpolymerisation Reaktionen zu überwinden, Matyjaszewski und Mitarbeiter durchgeführt Arm-first Vernetzung von vorgeformten polymeren MMs Sternpolymere mit sehr schmalen MW-Distributionen 20 bereitzustellen. In diesem Fall ist der Raumbedarf der MM und die erhöhte Verhältnis der Sternarme zu Websites Initiation, gehemmt schlecht kontrolliert Sterne + Sterne Kupplungsverfahren und führte zu einer lebendigen, Kettenwachstumsmechanismus. Wenn man versucht die gleiche Strategie im Rahmen der ROMP mit einem Norbornen-terminiertes PEG-MM und einem Bis-norbornen Vernetzer wurden Sternpolymere mit sehr breiten, multimodale MW-Verteilungen erhalten. Dieses Ergebnis legt nahe, dass in diesem System allein die MM nicht hinreichend sperrig Sterne + Sterne Kupplung hemmen. Um den Raumbedarf der Sternarme erhöhen und möglicherweise dieses uncontro begrenzenlled Kopplung haben wir versucht, die ersten polymerisieren MM Flaschenbürste Polymere bilden in Abwesenheit von Vernetzer und fügen Sie den Vernetzer. Wir waren erfreut, dass unter bestimmten Voraussetzungen, diese &quot;Pinsel-first&quot;-Verfahren bereitgestellt, unkomplizierten Zugang zu &quot;Pinsel-Arm-Sternpolymere&quot; (BASPs) mit schmaler MW-Distributionen und abstimmbare Kern und Korona-Funktionalitäten. Wir berichteten kürzlich über die Bürsten ersten ROMP Synthese von PEG BASPs mit Grubbs-Katalysator der 3. Generation A (Abbildung 1) 21. In dieser Arbeit, die Exposition von PEG-MM B Katalysator A erzeugt eine lebendige Pinsel Makroinitiator mit definierten Rückgrat Länge (B1, Abbildung 1). Übertragung von Aliquots der B 1 bis Fläschchen, die unterschiedliche Mengen von Vernetzungsmittel C enthielt eingeleitet BASPBildung. Die MW und damit die Größe der BASPs erhöht geometrisch mit der Menge an C zugegeben. Wir stellten eine mechanistische Hypothese dieser geometrischen Wachstumsprozess und gezeigt, dass funktionelle Nitroxid Kern-und Corona-markierten BASPs ohne weiteres ohne Modifikation nach der Polymerisation oder sequentiellen Schritte Monomer Zusätze hergestellt werden. Doch in all den beschriebenen Beispiele, waren wir besorgt über die Deaktivierung des Katalysators, führten wir alle Reaktionen unter N 2-Atmosphäre in einem Handschuhfach. Seit unserem ersten Bericht haben wir festgestellt, dass die Bürsten erste Methode ist sehr effektiv für die Bildung von BASPs aus einer breiten Palette von Norbornen-terminierte MMs und funktionelle Vernetzer. Wir haben auch entdeckt, dass das Verfahren am Prüfplatz ohne besondere Vorkehrungen durchgeführt, um Luft und Feuchtigkeit zu entfernen. Hier wird eine Reihe von drei BASPs unterschiedlicher MW sy werdendurch die Bürsten ersten Verfahren unter Umgebungsbedingungen nthesized. Kurz gesagt, werden 10 Äquivalente von B bis 1,0 Äquivalente Katalysator A (Fig. 1a) für 15 min ausgesetzt, um ein BI mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) von 10 zu ergeben. Drei Aliquote dieser Charge von BI wird auf separaten Fläschchen, die 10, 15 enthalten, übertragen werden, und 20 Äquivalente (N, 1b) des C. Nach 4 h wird die Polymerisation durch Zugabe von Ethylvinylether werden. Die Sternpolymer MW und MW-Distributionen mit einem Gelpermeationschromatographie Instrument mit einem Mehrwinkel-Laserlichtstreudetektor (GPC-MALLS) ausgestattet charakterisiert werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="592">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="84" rowspan="2" style="height:84px;width:216px;">Grubbs Second Generation Catalyst</td>
			<td rowspan="2" style="width:91px;">Materia (or Sigma Aldrich)</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">C848 (Sigma Aldrich: 569747)</td>
			<td style="width:167px;">
			Used as purchased from manufacturer. 
 *Provided as a generous gift.
			</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Pyridine</td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">270970</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">O-(2-aminoethyl)polyethylene glycol 3000</td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">07969</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">PEG-MM</td>
			<td style="width:91px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:167px;">Synthesized following reported procedures (Ref. 21, protocol 1)</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">norbornene-N-hydroxysuccinimidyl (NHS) ester</td>
			<td style="width:91px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:167px;">Synthesized following reported procedures (Ref. 21)</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Bis-norb-NBOC Crosslinker</td>
			<td style="width:91px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:167px;">Synthesized following reported procedures (Ref. 21)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Pentane</td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">158941</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Tetrahydrofuran (HPLC grade)</td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich </td>
			<td style="width:119px;">34865</td>
			<td style="width:167px;">Dried and purified over a solvent purification columns </td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:91px;">VWR </td>
			<td>BDH1113-4LG</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Acetonitrile (HPLC grade)</td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">34998</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Acetic Acid </td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">A6283</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sodium sulfate </td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>239313</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Diethyl ether</td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">673811</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dimethylformamide (HPLC grade) </td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">270547</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lithium Bromide</td>
			<td style="width:91px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">213225</td>
			<td style="width:167px;">Used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MillQ Biocel A10</td>
			<td style="width:91px;">Millipore</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Beckmann Coulter HPLC (127p solvent module, 166p detector)</td>
			<td style="width:91px;">Beckmann Coulter</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Zorbax 300SB-C18 PrepHT reverse phase column </td>
			<td style="width:91px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">1260 Infinity Liquid Chromatography </td>
			<td style="width:91px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">GPC KD-806M column</td>
			<td style="width:91px;">Shodex</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dawn Heleos II Light Scatterer</td>
			<td style="width:91px;">Wyatt</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Optilab T-rEX Refractive Index Detector</td>
			<td style="width:91px;">Wyatt</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glass Scintillation Vials - 40 ml</td>
			<td style="width:91px;">Chemglass</td>
			<td>CG-4909-05</td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glass Scintillation Vials - 4 ml </td>
			<td style="width:91px;">Chemglass</td>
			<td style="width:119px;">CG-4904-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Glass Scintillation Vials (PTFE-lined cap) - 2 ml </td>
			<td style="width:91px;">Agilent</td>
			<td>5183-4518</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stir-bars</td>
			<td style="width:91px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">5894x</td>
			<td style="width:167px;">various sizes </td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">13 mm 0.45 &#181;m Nylon Syringe filter</td>
			<td style="width:91px;">PerkinElmer</td>
			<td>02542903</td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">13 mm 0.45 &#181;m polytetrafluoroethylene syringe filter</td>
			<td style="width:91px;">PerkinElmer</td>
			<td>02542909</td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1 ml disposable syringes </td>
			<td style="width:91px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">53548-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Swing bucket centrifuge or similar</td>
			<td style="width:91px;"> </td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;">Should be able to reach approximately 4,000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Round bottom flask</td>
			<td style="width:91px;"> </td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fritted glass filter assembly </td>
			<td style="width:91px;"> </td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rotary Evaporator </td>
			<td style="width:91px;"> </td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Balance </td>
			<td style="width:91px;"> </td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

particles without a box: brush-first synthesis of photodegradable peg star polymers under ambient conditions

Praktische Methoden für die schnelle, parallele Synthese von funktionalisierten Nanopartikeln vielfältig ermöglicht Entdeckung von neuen Formulierungen für Drug-Delivery, biologische Bildgebung und unterstützt Katalyse. In diesem Bericht zeigen wir, Parallelsynthese von Pinsel-Arm-Sternpolymer (BASP)-Nanopartikel von der &quot;Pinsel-first&quot;-Methode. In diesem Verfahren wird ein Norbornen-Poly (Ethylenglycol) (PEG) Makromonomeren (PEG-MM) zunächst über Ringöffnungsmetathese-Polymerisation (ROMP) polymerisiert, um einen Wohn Pinsel Makroinitiator zu generieren. Aliquots dieser Initiator-Stammlösung werden zu Fläschchen, die verschiedenen Mengen eines photoabbaubare bis-Norbornen Vernetzer enthalten aufgenommen. Die Exposition gegenüber Vernetzer initiiert eine Reihe von kinetisch gesteuerter Bürste + Pinsel und Sterne + Sterne Kupplungsreaktionen, die letztlich ergibt BASPs mit Kernen der Vernetzer und Kronen von PEG umfasste zusammen. Die endgültige BASP Größe hängt von der Menge an Vernetzungsmittel zugesetzt. Wir führen die synThese drei BASPs am Prüfplatz ohne besondere Vorkehrungen, um Luft und Feuchtigkeit zu entfernen. Die Proben werden durch Gelpermeationschromatographie (GPC) charakterisiert; Ergebnisse vereinbart eng mit unseren früheren Bericht, inert (Handschuhfach) Bedingungen genutzt. Schlüssel praktischen Eigenschaften, Vorteile und mögliche Nachteile des bürsten ersten Verfahren werden diskutiert.

Figur 2 zeigt GPC-Kurven für eine Vielzahl von BASPs von B1, B2 und B3 hergestellt. In allen Fällen werden die Daten zeigen, dass die Erhöhung der Äquivalente Vernetzer (N) führt zu einer Erhöhung der Größe des BASP. Wie in unserer früheren Bericht beobachteten, 10 Äquivalente Vernetzer nicht ausreicht, um einheitliche BASPs erreichen, die N = 10 Proben eine deutlich multimodale GPC-Kurve mit einer großen Menge an Restbürs...

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Particles without a Box: Brush-first Synthesis of Photodegradable PEG Star Polymers under Ambient Conditions

Poly (Ethylenglycol) (PEG) Pinsel-Arm-Sternpolymeren (BASPs) mit schmalen Massenverteilungen und abstimmbare nanoskopische Größen werden über Ringöffnungsmetathese (ROMP) einer PEG-Norbornen Macromonomer gefolgt von der Übertragung von Teilen der resultierenden Lebens synthetisiert Pinsel Initiator Fläschchen mit verschiedenen Mengen eines starren, foto spaltbare bis-Norbornen Vernetzer.

Partikel ohne Box: Bürsten erste Synthese von Photochemisch PEG-Sterne-Polymers unter Umgebungsbedingungen

Convenient methods for the rapid, parallel synthesis of diversely functionalized nanoparticles will enable discovery of novel formulations for drug ...

particles-without-box-brush-first-synthesis-photodegradable-peg-star

Research

JoVE Journal

Chemistry

39.6K Aufrufe.  Massachusetts Institute of Technology.  Poly (Ethylenglycol) (PEG) Pinsel-Arm-Sternpolymeren (BASPs) mit schmalen Massenverteilungen und abstimmbare nanoskopische Größen werden über Ringöffnungsmetathese (ROMP) einer PEG-Norbornen Macromonomer gefolgt von der Übertragung von Teilen der resultierenden Lebens synthetisiert Pinsel Initiator Fläschchen mit verschiedenen Mengen eines starren, foto spaltbare bis-Norbornen Vernetzer. 

Serie: Particles without a Box: Brush-first Synthesis of Photodegradable PEG Star Polymers under Ambient Conditions

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like oligomeric clusters of these yellow nanoparticles of narrow size distribution are synthesized under ambient conditions via two methods. The delay-time method controls the number of subunits in the oligoclusters by varying the time between the addition of HAuCl4 to alkaline solution and the subsequent addition of reducing agent, NaSCN. The yellow oligoclusters produced range in size from ~3 to ~25 nm. This size range can be further extended by an add-on method utilizing hydroxylated gold chloride (Na+[Au(OH4-x)Clx]-) to auto-catalytically increase the number of subunits in the as-synthesized oligocluster nanoparticles, providing a total range of 3 nm to 70 nm. The crude oligocluster preparations display narrow size distributions and do not require further fractionation for most purposes. The oligoclusters formed can be concentrated &#62;300 fold without aggregation and the crude reaction mixtures remain stable for weeks without further processing. Because these oligomeric clusters can be concentrated before derivatization they allow expensive derivatizing agents to be used economically. In addition, we present two models by which predictions of particle size can be made with great accuracy.

We describe a simple method for producing highly stable oligomeric clusters of gold nanoparticles via the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) with sodium thiocyanate (NaSCN). The oligoclusters have a narrow size distribution and can be produced with a wide range of sizes and surface coats.

Eine einfache Methode für die Größe kontrollierte Synthese von stabilen Oligomere Cluster von Goldclustern unter Umgebungsbedingungen

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Forschung

Chemie

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass spectrometer, it is necessary to characterize and understand the physical principles of the source. Most commercial ambient ionization sources utilize jets of nitrogen, helium, or atmospheric air to facilitate the ionization of the analyte. As a consequence, schlieren photography can be used to visualize the gas streams by exploiting the differences in refractive index between the streams and ambient air for visualization in real time. The basic setup requires a camera, mirror, flashlight, and razor blade. When properly configured, a real time image of the source is observed by watching its reflection. This allows for insight into the mechanism of action in the source, and pathways to its optimization can be elucidated. Light is shed on an otherwise invisible situation.

This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.

Visualisierung von Ambient-Massenspektrometrie mit der Verwendung von Schlieren Fotografie

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single molecule level. An electrostatic self-assembly and covalent fixation (ESA-CF) process is used for the synthesis of the cyclic poly(tetrahydrofuran) (poly(THF)). The diffusive motion of individual cyclic polymer chains in a melt state is visualized using single molecule fluorescence imaging by incorporating a fluorophore unit in the cyclic chains. The diffusive motion of the chains is quantitatively characterized by means of a combination of mean-squared displacement (MSD) analysis and a cumulative distribution function (CDF) analysis. The cyclic polymer exhibits multiple-mode diffusion which is distinct from its linear counterpart. The results demonstrate that the diffusional heterogeneity of polymers that is often hidden behind ensemble averaging can be revealed by the efficient synthesis of the cyclic polymers using the ESA-CF process and the quantitative analysis of the diffusive motion at the single molecule level using the MSD and CDF analyses.

A protocol for the synthesis and characterization of diffusive motion of cyclic polymers at the single molecule level is presented.

Synthese cyclischer Polymere und Charakterisierung ihrer Diffusionsbewegung im geschmolzenen Zustand auf der Einzelmolekülebene

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis of aqueous aluminum salts is known to produce a wide array of products with a wide range of size distributions, a variety of state-of-the-art instruments (i.e., 27Al/1H NMR, FTIR, ICP-OES, TEM-EDX, XPS, XRD, and BET) were used to characterize the synthesis products and identification of byproducts. The product, which was comprised of nanoparticles (10-30 nm), was isolated using gel permeation chromatography (GPC) column technique. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and powder X-ray diffraction (PXRD) identified the purified material as the gibbsite polymorph of aluminum hydroxide. The addition of inorganic salts (e.g., NaCl) induced electrostatic destabilization of the suspension, thereby agglomerating the nanoparticles to yield Al(OH)3 precipitate with large particle sizes. By utilizing the novel synthetic method described here, Al(OH)3 was partially loaded inside the highly ordered mesoporous framework of MCM-41, with average pore dimensions of 2.7 nm, producing an aluminosilicate material with both octahedral and tetrahedral Al (Oh/Td = 1.4). The total Al content, measured using energy-dispersive X-ray spectrometry (EDX), was 11% w/w with a Si/Al molar ratio of 2.9. A comparison of bulk EDX with surface X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) elemental analysis provided insight into the distribution of Al within the aluminosilicate material. Furthermore, a higher ratio of Si/Al was observed on the external surface (3.6) as compared to the bulk (2.9). Approximations of O/Al ratios suggest a higher concentration of Al(O)3 and Al(O)4 groups near the core and external surface, respectively. The newly developed synthesis of Al-MCM-41 yields a relatively high Al content while maintaining the integrity of the ordered silica framework and can be used for applications where hydrated or anhydrous Al2O3 nanoparticles are advantageous.

An ultrafine aluminum hydroxide nanoparticle suspension was prepared via the controlled titration of [Al(H2O)]3+ with L-arginine to pH 4.6 with and without cage-effect confinement within mesoporous channels of MCM-41.

Facile Vorbereitung von ultrafeinen Aluminiumhydroxidpartikeln mit oder ohne mesoporösem MCM-41 in Umgebungsbedingungen

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis ...

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be covalently and site-specifically linked via their end facets, resulting in polymer-like linear or branched chains. The linking procedure begins with a cation-exchange process in which the end facets of the cadmium chalcogenide NCs are first converted to silver chalcogenide. This is followed by the selective removal of ligands at their surface. This results in cadmium chalcogenide NCs with highly reactive silver chalcogenide end facets that spontaneously fuse upon contact with each other, thereby establishing an interparticle facet-to-facet attachment. Through the judicious choice of precursor concentrations, an extensive network of linked NCs can be produced. Structural characterization of the linked NCs is carried out via low- and high-resolution transmission electron microscopy (TEM), as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy, which confirm the presence of silver chalcogenide domains between chains of cadmium chalcogenide NCs.

A protocol detailing how shape-anisotropic colloidal cadmium chalcogenide nanocrystals can be covalently linked via their end facets is presented here.

Facette für Facette Verknüpfung von Form-anisotropen kolloidales Cadmium Chalkogenid Nanostrukturen

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

Phase Behavior of Charged Vesicles Under Symmetric and Asymmetric Solution Conditions Monitored with Fluorescence Microscopy

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to investigate the lipid raft hypothesis. Numerous studies, however, neglect the impact of physiological solution conditions. On that account, the current work presents the effect of high-salinity buffer and trans-membrane solution asymmetry on liquid-liquid phase separation in charged GUVs grown from dioleylphosphatidylglycerol, egg sphingomyelin, and cholesterol. The effects were studied under isothermal and varying temperature conditions.
We describe equipment and experimental strategies applicable for monitoring the stability of coexisting liquid domains in charged vesicles under symmetric and asymmetric high-salinity solution conditions. This includes an approach to prepare charged multicomponent GUVs in high-salinity buffer at high temperatures. The protocol entails the option to perform a partial exchange of the external solution by a simple dilution step while minimizing the vesicle dilution. An alternative approach is presented utilizing a microfluidic device that allows for a complete external solution exchange. The solution effects on phase separation were also studied under varying temperatures. To this end, we present the basic design and utility of an in-house built temperature control chamber. Furthermore, we reflect on the assessment of the GUV phase state, pitfalls associated with it and how to circumvent them.

Experiments on phase separated giant unilamellar vesicles (GUVs) frequently neglect physiological solution conditions. This work presents approaches to study the effect of high-salinity buffer on liquid-liquid phase separation in charged multicomponent GUVs as a function of trans-membrane solution asymmetry and temperature.

Phasenverhalten von geladenen Vesikeln unter symmetrischen und asymmetrischen Lösungsbedingungen überwacht mit Fluoreszenz-Mikroskopie

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to ...

Synthesis of Core-shell Lanthanide-doped Upconversion Nanocrystals for Cellular Applications

Lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNs) have attracted much attention in recent years based on their promising and controllable optical properties, which allow for the absorption of near-infrared (NIR) light and can subsequently convert it into multiplexed emissions that span over a broad range of regions from the UV to the visible to the NIR. This article presents detailed experimental procedures for high-temperature co-precipitation synthesis of core-shell UCNs that incorporate different lanthanide ions into nanocrystals for efficiently converting deep-tissue penetrable NIR excitation (808 nm) into a strong blue emission at 480 nm. By controlling the surface modification with biocompatible polymer (polyacrylic acid, PAA), the as-prepared UCNs acquires great solubility in buffer solutions. The hydrophilic nanocrystals are further functionalized with specific ligands (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) for localization on the cell membrane. Upon NIR light (808 nm) irradiation, the upconverted blue emission can effectively activate the light-gated channel protein on the cell membrane and specifically regulate the cation (e.g., Ca2+) influx in the cytoplasm. This protocol provides a feasible methodology for the synthesis of core-shell lanthanide-doped UCNs and subsequent biocompatible surface modification for further cellular applications.

A protocol is presented for the synthesis of core-shell lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNs) and their cellular applications for channel protein regulation upon near-infrared (NIR) light illumination.

Synthese von Kern-Schale Lanthanid-dotierte Großbildschirmen Nanokristallen für mobile Anwendungen

Lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNs) have attracted much attention in recent years based on their promising and controllable optical ...

Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-Annulations of Azoalkenes Under Mild Conditions

The interest on nitrogen-containing heterocycles has expanded rapidly in the synthetic community since they are important motifs for new drugs. Traditionally, they were synthesized through thermal cycloaddition reactions, whereas today, photocatalysis is preferred due to the mild and efficient conditions. With this focus, a new photocatalytic method for the synthesis of nitrogen-containing heterocycles is highly desired. Here, we report a protocol for the biosynthesis of cercosporin, which could function as a metal-free photocatalyst. We then illustrate cercosporin-photocatalyzed protocols for the synthesis of nitrogen-containing heterocycles 1,2,3-thiadiazoles through annulation of azoalkenes with KSCN, and synthesis of 1,4,5,6-tetrahydropyridazines [4+2] through cyclodimerization of azoalkenes under mild conditions, respectively. As a result, there is a new bridge between the microbial fermentation method and organic synthesis in a mild, cost-effective, environmentally friendly and sustainable manner.

New routes for the synthesis of nitrogen-containing heterocycles utilizing cercosporin as a metal-free photocatalyst were developed.

Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- und [4+2]-Annulationen von Azoalkenen unter milden Bedingungen

The interest on nitrogen-containing heterocycles has expanded rapidly in the synthetic community since they are important motifs for new drugs. ...

A Femtoliter Droplet Array for Massively Parallel Protein Synthesis from Single DNA Molecules

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and chemical research. To meet the demand for high-performance microreactors, we developed a femtoliter droplet array (FemDA) device and exemplified its application in massively parallel cell-free protein synthesis (CFPS) reactions. Over one million uniform droplets were readily generated within a finger-sized area using a two-step oil-sealing protocol. Every droplet was anchored in a femtoliter microchamber composed of a hydrophilic bottom and a hydrophobic sidewall. The hybrid hydrophilic-in-hydrophobic structure and the dedicated sealing oils and surfactants are crucial for stably retaining the femtoliter aqueous solution in the femtoliter space without evaporation loss. The femtoliter configuration and the simple structure of the FemDA device allowed minimal reagent consumption. The uniform dimension of the droplet reactors made large-scale quantitative and time-course measurements convincing and reliable. The FemDA technology correlated the protein yield of the CFPS reaction with the number of DNA molecules in each droplet. We streamlined the procedures about the microfabrication of the device, the formation of the femtoliter droplets, and the acquisition and analysis of the microscopic image data. The detailed protocol with the optimized low running cost makes the FemDA technology accessible to everyone who has standard cleanroom facilities and a conventional fluorescence microscope in their own place.

The overall goal of the protocol is to prepare over one million ordered, uniform, stable, and biocompatible femtoliter droplets on a 1 cm2 planar substrate that can be used for cell-free protein synthesis.

Ein Femtoliter Droplet Array für massive parallele Proteinsynthese aus einzelnen DNA-Molekülen

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and ...

Synthesis of Aptamer-PEI-g-PEG Modified Gold Nanoparticles Loaded with Doxorubicin for Targeted Drug Delivery

Due to drug resistance and toxicity in healthy cells, use of doxorubicin (DOX) has been limited in clinical cancer therapy. This protocol describes the designing of poly(ethylenimine) grafted with polyethylene glycol (PEI-g-PEG) copolymer functionalized gold nanoparticles (AuNPs) with loaded aptamer (AS1411) and DOX through amide reactions. AS1411 is specifically bonded with targeted nucleolin receptors on cancer cells so that DOX targets cancer cells instead of healthy cells. First, PEG is carboxylated, then grafted to branched PEI to obtain a PEI-g-PEG copolymer, which is confirmed by 1H NMR analysis. Next, PEI-g-PEG copolymer coated gold nanoparticles (PEI-g-PEG@AuNPs) are synthesized, and DOX and AS1411 are covalently bonded to AuNPs gradually via amide reactions. The diameter of the prepared AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs is ~39.9 nm, with a zeta potential of -29.3 mV, indicating that the nanoparticles are stable in water and cell medium. Cell cytotoxicity assays show that the newly designed DOX loaded AuNPs are able to kill cancer cells (A549). This synthesis demonstrates the delicate arrangement of PEI-g-PEG copolymers, aptamers, and DOX on AuNPs that are achieved by sequential amide reactions. Such aptamer-PEI-g-PEG functionalized AuNPs provide a promising platform for targeted drug delivery in cancer therapy.

In this protocol, doxorubicin-loaded AS1411-g-PEI-g-PEG modified gold nanoparticles are synthesized via three-step amide reactions. Then, doxorubicin is loaded and delivered to target cancer cells for cancer therapy.

Synthese von Aptamer-PEI-g-PEG Modifizierte Gold-Nanopartikel, die mit Doxorubicin für die gezielte Arzneimittelabgabe geladen werden

Due to drug resistance and toxicity in healthy cells, use of doxorubicin (DOX) has been limited in clinical cancer therapy. This protocol describes the ...