Las nanocápsulas de conversión ascendente permiten la generación espacial precisa de fotones de alta energía a partir de fotones de baja energía. Su despliegue permite innovaciones en tecnologías como la impresión 3D volumétrica. Este protocolo muestra la fabricación de nanocápsulas encapsuladas de silicona duraderas.
Nuestro procedimiento es muy escalable y destacamos protocolos de síntesis a dos escalas diferentes. Comience instalando una guantera con una atmósfera inerte bajo iluminación roja. Para preparar una solución saturada de este sensibilizador, agregue dos mililitros de ácido oleico al 99% a 20 miligramos del sensibilizador en un vial con una barra de agitación.
Cubra el vial con papel de aluminio para protegerlo de la luz ambiental. Luego agregue dos mililitros de ácido oleico al 99% a 25 miligramos del aniquilador en un vial con una barra de agitación. Revuelva la mezcla a 600 RPM a temperatura ambiente durante al menos cuatro horas.
Luego, filtre ambas soluciones con un filtro de jeringa de PTFE de 0,45 micrómetros. Con una jeringa, mezcle 0,7 mililitros de la solución de negador de filtro. 0,35 mililitros de la solución sensibilizadora filtrada.
Y 0,7 mililitros de ácido oleico para preparar la solución madre de material de conversión. A continuación, bajo iluminación ambiental, añadir 200 mililitros de agua desionizada ultrapura en un matraz Erlenmeyer de 250 mililitros sellado con un tabique. Enfríe el matraz en un baño de hielo durante al menos una hora para alcanzar aproximadamente cinco grados centígrados.
Y asegure el tabique con una película de sellado. Inmediatamente antes de preparar las nanocápsulas, introduzca el agua fría en la guantera. Asegúrese de tirar solo de un vacío ligero en la antecámara cuando traiga el agua tirando del 20% de vacío basado en la medición del manómetro de la antecámara.
Después de llevar el agua a la guantera, active inmediatamente la función de purga de la guantera para evitar la columna. Asegúrese de que todos los productos químicos y consumibles estén a su alcance, incluidas jeringas y agujas para dispensar optus y tetraetilo ortosilicato. 10k mPEG-Paño salino y nylon para limpieza.
Enchufe la licuadora y cubra los enchufes eléctricos con un recipiente de plástico o un paño de nylon. Vierta cuidadosamente el agua en la licuadora. Agregue 1.45 mililitros de la solución madre de material de conversión ascendente en una porción con una jeringa en el centro del agua de la licuadora.
Fije la tapa y cúbrala con una toallita de nylon. Licúe a 22, 600 RPM durante exactamente 60 segundos mientras sostiene la tapa de la licuadora para evitar pequeñas fugas. Transferir la emulsión a un matraz de fondo redondo de 500 mililitros.
Fije el matraz a una placa de agitación con una abrazadera. Añadir una barra de agitación en forma de huevo y mezclar la emulsión vigorosamente a 1200 rpm. Usando una jeringa, agregue 0,75 mililitros de optus a la emulsión para generar una solución transparente de micelas.
Agregue cuatro gramos de 10k mPEG-silano para evitar la agregación de cápsulas. Agitar el matraz para asegurarse de que se dispersa. Y revuelva a 1200 RPM durante aproximadamente 10 minutos.
Después de agitar, agregue 15 mililitros de ortosilicato de tetraetilo en una porción con una jeringa de 20 mililitros. Agregue otros 15 mililitros en una porción. Fijar el tabique al matraz y remover a 1200 RPM durante 30 minutos.
Retire el matraz y los residuos de la guantera. Fijar el matraz a una placa de agitación con un elemento calefactor y conectar el matraz a una línea de schlenk para mantener la reacción a una presión constante bajo un gas inerte. Revuelva y caliente la reacción a 1200 RPM durante 40 horas a 65 grados centígrados.
Luego, desconecte la reacción de la línea schlenk y agregue cuatro gramos de 10k mPEG-Silane. Vuelva a conectar la reacción a la línea de Schlenk. Revuelva y caliente la reacción durante ocho horas.
Después de ocho horas, apague el fuego y permita que la reacción se enfríe a temperatura ambiente mientras agita a 1200 rpm. Luego, centrifugar la suspensión en tubos de centrífuga a 8, 670 G durante una hora a 22 grados centígrados. Deseche el pellet y conserve el sobrenadante que contiene las nano cápsulas.
Nuevamente, centrifugar el sobrenadante durante 14 a 16 horas. Deseche el sobrenadante y recoja el pellet que contiene nanocápsulas de conversión ascendente. Con una pipeta, enjuague cuidadosamente la superficie superior del pellet de nanocápsula dos veces con 10 mililitros de agua desionizada ultrapura.
Con una espátula, transfiera la pasta de nanocápsula a viales de centelleo separados de 20 mililitros. E inmediatamente lleve los viales a la guantera y caracterice la preparación de nano cápsulas. Enchufe el mezclador de vórtice y ajuste la velocidad a la configuración más alta a 3, 200 rpm.
Con una micropipeta, agregue 145 microlitros de solución madre de aniquilador sensibilizador a 20 mililitros de agua espolvada. Fije la tapa con cinta aislante o película de techo. Vortex la solución durante siete minutos sosteniendo el vial cerca de la base.
Fije el vial a una placa de agitación y revuelva la emulsión a 1, 200 RPM con una barra de agitación en forma de octágono. Usando una micropipeta, agregue 75 microlitros de optus para generar una solución transparente de micelas. Y luego, agregue inmediatamente 400 miligramos de 10k mPEG-Silane.
Agite el vial para mezclar oficialmente la reacción y devuelva el vial a la placa de agitación. Usando una jeringa, agregue tres mililitros de ortosilicato de tetraetilo mientras la reacción se agita a 1200 rpm. Agite el vial y luego revuelva la reacción a 1200 RPM hasta que se retire de la guantera.
Selle el vial con cinta aislante o película de sellado y retire el vial de la guantera. Caliente la solución a 65 grados centígrados mientras la agita a 1200 RPM durante 40 horas. Luego, agregue 400 miligramos de 10k mPEG-Silane y revuelva la reacción durante ocho horas.
Una imagen de microscopía electrónica de barrido de la nanocápsula de conversión ascendente obtenida utilizando este protocolo, mostró nanocápsulas monodispersas con un diámetro de aproximadamente 50 nanómetros. Bajo el vacío ultra alto necesario para esta medición, las nanocápsulas se fusionan después de aproximadamente 30 minutos. Como se ve en las trazas dinámicas de dispersión de luz, se pueden generar diámetros de nanocápsulas de conversión ascendente similares a partir de protocolos a gran o pequeña escala.
Con un diámetro hidrodinámico promedio de 75 nanómetros para el lote grande y 66 nanómetros para el lote pequeño. La caracterización óptica mostró que tras una radiación con un láser de 635 nanómetros estaba presente la emisión de conversión ascendente de antroresina. Lo que significa que la cáscara de sílice permaneció intacta en las nano cápsulas.
Hay pequeños detalles que pueden marcar una gran diferencia en el rendimiento de la nanocápsula. Tenga cuidado de proteger la reacción del oxígeno ambiental y agregue el volumen adecuado de la prueba de la aplicación. Los investigadores pueden maximizar el rendimiento de la conversión ascendente utilizando estos en nanocápsulas análogas.
Además, utilizando esta técnica, los investigadores pueden hacer nanocápsulas para incorporarlas a una resina de impresión 3D impulsada por la luz.
