Ringraziamo il Dipartimento di Chimica del MIT e del Comitato Concepts MIT Lincoln Labs avanzata per il supporto di questo lavoro.

Per prima cosa descriviamo la sintesi e la purificazione di PEG-MM B da 3 kDa O-(2-amminoetil) polietilenglicole (PEG-NH 2) e norbornene-N-hydroxysuccinimidyl (NHS) estere. Il primo composto può essere acquistato da Sigma Aldrich Inc., o preparata mediante polimerizzazione anionica secondo procedure letteratura 22,23. Quest&#39;ultimo composto può essere preparato in due fasi secondo una procedura pubblicata 21. Prossimo descriviamo una sintesi di catalizzatore A da disponibile in commercio Grubbs 2 catalizzatore di seconda generazione. Abbiamo poi illustrato l&#39;utilizzo di questo complesso di spazzola prima sintesi BASP. Dettagli Questo esperimento della procedura di messa BASPs con N = 10, 15, e 20 da una BI con DP = 10. Tutte le reazioni sono state eseguite in una cappa aspirante con fiale di scintillazione standard. ATTENZIONE: Indossare sempre guanti, camice e laboratorioocchiali, e seguire le pratiche comuni di sicurezza di laboratorio quando si lavora con sostanze chimiche pericolose. Qualsiasi solvente organico deve essere gestito in una cappa aspirante. I solidi possono essere pesati su una bilancia al di fuori della cappa. Sostanze chimiche non devono venire a contatto con la pelle, gli occhi o la bocca. Si consiglia vivamente di leggere la scheda di sicurezza per ogni solvente e solidi utilizzati in questa procedura prima di iniziare. 1. Preparazione di PEG-MM B <ol><li> Aggiungi PEG-NH 2 (300 mg, 0,0001 mol, 1,0 eq) per una fiala di 40 ml di scintillazione dotato di ancoretta. </li><li> Sciogliere il PEG-NH 2 in 3 ml di anidro N, N-dimetilformammide (DMF). </li><li> Aggiungere 36 mg di norbornene-NHS estere (0,000105 mol, 1.05 eq) 21. </li><li> Chiudere la fiala e agitare la miscela di reazione per una notte a temperatura ambiente. </li><li> Rimuovere l&#39;ancoretta e aggiungere dietil etere alla soluzione di reazione per precipitare il PEG-MM B. </li><li> Filtrare l&#39;influenza biancoFFY precipitato e lavare a lungo con etere etilico. In alternativa, trasferire la sospensione in un tubo da centrifuga 50 m, centrifugare a 4000 rpm per 5 min a temperatura ambiente, e poi decantare il surnatante. Aggiungi etere fresco etere, centrifugare e decantare nuovamente. Si consiglia di ripetere questa procedura 3 volte per un totale di 5x. </li><li> Essiccare il precipitato sotto vuoto per 24 ore per rimuovere i residui di etere etilico. </li></ol> 2. Purificazione di PEG-MM Nella nostra precedente relazione, il PEG-MM B venne preparato dalla commercialmente disponibile PEG-NH 2 ed è stato utilizzato per la sintesi BASP senza ulteriore purificazione dopo essiccazione (cioè dopo passo 1.7). In questo studio, variamo il PEG-NH 2 Fonte (commercio contro fatti in casa), e confrontiamo i risultati di formazione BASP prima e dopo più rigorosa cromatografia preparativa liquida ad alta prestazione (prep-HPLC) MM purificazione. Nel resto di questo studio, il drMM IED ottenuto dopo passo 1.7 è indicato come B1. Prep-HPLC è stata utilizzata per purificare B1 per dare B2. Un analogo prep-HPLC MM purificato sintetizzati nel nostro laboratorio tramite polimerizzazione anionica è denominato B3. Prep-HPLC è stata eseguita utilizzando un Beckmann Coulter HPLC (modulo solvente 127P e modulo rivelatore 166p) con un ciclo campione di 1 ml e una colonna a fase inversa ZORBAX 300SB-C18 PrepHT a temperatura ambiente. <ol><li> Set-up HPLC con il solvente A: (sistema di depurazione Millipore, 18.2 Ω), acqua deionizzata con 1% di acido acetico; solvente B: acetonitrile. </li><li> Pompe principali ed equilibrare colonna con 95% A e 5% B. </li><li> Sciogliere PEG-MM in acetonitrile o metanolo (150 mg / ml). </li><li> Filtrare attraverso un filtro a siringa Nylon 13 millimetri 0,45 micron. </li><li> Imposta il metodo HPLC: - Portata: 20 ml / min - 0-1 min: gradiente lineare al 10% B e 90% Un - 1-10 min: linear pendenza al 90% B e 10% Un - 10-13 min: interruttore per condizioni iniziali (5% B e il 95%) e riequilibrare colonna - Impostare rivelatore UV per rilevare assorbanza a 256 nm </li><li> Caricare 0,8 ml di campione sul loop del campione. </li><li> Iniettare campione. </li><li> Raccogliere il picco di assorbanza maggiore (nelle condizioni specificate, il prodotto eluisce tra 5-7 min). </li><li> Ripetere se necessario. Combinare frazioni pure insieme in un pallone a fondo tondo. </li><li> Rimuovere tutto il solvente tramite evaporazione rotante. </li><li> Ridisciogliere il prodotto in diclorometano e aggiungere solfato di sodio. Scuotere o agitare il pallone periodicamente per ≅ 1 ora delicatamente. </li><li> Filtrare la miscela utilizzando un filtro di vetro sinterizzato. </li><li> Concentrare tramite evaporazione rotante. Secco sotto vuoto durante la notte. </li><li> Il PEG-MM può essere caratterizzato da 1 H-NMR in CD 2 Cl 2 (15-20 mg/0.7 ml CD 2 Cl 2, 500 MHz o superiore è raccomandato con oltre 128 scansioni e ritardo relax, d1= 2.0 sec), e MALDI-TOF utilizzando la modalità di ionizzazione positiva e 2 - (4-hydroxyphenylazo) acido benzoico come matrice MALDI. </li><li> Il PEG-MM può essere conservato per mesi in una fiala di scintillazione a 4 ° C. </li></ol> 3. Preparazione catalizzatore A <ol><li> Aggiungi Grubbs 2 catalizzatore di seconda generazione (500 mg, 0,589 mmol) per un ml fiala 20 dotato di ancoretta. </li><li> Aggiungi piridina (circa 0,474 ml, 5,89 mmol, 10 eq) per flaconcino. Il colore soluzione deve cambiare immediatamente dal rosso al verde. Lasciare la reazione a mescolare fino a tutto colore rosso è scomparso e la soluzione è diventata viscosa (15-30 min). </li><li> Riempire il flaconcino di reazione con pentano freddo per precipitare complessa A. </li><li> Filtrare la sospensione per raccogliere il precipitato verde (catalizzatore A). Lavare 4x con 15 ml di pentano freddo. </li><li> Asciugare il verde solido sotto vuoto durante la notte. </li><li> Complesso A può essereconservato per mesi a temperatura ambiente in un essiccatore banco senza significativa perdita di attività. Per ulteriore precauzione, di solito salviamo il complesso in un freezer a -20 ° C all&#39;interno di un cassetto portaoggetti. Importi Per comodità, abbiamo pre-pesiamo nota di un in 4 fiale ml scintillazione subito dopo essiccazione (fase 3.5). Abbiamo poi memorizzare queste fiale nel cassetto portaoggetti freezer. Quando si è pronti per eseguire una reazione ROMP, semplicemente prendiamo un flaconcino fuori del cassetto portaoggetti e usiamo come descritto di seguito (punto 4.4). </li></ol> 4. Preparazione della soluzione stock di Living Brush Polymer (BI) con DP = 10 <ol><li> In un flaconcino da 3 ml con tappo a vite a tenuta di gas dotata di ancoretta, pesare 65 mg (0,020 mmol, 10 eq) di MM B. Tale quantità corrisponde a 20 mg di MM per ciascuno dei 3 diverse dimensioni di BASPs, e 5 mg avanzi per analisi GPC del BI. Utilizzare una spatola per aggiungere il MM direttamente al fondo della fiala. Try per impedire al materiale di aderire alle pareti del flaconcino come questo scenario potrebbe portare alla contaminazione MM nel prodotto finale BASP. </li><li> Sciogliere il MM B in 158 ml di THF. Chiudere immediatamente il flacone dopo l&#39;aggiunta THF per evitare l&#39;evaporazione del solvente. Nota: La concentrazione finale di MM durante la polimerizzazione dovrebbe essere 0,05 M. Se si aggiunge qui 158 ml di THF, poi 243 ml di soluzione di catalizzatore, punto 4.4, verrà aggiunto per dare 401 ml di THF totale, che corrisponde a [MM ] = 0.05 M. La quantità di solvente durante questa fase può essere variata, purché la quantità di solvente durante la fase 4.4 viene anche variata per dare [mm] 0.05. Abbiamo scoperto che polimerizzazioni effettuate con [MM] &lt;0.05 volte non procedere alla conversione totale. </li><li> Lasciate che la soluzione mescolare fino a quando tutto il MM è sciolto. Scaldare leggermente se necessario. Evitare schizzi la soluzione viscosa sui lati o il tappo del flacone. </li><li> Successivamente, aggiungere una quantità nota (2.8mg per questo esempio) di catalizzatore A per un ml flacone 3 (o avere un flaconcino con pre-pesato catalizzatore A). Aggiungere THF anidro (466 ml in questo esempio) per dare una soluzione di 6 mg / ml di catalizzatore. Tappare immediatamente la fiala. Lasciare che il catalizzatore per sciogliere completamente,. Scuotere delicatamente il flacone, se necessario Questa soluzione di catalizzatore deve essere utilizzata immediatamente per ROMP. Nota 1: La soluzione del catalizzatore dovrebbe essere un colore verde bosco. Se è nero, o verde-bruno, allora è probabile decomposto, e probabilmente non darà risultati soddisfacenti ROMP. In caso di decomposizione, suggeriamo preparando catalizzatore fresco (secondo la precedente sezione 3), oppure utilizzando THF distillato di fresco. Nota 2: La quantità di THF aggiunto A è scelta in modo che la finale [mm] è ~ 0,05. Questa quantità può essere regolata, purché adeguamenti compensativi sono fatti per la soluzione MM in fase 4.2. </li><li> Aggiungere 243 ml (1,46 mg, 1 eq di B </strong&gt;) della soluzione di catalizzatore rapidamente (non gocce) alla soluzione MM agitazione. Cercate di mantenere la punta dell&#39;ago appena sopra la soluzione MM quando si aggiunge al flaconcino. Evitare di spruzzare la miscela di reazione sui lati e tappo del flacone, come spruzzi può portare a MM residua e BI impurità in finale BASP. </li><li> Immediatamente il cappuccio della fiala e lasciare l&#39;agitazione della miscela di reazione per 15 minuti per formare il macroiniziatore spazzola (BI). </li></ol> 5. Formazione di BASPs <ol><li> Aggiungere 3,6 ± 0,1 mg (6,18 mmol, 10 eq alla quantità di BI da trasferire nel passo 5.2), 5,5 ± 0,1 mg (9.28μmol, 15 eq alla quantità di BI da trasferire nel passo 5.2), e 7,3 ± 0,1 mg (12.4μmol, 20 eq alla quantità di BI da trasferire nel passaggio 5.2) di reticolante C per tre separati 3 ml flaconcini dotati di agitatori. Prova a pesare il reticolante direttamente sul fondo della fiala per impedire al materiale di aderire alle pareti del flaconcino. Nota: Crosslinker C non è molto solubile in THF. Per questo motivo, il solido viene utilizzato direttamente in questa fase. Nei casi in cui il reticolante è solubile, poi una soluzione madre concentrata di reticolante può essere fatta e diverse quantità di questa soluzione può essere trasferito in fiale. Anche in questo caso, la concentrazione delle polimerizzazioni finale deve essere&gt; 0,05 M; se il solvente viene aggiunto il reticolante poi una riduzione compensativa del solvente deve essere effettuato altrove. </li><li> Aggiungere 123 ml (0,618 mmol) della soluzione di BI per ciascuna delle tre flaconi contenenti C. Cercate di mantenere la punta dell&#39;ago appena sopra il reticolante solido quando si aggiunge al flaconcino. Aggiungere la soluzione BI tutto in una volta, piuttosto che a gocce. </li><li> Tappare le provette e mescolare le reazioni RT per finocompletamento. Con questa MM combinazione specifica reticolante, la reazione è completa in ~ 4 h; continua agitazione per un massimo di 24 ore ha alcun effetto rilevante sulla crescita BASP. Controllo da GPC per garantire la completa conversione di BI. </li><li> Quench le reazioni aggiungendo una goccia di etil vinil etere per il restante soluzione di BI e ciascuno degli n = 10, 15, e 20 miscele di reazione BASP. Mescolare per 10 minuti per garantire la completa estinzione. </li></ol> 6. GPC Preparazione del campione I risultati GPC-centri commerciali sono stati ottenuti su un sistema Agilent 1260 LC dotato di una colonna Shodex GPC KD-806m, un rivelatore di Wyatt Alba Heleos-II CENTRI COMMERCIALI, ed un rivelatore dell&#39;indice di rifrazione Wyatt Optilab t-rex a temperatura ambiente. DMF con 0,025 M LiBr ad una portata di 1,0 ml / min è stato usato come eluente. I risultati sono stati analizzati usando il software Astra 6 fornito da Wyatt. <ol><li> Usando una nuova pipetta di vetro per ogni flaconcino di reazione, Immergere la punta della pipetta nella soluzione di reazione di redigere un piccolo campione della reazione. Lavare l&#39;interno della pipetta con 250 microlitri di 0,025 M LiBr in DMF per dare una concentrazione finale di circa 3 mg / ml. </li><li> Filtrare il campione diluito attraverso un filtro da 0,45 micron politetrafluoroetilene prima di depositare il campione in una fiala GPC. </li><li> Set-up GPC-centri commerciali corre e analizzare i risultati una volta che le piste sono state completate. </li></ol> Elenco delle abbreviazioni: A: Grubbs 3a generazione catalizzatore bis-piridina B: poli (etilene glicole) (PEG) macromonomero (MM) B1: PEG MM preparato utilizzando disponibile in commercio (Aldrich) PEG-NH 2 e utilizzato senza purificazione HPLC. B2: PEG MM preparato utilizzando disponibile in commercio (Aldrich) PEG-NH <sub&gt; 2 e usato dopo la purificazione HPLC. B3: PEG MM preparata con nuova sintesi PEG-NH 2 e usato dopo la purificazione HPLC. BASP: polimero stella brush-braccio BI: soggiorno pennello iniziatore C: crosslinker fotodegradabili Ð: indice dispersità massa molare DMF: N, N-dimetilformammide DP: numero medio di polimerizzazione di laurea GPC: cromatografia a permeazione di gel Prep-HPLC: cromatografia liquida ad alta prestazione preparativa CENTRI COMMERCIALI: multi-angolo di scattering di luce laser MM: macromonomero MW: peso molecolare M w: peso mo mediomassa lar N: numero di equivalenti di reticolante (rapporto di C ad A) SSN: N-hydroxysuccinimidyl PEG: polietilene glicole PEG-MM: norbornene-PEG macromonomero (noto anche come composto B) ROMP: anello di apertura metatesi polimerizzazione THF: tetraidrofurano

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F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Star+Polymers+as+Unimolecular+Containers+for+Nanomaterials.">Development of Star Polymers as Unimolecular Containers for Nanomaterials.</a> Macromol. Rapid Comm. , 722-734 (2012).</li><li>Blencowe, A., Tan, J. F., Goh, T. K., Qiao, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Core+cross-linked+star+polymers+via+controlled+radical+polymerisation.">Core cross-linked star polymers via controlled radical polymerisation.</a> Polymer. 50, 5-32 (2009).</li><li>Burts, A. O., Liao, L., Lu, Y. Y., Tirrell, D. A., Johnson, J. 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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il vantaggio principale di spazzola prima sintesi BASP è la capacità unica di sintetizzare rapidamente nanostrutture di dimensioni diverse e la composizione in parallelo senza necessità di attrezzature specializzate. In questo studio, dimostriamo il metodo sintetico pennello prima utilizzando un norbornene funzionalizzato macromonomero PEG (B, Figura 1) e una bis-norbornene estere nitrobenzil reticolante (C, Figura 1). Le catene di PEG da B...

Nanoparticelle polimeriche sono stati ampiamente studiati per il loro potenziale utilizzo come piattaforme per la consegna della droga, catalisi supportati, imaging biologico e self-assembly 1-3. Le moderne applicazioni richiedono che siano sintesi di nanoparticelle facile, riproducibile, compatibile con la funzionalità chimiche, e suscettibili di diversificazione 4,5. Apertura dell&#39;anello metatesi polimerizzazione (ROMP) di olefine tese è un potente metodologia per la sintesi di nanostrutture polimeriche funzionali con dimensioni controllate e distribuzione della massa strette 1,6-8. Ad esempio, norbornene funzionalizzati poli (etilene glicole) (PEG) macromonomeri (MMS) può essere efficientemente polimerizzato tramite ROMP per generare polimeri idrosolubili bottiglia-pennello. Usando questo approccio, nanostrutture che trasportano molecole multiple rilasciabili farmacologiche, fluorofori, agenti spin-contrasto possono essere preparati rapidamente e in parallelo 6, 9, 10. ROMP è stato utilizzato anche per la sintesi &quot;arm-first&quot; di polimeri a stella. Nel metodo braccio prima, polimeri lineari sono reticolati con un agente reticolante polifunzionale che invia nanostrutture sferiche con le braccia polimerici. Schrock e colleghi hanno riportato il primo braccio-ROMP prima sintesi di polimeri a stella mediante reticolazione di norbornene, dicarbomethoxynorbornadiene, e trimetilsilil protetto dicarboxynorbornene polimeri lineari con norbornene reticolante bifunzionale. 11, 12 Buchmeiser ha esteso tale metodologia per la sintesi di materiali con un gamma di applicazioni che includono catalisi sostenuto, ingegneria tessutale, e la cromatografia 13-17. Otani e collaboratori hanno fatto di nanoparticelle polimeriche stelle con superfici funzionali attraverso una strategia correlate &quot;in-out&quot; polimerizzazione 18, 19. La maggior parte delle polimerizzazioni braccio-first implicano una complessa interazione di monomero, polimero, e accoppiamento stella reazioni. The quest&#39;ultimo procede attraverso un meccanismo di step-crescita che porta normalmente a larga peso molecolare (MW) distribuzioni. Per superare questa limitazione in trasferimento atomo reazioni di polimerizzazione radicali braccio-first correlate, Matyjaszewski e collaboratori eseguito braccio prima reticolazione di MM polimeriche preformate per fornire polimeri a stella con le distribuzioni MW molto strette 20. In questo caso, la maggior parte sterico dei MM, e la maggiore rapporto di armi stella all&#39;iniziazione siti, inibiti i processi di accoppiamento stella + stella scarsamente controllato, e ha portato a una vita, meccanismo di crescita della catena. Quando abbiamo tentato la stessa strategia nel contesto di ROMP con un norbornene terminazione PEG-MM e un reticolante bis-norbornene, sono stati ottenuti polimeri a stella con molto ampi, MW distribuzioni multimodali. Questo risultato suggerisce che in questo sistema solo il MM non era sufficientemente ingombrante per inibire stella + accoppiamento stella. Per aumentare la sterico dei bracci a stella, e potenzialmente limitare questo uncontroLLED accoppiamento, abbiamo tentato di polimerizzare prima il MM per formare polimeri bottiglia-pennello in assenza di reticolante e quindi aggiungere il reticolante. Siamo stati lieti di constatare che, in determinate condizioni, il &quot;pennello-first&quot; metodo fornito l&#39;accesso diretto ai &quot;polimeri a stella pennello a braccio&quot; (BASPs) con distribuzioni MW strette e nucleo sintonizzabile e funzionalità corona. Recentemente abbiamo riportato la spazzola prima sintesi ROMP di BASPs PEG utilizzando Grubbs 3a generazione catalizzatore A (Figura 1) 21. In questo lavoro, l&#39;esposizione di PEG-MM B di catalizzatore A generato un pennello macroiniziatore giorno con lunghezza backbone definito (B1, Figura 1). Trasferimento delle aliquote della B 1 di fiale che contengono diverse quantità di reticolante C ha avviato BASPFormazione. L&#39;MW, e quindi la dimensione, delle BASPs aumentavano esponenzialmente con la quantità di C aggiunte. Abbiamo fornito una ipotesi meccanicistica di questo processo di crescita geometrica e dimostrato che funzionali, core-e BASPs corona marcato nitrossido potrebbero essere facilmente preparati, senza la necessità di misure di modifica post-polimerizzazione di monomeri o aggiunte sequenziali. Tuttavia, in tutti gli esempi riportati, eravamo preoccupati per la disattivazione del catalizzatore, abbiamo effettuato tutte le reazioni sotto N 2 atmosfera all&#39;interno di un cassetto portaoggetti. Poiché il nostro rapporto iniziale, abbiamo trovato che il metodo spazzola prima è molto efficace per la formazione di BASPs da una vasta gamma di MM norbornene-terminato e reticolanti funzionali. Abbiamo inoltre scoperto che il metodo può essere eseguito sul bancone senza particolari accorgimenti per rimuovere l&#39;aria o umidità. Qui, sarà Sy una serie di tre BASPs di MWs differentinthesized dal metodo spazzola prima sotto condizioni ambientali. In breve, 10 equivalenti di B saranno esposti a 1.0 equivalenti di catalizzatore A (Figura 1a) per 15 min per ottenere un BI con un grado medio di polimerizzazione (DP) di 10. Tre aliquote di questo lotto di BI saranno trasferiti alla flaconcini separati contenenti 10, 15, e 20 equivalenti (N, figura 1b) C. Dopo 4 ore, le polimerizzazioni saranno spente mediante aggiunta di etil vinil etere. Le MWs polimero stelle e distribuzioni MW saranno caratterizzati utilizzando uno strumento cromatografia a permeazione di gel equipaggiato con un rivelatore laser light scattering multi-angolo (GPC-MALLS).

<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

Metodi suggeriti per la rapida sintesi parallela di nanoparticelle funzionalizzate diversamente consentiranno scoperta di nuove formulazioni per la somministrazione di farmaci, imaging biologico, e catalisi supportato. In questo rapporto, dimostriamo sintesi parallela di pennello-braccio polimero star (BASP) nanoparticelle dal &quot;pennello-first&quot; metodo. In questo metodo, un poli-norbornene terminato (etilene glicole) (PEG) macromonomero (PEG-MM) è polimerizzata prima via metatesi polimerizzazione per apertura di anello (ROMP) per generare un macroiniziatore pennello vivente. Aliquote di questa soluzione madre iniziatore vengono aggiunti fiale che contengono diverse quantità di una fotodegradabili bis-norbornene crosslinker. L&#39;esposizione a reticolante avvia una serie di pennello cineticamente controllata + pennello e reazioni di accoppiamento stella + stella che produce alla fine BASPs con nuclei composti da reticolante e corone composto da PEG. La dimensione finale BASP dipende dalla quantità di reticolante aggiunto. Svolgiamo il syntesi di tre BASPs sul banco senza particolari accorgimenti per rimuovere aria e umidità. I campioni sono caratterizzati mediante cromatografia a permeazione di gel (GPC), risultati concordati a stretto contatto con la nostra precedente relazione che utilizzava (vano portaoggetti) condizioni inerti. Caratteristiche principali pratiche, vantaggi e potenziali svantaggi del metodo pennello prima sono discussi.

Figura 2 mostra GPC traccia per una varietà di BASPs preparati B1, B2, e B3. In tutti i casi, i dati mostrano che aumentando gli equivalenti di reticolante (N) porta ad un aumento delle dimensioni del BASP. Come osservato nella nostra precedente relazione, 10 equivalenti di reticolante non è sufficiente per conseguire BASPs uniformi; N = 10 campione mostra una traccia GPC chiaramente multimodale con una grande quantità di polimero ...

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

Poli (glicole etilenico) (PEG) polimeri pennello braccio stella (BASPs) con distribuzione della massa strette e dimensioni nanoscopiche accordabili sono sintetizzati in via di apertura anello metatesi polimerizzazione (ROMP) di un macromonomero PEG-norbornene seguita da trasferimento di porzioni di vita risultanti spazzola iniziatore di flaconi contenenti diverse quantità di una rigida, foto-scindibile bis-norbornene crosslinker.

Particelle senza scatola: Brush-first Sintesi di fotodegradabili PEG Stelle Polymers in condizioni ambientali

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 Views.  Massachusetts Institute of Technology.  Poli (glicole etilenico) (PEG) polimeri pennello braccio stella (BASPs) con distribuzione della massa strette e dimensioni nanoscopiche accordabili sono sintetizzati in via di apertura anello metatesi polimerizzazione (ROMP) di un macromonomero PEG-norbornene seguita da trasferimento di porzioni di vita risultanti spazzola iniziatore di flaconi contenenti diverse quantità di una rigida, foto-scindibile bis-norbornene crosslinker. 

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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.

Un metodo semplice per la dimensione sintesi controllata di stabili oligomeriche Grappoli di oro nanoparticelle in condizioni ambientali

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

Ricerca

Chimica

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.

Visualizzazione di ambiente spettrometria di massa con l&#39;uso della fotografia Schlieren

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.

Sintesi di ciclici polimeri e caratterizzazione di loro moto diffusivo allo stato fuso alla molecola Piano unico

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 preparazione di particelle ultra-fine di idrossido di alluminio con o senza MCP-41 mesoporous in ambienti ambientali

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.

Faccetta--sfaccettatura che collega di cadmio colloidale forma-anisotropo Chalcogenide nanostrutture

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.

Comportamento di fase di caricate vescicole sotto soluzione simmetrica e asimmetrica condizioni monitorate con microscopia di fluorescenza

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.

Sintesi di nanocristalli di Upconversion drogato con lantanidi Core-shell per applicazioni cellulari

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-Fotocalalyzed [4/1]- e [4-2]-Annulations of Azoalkenes In Condizioni lievi

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.

Un array di gocciole del femtolitro per sintesi proteica massicciamente parallela da molecole di DNA singolo

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.

Sintesi di Nanoparticelle d'oro modificate Aptamer-PEI-g-PEG Caricate con doxorubicina per la consegna mirata di farmaci

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