Questo lavoro è stato finanziato in parte da una borsa di studio di Howard Hughes Med-in-Grad (AVH), dai fondi di start-up forniti al Dr. Danielle Benoit presso l&#39;Università di Rochester e la Ricerca e Formazione Fondazione Ortopedica / Trapianto muscoloscheletrico Foundation (OREF / MTF). Gli autori desiderano ringraziare il Dott. James L. McGrath per l&#39;uso del suo equipaggiamento.

1. Forno a microonde assistita Sintesi di PEGDM <ol><li> Per evitare la contaminazione con acqua, pre-dry tutta la vetreria utilizzata in un forno (&gt; 60 ° C) per 1 ora. Nota: cristalleria Richiesto comprende: due bicchieri da 100 ml, un bicchiere da 250 ml, 3 spatole, un pallone Büchner da 250 ml, a 7 cm imbuto Büchner, un vetro d&#39;orologio di 10 cm. </li><li> Pre-freddo 100-150 ml di etere etilico anidro (74,12 g / mol) per la precipitazione successivamente eseguita a passo 1,6 versando in un bicchiere, coprire il becher con un vetro d&#39;orologio, e mettendo il bicchiere in un piatto di ricristallizzazione pieno di ghiaccio. Spostare microonde e vortex in una cappa. Nota: Etere dietilico può anche essere prechilled collocando il becher in un congelatore chimica. La temperatura etere dietilico emissioni realizzato da raffreddamento in un congelatore aumenterà la velocità e l&#39;efficienza di precipitazione. </li><li> In una piccola barca pesare, pesare 5 g di poli (glicole etilenico) (PEG), del molecupeso lar di vostra scelta (1,000-100,000 Da). <ol><li> Se presente, rimuovere il pezzo di plastica dal coperchio della fiala di scintillazione. Tarare la fiala, e dispensare 10 eccesso molare di anidride metacrilica nel flaconcino (MA, 154.16 g / mol) per l&#39;equazione 1 nella cappa. Aggiungi PEG al flaconcino scintillazione. <img alt="Equazione 1" fo:content-width="200px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.jpg" width="250px" /> (1) dove <img alt="Equazione 1.1" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.1.jpg" width="30px" /> è la massa di PEG in g, <img alt="Equazione 1.2" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.2.jpg" width="40px" /> è il peso molecolare di PEG in g / mol, <img alt="Equazione 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="40px" /> è il numero di gruppi OH terminali sul PEG, e <img alt="Equazione 1.4" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.4.jpg" width="40px" /> è il molecupeso lar di MA in g / mol. </li></ol></li><li> Liberamente ruotare il tappo sul flaconcino scintillazione. Impostare il forno a microonde per 5 min a potenza massima. Indossare guanti resistenti al calore, togliere il flacone dal forno a microonde ogni 30 sec. <ol><li> Serrare completamente il tappo e vortex per 30 sec. Ripetere l&#39;operazione fino a quando la soluzione è stata scaldati per la piena 5 min. Il tappo può essere necessario sostituire durante la procedura dovuta alla fessurazione. </li></ol></li><li> Con il tappo allentato, lasciare che il PEGDM raffreddare a temperatura ambiente. Sciogliere il PEGDM in una piccola quantità (10-15 ml) di diclorometano (DCM, 84.93 g / mol). Nota: Si raccomanda che il PEGDM lasciare raffreddare significativamente (~ 5 min) prima DCM Inoltre, per prevenire ebollizione del DCM (cancerogeno sospetto) dovuto al calore residuo. Il PEGDM può essere suddivisa in piccoli pezzi utilizzando una spatola e in agitazione per favorire la dissoluzione. </li><li> Precipitare il PEGDM in eccesso 10x ghiacciata dietil etere per 20 min. Nota: Può essere necessario scratch lato becher con una spatola per avviare la formazione di cristalli di precipitare PEG di peso molecolare inferiore (2.500 Da), tuttavia, PEG con un peso molecolare inferiore a 1000 Da non precipiterà nonostante graffi. </li><li> Su Buchner e pallone, raccogliere il PEGDM mediante filtrazione sotto vuoto. Non filtrare a completo essiccamento, in quanto ciò promuoverà assorbimento di acqua al PEGDM. Nota: Se necessario per il sistema di aspirazione specifico in uso, una trappola vuoto può essere collocato tra il setup filtrazione e la sorgente di vuoto per proteggere la pompa da vuoto da danni da vapori di solvente. </li><li> Trasferire il PEGDM filtrato in una provetta da 50 ml con un grosso ago calibro trafitto il tappo per la ventilazione. Conservare tutta la notte in una camera a vuoto ad asciugare. </li><li> Riprendere PEGDM in DCM e reprecipitate (come nei passaggi 1,5-1,7) come ultimo passo per rimuovere MA che non ha reagito. Essiccare nuovamente come al punto 1.8. </li></ol> 2. Caratterizzazione di PEGDM funzionalizzazione <ol><li> Uso cloroformio deuterato (120.38 g / mol) come solvente, preparare i campioni per 1 H-NMR. Collocare un piccolo campione di PEGDM (≈ 10 mg) in una fiala di scintillazione con una piccola quantità di solvente (≈ 1,0 ml). La concentrazione target è 10 mg / ml. <ol><li> Una volta che il campione viene sciolto, trasferirlo in un tubo NMR pulito. Il campione deve riempire il fondo 4-5 cm del tubo NMR. </li></ol></li><li> Raccogliere gli spettri NMR del protone. I nostri dati vengono raccolti utilizzando uno spettrometro a 400 MHz. Eseguire i campioni a temperatura ambiente per almeno 64 scansioni per ottenere la risoluzione di dati sufficienti. </li><li> Se NMR (Figura 4) indica PEGDM funzionalizzazione è inferiore al 90%, la procedura methacrylation deve essere ripetuto. Regolare la massa di MA utilizzato per spiegare la ridotta quantità di unfunctionalized PEG. </li></ol> Nota: La percentuale di PEG funzionalizzato in PEGDM può essere calcolata dalla osservato: rapporto teorico di methacr terminaleprotoni ylate (a, b, c) centrali PEG protoni (d) (Figura 4). Per PEG lineare, il numero teorico di centrali protoni PEG viene calcolata dall&#39;equazione 2: <img alt="Equazione 2" fo:content-width="150px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq2.jpg" width="200px" /> (2) dove <img alt="Equazione 2.1" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq2.1.jpg" width="40px" /> è il peso molecolare del PEG in g / mol e <img alt="Equazione 2.2" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq2.2.jpg" width="70px" /> è il peso molecolare di una singola ripetizione PEG (44 g / mol). Per non lineare PEG, questa equazione deve essere modificato per riflettere la struttura ramificazione specifico (Figura 1). La percentuale di funzionalizzazione può essere calcolato utilizzando l&#39;equazione 3: <img alt="Equazione 3" fo:content-width="150px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq3.jpg" width="300px" /> (3) dove <img alt="Equazione 3.1" fo:content-width="30px" src = &quot;/ files/ftp_upload/50890/50890eq3.1.jpg&quot; width = &quot;40px&quot; /&gt; è l&#39;area osservata sotto picco d (δ = 6.63 ppm), <img alt="Equazione 3.2" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq3.2.jpg" width="40px" /> è l&#39;area osservata sotto i picchi metacrilato protoni (a, δ = 1,94 ppm, b, c, δ = 5.57 e 6.12 ppm), e <img alt="Equazione 3.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq3.3.jpg" width="40px" /> è il numero teorico di protoni metacrilato (a = 3 * <img alt="Equazione 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="60px" /> , B = 1 * <img alt="Equazione 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="60px" /> e c = 1 * <img alt="Equazione 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="60px" /> - 6, 2 e 2 rispettivamente per PEG lineare). Il calcolo funzionalizzazione cento deve essere eseguito usando picchi A, B e C separatamente, e poi averagEd avere una funzionalizzazione cento complessivo. Nota: PEGDM sufficientemente funzionalizzato può essere dializzata (in acqua, contro l&#39;acqua), e raccolte da liofilizzazione per rimuovere i residui di anidride metacrilico e acido metacrilico. Il prodotto finale deve essere miscelato con una piccola quantità (0,01% in peso) di inibitore, come acido citrico o vitamina C e conservato con essiccante a -20 ° C fino all&#39;utilizzo. Il prodotto PEGDM finale può essere usato per produrre idrogel, come descritto nell&#39;articolo JoVE da Khetan e Burdick 22. 3. Forno a microonde assistita Funzionalizzazione di Peptidi On-resina Nota: I nostri peptidi sono sintetizzati utilizzando resina Fmoc-Gly-Wang, utilizzando un sintetizzatore di peptidi automatico con controllo UV, e soluzioni 0,2 M di aminoacidi N-metil pirrolidone (NMP, 99,1 g / mol). 5% piperazina (86,1 g / mol) in dimetilformammide (DMF, 73,1 g / mol) è utilizzato per deprotezione, 0,5 M O-Benzotriazole-N, N, N &#39;, N&#39;-tetrametil-uronium-hexafluoro-fosfato (HBTU, 379,3 g / mol) in DMF viene utilizzato come attivatore, e 2 M diisopropiletilammina (DIEA, 129,3 g / mol) in NMP è usato come base attivatore. Peptidi possono anche essere ottenute da un fornitore commerciale peptide. Quando si utilizzano fonti commerciali è fondamentale che i peptidi siano effettuate-resina con la catena laterale amminoacidica gruppi protettori intatti piuttosto che completamente spaccati, come è standard. Nota: È importante che qualsiasi amminoacidi con catene laterali reattive sono protetti per garantire che metacrilammide funzionalizzazione avviene solo al ammina primaria del N-terminale della sequenza. Vedere la Tabella 1 di amminoacidi con gruppi laterali reattivi e gruppi tipici protezione. Amminoacidi con gruppi protettivi sono incorporati nella sequenza durante la sintesi peptidica nello stesso modo come aminoacidi non protetti, e sono spesso disponibili dagli stessi fornitori aminoacidi. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="502"&gt; <colgroup><col /><col /><col /></colgroup><tbody><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Amino Acid </td><td style="width:163px;"> Gruppo reattivo </td><td style="width:196px;"> Gruppo di protezione </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Lisina </td><td style="width:163px;"> Amine primaria </td><td style="width:196px;"> terz-butilossicarbonile (Boc) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Serina </td><td style="width:163px;"> Alcool primario </td><td style="width:196px;"> terz-butile (tBu) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Treonina </td><td style="width:163px;"> Alcol Secondario </td><td style="width:196px;"> tBu </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Tirosina </td><td style="width:163px;"> Fenolo</td><td style="width:196px;"> tBu </td></tr></tbody></table> Tabella 1: amminoacidi reattivi e gruppi tipici protezione. <ol><li> Sintetizzare peptidi usando standard di sintesi peptidica in fase solida, e memorizzare su resina a 4 ° C in DMF fino al momento dell&#39;uso. </li><li> Su Buchner 7 centimetri con carta da filtro e matraccio da 250 ml, raccogliere il peptide dalla resina DMF mediante filtrazione. </li><li> Se presente rimuovere il pezzo di plastica dal coperchio della fiala di scintillazione. Trasferire la resina nella fiala di scintillazione. Usando una pipetta monouso, aggiungere sufficiente MA a coprire la resina nella fiala di scintillazione. </li><li> Liberamente posizionare il tappo sul flaconcino scintillazione. Impostare il forno a microonde per 3 minuti a massima potenza. Indossare guanti resistenti al calore, togliere il flacone dal forno a microonde ogni 15-20 sec. <ol><li> Serrare completamente il tappo e vortex per 15 sec. Ripetere l&#39;operazione fino a quando la soluzione è stata scaldati per il full 3 min. </li></ol></li><li> Con il tappo allentato, lasciare che la soluzione peptide raffreddare a temperatura ambiente. Utilizzando una piccola quantità di DMF e su Buchner con carta da filtro e pallone, raccogliere la resina peptide dalla fiala. </li><li> Trasferire la resina peptide ad una fiala di scintillazione fresco e fendere e deproteggere il peptide. <ol><li> Per 0,25 mmol di resina, usiamo un 2 ore di reazione a temperatura ambiente con rotazione, utilizzando un cocktail clivaggio di 18,5 ml di acido trifluoroacetico (TFA, 114.02 g / mol) con 0,5 ml ciascuna di triisopropilsilano (TIPS, 158.36 g / mol), 3,6-dioxa-1 ,8-octanedithiol (DODT, 182,30 g / mol) e deionizzata-acqua (18.02 g / mol). Nota: Questo cocktail è sufficiente per la maggior parte dei peptidi, ma non deproteggere 2,2,4,6,7-pentametil-diidrobenzofuranico-5-sulfonyl aminoacidi (Pbf)-protette (comunemente usati per proteggere le catene laterali di arginina). Se la sequenza contiene gruppi Pbf-protetti, 0,5 ml di TFA devono essere sostituite con 0,5 ml tioanisolo (124.20 g / mol) e scissione di tempo è aumentato di 4 ore. Nota: Se un nuvoloso, forme sostanza cristallina del cocktail scissione, il peptide è probabile infrangono dalla soluzione e il volume del cocktail scissione dovrebbe essere raddoppiato. </li></ol></li><li> Chill-400 ml di etere etilico anidro sul ghiaccio in un bicchiere coperto con vetro d&#39;orologio. </li><li> Precipitare il peptide in 10x eccesso di etere etilico e dividere la soluzione omogenea tra quattro provette coniche da 50 ml. Centrifugare a 3.200 xg per 10 minuti per raccogliere il peptide. <ol><li> Decantare l&#39;etere, e risospendere il peptide in 100 ml di etere etilico fresco diviso tra due tubi 50 m coniche. Ripetere il processo di centrifugazione, risospendere in 50 ml di etere fresco due volte per un totale di 4 lavaggi etere. Nota: Questo elimina le sostanze chimiche utilizzate nel cocktail scissione e scissa gruppi di protezione dal peptide solido. </li></ol></li><li> Dopo l&#39;ultima fase di centrifugazione, decantare il et rifiutilei e asciugare il peptide notte sotto vuoto. </li></ol> 4. Caratterizzazione di Peptide funzionalizzazione <ol><li> Utilizzare 50:50 H 2 O: acetonitrile (41.05 g / mol) + 0,1% TFA come solvente per l&#39;analisi MALDI-ToF di campioni peptidici. Collocare un piccolo campione (1 - 2 mg) del peptide in una provetta Eppendorf da 1,5 ml e sciogliere il campione in 1 ml di solvente MALDI. </li><li> Preparare la soluzione di matrice. Acido Una matrice comunemente impiegato è α-ciano-4-idrossicinnamico (CHCA, 189,2 g / mol) come matrice. Sciogliere 10 matrice mg / ml in MALDI solvente, formando una soluzione madre matrice. Nota: La soluzione madre matrice può essere conservato a temperatura ambiente per un massimo di una settimana per ulteriori analisi. </li><li> Unire il peptide e la soluzione di matrice in un rapporto di 1:1. Spot questa soluzione combinata su tre posizioni distinte sul piatto del campione MALDI, aggiungendo 1 ml / spot. <ol><li> Asciugare le macchie, sia per asciugatura ad aria o utilizzando una pistola termica. Respot e asciugare ognicampione. Nota: Respotting produce un campione di peptide / matrice più uniforme, e aiuta ad ottenere un segnale chiaro. Una miscela peptide standard dovrebbe anche essere combinato con la soluzione di matrice in un rapporto 1:1 e macchiato (una sola volta) sulla piastra MALDI. </li></ol></li><li> Raccogliere i dati MALDI-TOF. A causa della aggiunta del gruppo metacrilammide al N-terminale del peptide, ci dovrebbe essere un aumento 68 g / mol in peso molecolare sopra quella del peso molecolare peptide da solo. Nota: A differenza della sintesi PEGDM, peptidi non possono essere refunctionalized, as clivaggio i gruppi protettivi su amminoacidi con catene laterali reattive vengono rimossi, e la funzionalizzazione selettiva della N-terminali non possono più essere garantita. <ol><li> Se l&#39;analisi MALDI (Figura 5) indica il peptide è stato funzionalizzato correttamente e tutti i gruppi di protezione opportunamente tagliato, il peptide può essere dializzata (in acqua, contro acqua) e raccolte mediante liofilizzazione per rimuovendoe contaminanti residui (clivaggio cocktail, etere, spaccati gruppi protettivi ecc). Il peptide solida deve essere trasferito in un piccolo tubo Eppendorf e conservato a -20 ° C fino all&#39;utilizzo. </li></ol></li></ol>

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H., Tirelli, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-responsive+synthetic+hydrogels.">Cell-responsive synthetic hydrogels.</a> Adv. Mater. 15, 888-892 (2003).</li><li>Lidstrom, P., Tierney, J., Wathey, B., Westman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+assisted+organic+synthesis+-+a+review.">Microwave assisted organic synthesis - a review.</a> Tetrahedron. 57, 9225-9283 (2001).</li><li>Khetan, S., Burdick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+encapsulation+in+3D+hydrogels+for+tissue+engineering.">Cellular encapsulation in 3D hydrogels for tissue engineering.</a> J. Vis. Exp. (32), e1590 (2009).</li><li>Antonios, M., Kurtis, K., Lucas, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drying+poly(ethylene+glycol).">Drying poly(ethylene glycol).</a> Nat. Protoc. Exchange. , (2012).</li><li>Nicolas, J., Mantovani, G., Haddleton, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Living+radical+polymerization+as+a+tool+for+the+synthesis+of+polymer-protein/peptide+bioconjugates.">Living radical polymerization as a tool for the synthesis of polymer-protein/peptide bioconjugates.</a> Macromol. Rapid Comm. 28, 1083-1111 (2007).</li><li>Nuttelman, C. R., Benoit, D. S. W., Tripodi, M. C., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+ethylene+glycol+methacrylate+phosphate+in+PEG+hydrogels+on+mineralization+and+viability+of+encapsulated+hMSCs.">The effect of ethylene glycol methacrylate phosphate in PEG hydrogels on mineralization and viability of encapsulated hMSCs.</a> Biomaterials. 27, 1377-1386 (2006).</li><li>Hern, D. L., Hubbell, 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=Incorporation+of+adhesion+peptides+into+nonadhesive+hydrogels+useful+for+tissue+resurfacing.">Incorporation of adhesion peptides into nonadhesive hydrogels useful for tissue resurfacing.</a> J. Biomed. Mater. Res. 39, 266-276 (1998).</li><li>Andreopoulos, F. M., Beckman, E. J., Russell, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-induced+tailoring+of+PEG-hydrogel+properties.">Light-induced tailoring of PEG-hydrogel properties.</a> Biomaterials. 19, 1343-1352 (1998).</li><li>Merrill, E. W., Dennison, K. A., Sung, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partitioning+and+Diffusion+of+Solutes+in+Hydrogels+of+Poly(Ethylene+Oxide).">Partitioning and Diffusion of Solutes in Hydrogels of Poly(Ethylene Oxide).</a> Biomaterials. 14, 1117-1126 (1993).</li><li>Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., Discher, D. 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R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulations+in+hydrogel+degradation+behavior+enhance+osteoblast+function+and+mineralized+tissue+formation.">Manipulations in hydrogel degradation behavior enhance osteoblast function and mineralized tissue formation.</a> Tissue Eng. 12, 1663-1673 (2006).</li><li>Hillwest, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevention+of+Postoperative+Adhesions+in+the+Rat+by+in-Situ+Photopolymerization+of+Bioresorbable+Hydrogel+Barriers.">Prevention of Postoperative Adhesions in the Rat by in-Situ Photopolymerization of Bioresorbable Hydrogel Barriers.</a> Obstet. Gynecol. 83, 59-64 (1994).</li><li>Sawhney, A. S., Pathak, C. P., Hubbell, J. 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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agonism+of+Wnt-beta-catenin+signalling+promotes+mesenchymal+stem+cell+(MSC)+expansion.">Agonism of Wnt-beta-catenin signalling promotes mesenchymal stem cell (MSC) expansion.</a> J. Tissue. Eng. Regen. Med. , (2013).</li><li>Sawhney, A. S., Pathak, C. P., Vanrensburg, J. J., Dunn, R. C., Hubbell, 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=Optimization+of+Photopolymerized+Bioerodible+Hydrogel+Properties+for+Adhesion+Prevention.">Optimization of Photopolymerized Bioerodible Hydrogel Properties for Adhesion Prevention.</a> J. Biomed. Mater. Res. 28, 831-838 (1994).</li><li>. Methacrylic Anhydride [Internet] Available from: <a target="_blank" href="https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=AAAL14357-18">https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=AAAL14357-18</a> (2013)</li></ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Poli (glicole etilenico) (PEG) idrogel sono biomateriali comuni utilizzati nella medicina rigenerativa e drug delivery delle applicazioni 1-3. Questi idrogel offrono vantaggi significativi rispetto ad altri biomateriali. Idrogel PEG sono sintetici, offrendo un elevato grado di controllo sulle proprietà di ingegneria come modulo di elasticità e velocità di degradazione rispetto alle loro controparti biomateriale naturali 1. Come sono sinteticamente derivati, PEG ha significativamente meno variabilità da lotto a lotto contro materiali di derivazione naturale 4. A causa della composizione chimica di PEG, questi idrogel sono altamente idrofili, resistente alla proteina di adsorbimento, e biocompatibile 3. Questa resistenza alla proteina di adsorbimento permette idrogel PEG di agire come una &#39;tabula rasa&#39;, consentendo ai ricercatori di interrogare e studiare specifici fattori biologici o chimici (farmaci, biomolecole, peptidi di adesione cellulare, ecc) e dei ruoli specifici tali factors svolgono nel controllo delle cellule e / o tessuti comportamento. <img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig1.jpg" width="600px" /> <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig1highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . Figura 1: Esempi di poli (etilene glicole) (PEG) architetture A) Lineari PEG B) 4-braccio PEG con pentaeritritolo nucleo C) 8-braccio PEG con un nucleo hexaglycerol D) 8-PEG con un braccio.... tripentaerythritol nucleo. n è il numero di PEG ripete su ogni braccio. Ogni ripetizione ha un peso molecolare di 44 g / mol, quindi n può essere calcolato dal peso molecolare globale e la struttura / braccio #. Precursori PEG sono disponibili con una varietà di architetture e pesi molecolari (Figura 1<html> ). Variando l&#39;architettura (braccio #) e ripete glicole etilenico (N) di PEG può essere utilizzato per controllare le proprietà di reti idrogel realizzati mediante tali macromeri. Unmodified PEG contiene gruppi ossidrilici terminali che devono essere sostituiti con una funzionalità alternativa per facilitare reticolazione covalente tramite polimerizzazione, la strategia di reticolazione più comunemente impiegati per idrogel PEG, prima della formazione di reti di idrogel. Ci sono una varietà di gruppi chimici che possono essere incorporati in macromeri PEG per facilitare la polimerizzazione e reticolazione rete (acrilato, metacrilato, vinil etere, norbornene, ecc.) Nonostante la varietà di funzionalità di terminale disponibili per facilitare reticolazione, vi sono solo due meccanismi mediante i quali può verificarsi polimerizzazione: passo-e catena-crescita (o una miscela dei due, modalità mista). g2.jpg &quot;width =&quot; 600px &quot;/&gt; <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig2highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . Figura 2:. Teorico. Idrogel rete schema A) Tradizionale catena di crescita per i risultati di polimerizzazione in reti eterogenee contenenti poli denso (metacrilato) reticolazione regioni e l&#39;aumento nonidealities di rete come loop, precursori che non hanno reagito, e coinvolgimenti permanenti B) Fase di crescita per i risultati di polimerizzazione in strutture di rete significativamente più omogenee (non in scala). Funzionalità che reticolazione tramite polimerizzazione a catena di crescita non richiedono la presenza di un reticolante supplementare. Tuttavia, idrogel catena polimerizzato producono strutture di rete eterogenee contenenti regioni reticolanti dense (Figura 2A) 1. Al contrario, passo la crescita di polimerizzazione requires l&#39;uso di un reticolante o co-monomero che è reattivo con i gruppi funzionali terminali delle macromeri PEG. Mentre i gruppi funzionali terminali del PEG possono reagire solo con il reticolante e il reticolante possono reagire solo con i gruppi funzionali terminali della PEG, questo si traduce in una maggiore omogeneità struttura di rete (Figura 2B) 1. Polimerizzazioni a stadi anche tipicamente portano ad una maggiore conversione di gruppi funzionali, diminuendo la quantità di precursori non reagiti e il potenziale di risposta immunitaria / infiammatoria da solubili, macromeri non registrate 1. Modalità mista metodi di polimerizzazione sono stati sviluppati anche che combinano polimerizzazione passo e catena-crescita attraverso l&#39;uso di macromeri che possono sia auto-reagire (catena-crescita) e reagire con un reticolante (a stadi). Questo produce idrogel con caratteristiche di ogni meccanismo di polimerizzazione, e può essere usato per produrre più complesse, strutture di rete diversi rispetto siastep-o reti catena crescita solo 1. Mentre ci sono una pletora di gruppi funzionali che possono essere utilizzati per funzionalizzare PEG e facilitare la formazione di idrogel, metacrilati e norborneni sono alcune delle frazioni più comuni di polimerizzazione a catena ed a stadi, rispettivamente. Entrambe queste funzionalità offrono un eccellente controllo spazio-temporale su polimerizzazione rete, e quando viene utilizzato per incapsulare le celle, queste reti di sostegno ad alta capacità di sopravvivenza delle cellule complessivo 5-7. Dimetacrilato funzionalizzati PEG (PEGDM) reticolazione tramite polimerizzazione a catena e permette l&#39;incorporazione di biomolecole o altri fattori attraverso il co-polimerizzazione con acrilato, metacrilato, né parimenti funzionalizzati biomolecole 5,6. Idrogel PEGDM presentano vantaggi significativi rispetto ai sistemi di polimerizzazione a catena di crescita alternativi come acrilato funzionalizzato PEG (PEGDA). Utilizzando i metodi tradizionali, PEGDA può essere sintetizzata più rapidamente di PEGDM; hoWever, utilizzando la sintesi assistita da microonde, sintesi PEGDM è ancora più efficiente. PEGDA è spesso sintetizzato in overnight 8 o 24 hr 9 reazioni, ma può anche essere sintetizzato in quattro ore a temperature elevate 10. PEGDM è anche tradizionalmente sintetizzato facendo reagire overnight 11 o per 24 ore 5, con alcuni metodi estendere il tempo di reazione a 4 giorni 12. Utilizzando il metodo di micro-onde dimostrato qui, PEGDM può essere prodotto in una reazione 5 min. Mentre PEGDM ha cinetica di reazione più lenti rispetto PEGDA 13, la reazione di reticolazione per PEGDM è nondimeno rapida, che si verificano in minuti, e raggiunge una maggiore conversione macromero di PEGDA come l&#39;aumento di idrofobicità del gruppo metacrilato aumenta aggregazione gruppo funzionale in soluzione, aumentando così la probabilità di trasferimento radicale e la conversione in metacrilato 14. Idrogel PEGDM sono anche associati con maggiore vitalità cellulare e la crescitarispetto a idrogel PEGDA, probabilmente a causa delle diminuzioni di velocità di reazione in un dato momento, che riduce la concentrazione radicale e macromeri reagito attuali 14. Polimerizzazioni tiolo-ene come quelli che usano norbornene-funzionalizzato PEG (PEGN) formano idrogel tramite polimerizzazione a stadi, e richiedono l&#39;uso di PEGN e un reticolante che contengono una media di più di due gruppi funzionali. Poiché thiyl radicali reagiscono con i legami norbornene carbonio-carbonio doppio, multi-tiolo contenente reticolanti sono comunemente utilizzati per reticolare idrogel PEGN, consentendo l&#39;incorporazione facile di peptidi con acidi cisteina aminoacidi funzionalità 7. Mentre ci sono numerose altre sostanze chimiche che reagiscono con polimerizzazione a stadi (reazioni di Michael-addizione come tiolo-acrilato 15 e tiolo-vinil solfone 16, &quot;Click&quot; reazioni come alchini-azide 17, ecc), idrogel tiolo-norbornene sono molto comuni, come il ceppo dal&#39;anello norbornene aumenta significativamente la velocità di reazione e riduce la possibilità di norbornene doppia catena legame sottoposti a polimerizzazione 7. La decisione tra metacrilato, norbornene, o funzionalizzazione alternate ad agevolare la formazione di idrogel è in gran parte basata sul metodo. Ad esempio, la catena di crescita per reti polimerizzato PEGDM sono state dimostrate così adatto per controllare la localizzazione delle cellule nello sviluppo di un tissutale periostio 18,19. A stadi polimerizzato reti PEG sono più adatti per l&#39;incorporazione di sequenze peptidiche per facilitare enzimaticamente-reattivo degradazione idrogel, a causa della facilità di incorporazione di enzimi sequenze substrato utilizzando tiolo (cisteina) contenente peptidi e norbornene macromeri funzionalizzati 20. Se la domanda di ricerca sarà meglio affrontato con l&#39;uso di idrogel a stadi, Fairbanks et al. Fornisce una descrizione dettagliata del norborstrategia di funzionalizzazione nene per PEG 7. Questo dettaglio carta volontà come PEG e sequenze peptidiche possono essere funzionalizzati (con metacrilato per la PEG, e un metacrilammide per i peptidi) per le reazioni di polimerizzazione a catena. Tradizionalmente, PEGDM è prodotto facendo reagire PEG con cloruro metacriloile e trietilammina in diclorometano. La reazione viene lasciata procedere a temperatura ambiente per una notte per 11 o 24 ore 5, con alcuni metodi estendono tempo di reazione a 4 giorni 12 prima della filtrazione, precipitazione in etere dietilico, e la raccolta. Mentre esistono molte varianti di questo approccio, tutti sono in termini di tempo, richiedono una vasta gamma di apparecchiature sintesi chimica, e non sono ecocompatibili, in quanto implicano l&#39;uso di quantità relativamente elevate di elevata purezza dei reagenti e solventi. Per aggirare queste limitazioni, Lin-Gibson et al. Ha sviluppato un metodo privo di solventi assistita da microonde di funzionalizzare PEG con te<html> gruppi metacrilato rminal (Figura 3A) 12. In questa reazione, i gruppi alcolici terminali del PEG reagiscono con uno degli atomi carbonilici dell&#39;anidride metacrilico per formare un carbossile. Questo genera il prodotto PEGDM, con acido metacrilico come prodotto laterale. Questa sintesi ha molti dei vantaggi caratteristici di sintesi a microonde, compreso il tempo di reazione ridotto e metodi di sintesi senza solventi 21. La sintesi a microonde è preferibile ai metodi precedentemente descritti in quanto è significativamente più veloce, richiede meno vasta apparecchiatura sintesi (ad esempio vetro, piastre di reazione), e utilizza meno reattivo complessiva e quantità di solventi come solventi sono necessarie solo per la purificazione del prodotto / raccolta e non per sintesi, rendendolo più economico ed ecologico. 0px &quot;/&gt; <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig3highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . Figura 3:. Agli schemi Funzionalizzazione A) poli (etilene glicole) viene fatto reagire con 10x molare anidride metacrilica eccesso per produrre poli (etilene glicole) metacrilato B) Lo stesso metodo può essere utilizzato per funzionalizzare l&#39;N-terminale delle sequenze peptidiche, formando una. metacrilammide peptide funzionalizzati. Eseguendo questa procedura prima scindere il peptide dalla resina, funzionalizzazione selettiva del N-terminale può essere eseguita come gruppi laterali amminoacidiche rimangono protetti. n: numero di PEG ripete nel macromero (n = 45,5, 227 e 455, rispettivamente, per il 2, 10 e 20 kDa lineare PEG utilizzato). R1 a RN: catene laterali di aminoacidi. PG1 a PGN: catena laterale gruppi di protezione. TFA: acido trifluoroacetico. Suggerimenti: triisopropilsilano. DODT: 3,6-dioxa-1 ,8-octaneditHiol. H 2 O: l&#39;acqua. Il metodo methacrylation assistita da microonde è stato recentemente adattato dal nostro gruppo di funzionalizzare l&#39;N-terminale dei peptidi con gruppi metacrilammide (Figura 3B) per facilitare peptide incorporazione in una varietà di polimeri e reti polimeriche. In questa reazione, l&#39;ammina primaria del N-terminale del peptide reagisce con l&#39;atomo carbonile sul anidride metacrilico per formare un&#39;ammide. Questo genera la metacrilammide peptide funzionalizzati, con acido metacrilico prodotto come un prodotto collaterale. Quando si utilizza questa procedura per funzionalizzare l&#39;N-terminale delle sequenze peptidiche, è importante che gli aminoacidi contenenti catene laterali reattive (ammine primarie (lisina), alcoli (serina, treonina) e fenoli (tirosina)) sono protetti durante funzionalizzazione, e gruppi di protezione sono spaccati solo dopo l&#39;incorporazione metacrilammide. Questo articolo intende dimostrare entrambi questi microwMetodi di ave-assistita per sintetizzare PEGDM e funzionalizzare sequenze in-resina peptide, evidenziando errori comuni e suggerendo metodi di risoluzione dei problemi. In questo articolo, saranno dettagliati i metodi per eseguire le tecniche analitiche chimiche comunemente utilizzati per valutare funzionalizzazione del prodotto, e saranno dati suggerimenti e risorse per l&#39;esecuzione di modifiche più avanzate. I risultati tipici saranno dimostrate, che includono utilizzando il PEGDM sintetizzata per formare reti di idrogel, sfruttando le idrogel costituite per controllare il rilascio di un modello di droga, ed impiegando peptidi funzionalizzati per facilitare le interazioni cellula-idrogel. Particolare attenzione sarà rivolta alla caratterizzazione idrogel dimensione delle maglie e discutere su come la composizione idrogel può essere sintonizzato per influenzare questa proprietà fisico sottostante, che a sua volta controlla le proprietà dei materiali alla rinfusa quali la rigidità e il profilo di rilascio del farmaco.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="619">
	<tbody>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">3,6-Dioxa-1,8-octanedithiol</td>
			<td style="width:115px;">Tokyo Chemical Industry Co, LTD</td>
			<td style="width:119px;">D2649</td>
			<td style="width:167px;">CAS 14970-87-7</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acetonitrile</td>
			<td style="width:115px;">J.T. Baker</td>
			<td style="width:119px;">UN1648</td>
			<td>CAS 75-05-8</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Amino Acids</td>
			<td style="width:115px;">AAPPTech</td>
			<td style="width:119px;">Glycine: AFG101</td>
			<td>CAS 29022-11-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"> </td>
			<td style="width:115px;"> </td>
			<td style="width:119px;">Arginine: AFR105</td>
			<td>CAS 154445-77-9</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;"> </td>
			<td style="width:115px;"> </td>
			<td style="width:119px;">Asparagine: AFD105</td>
			<td>CAS 71989-14-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"> </td>
			<td style="width:115px;"> </td>
			<td style="width:119px;">Serine: AFS105</td>
			<td>CAS 71989-33-8</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Anhydrous diethyl ether</td>
			<td style="width:115px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">UN1155</td>
			<td>CAS 60-29-7</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Citric acid</td>
			<td style="width:115px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">C1857</td>
			<td>CAS 77-92-9</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Deuterated chloroform</td>
			<td style="width:115px;">Cambridge Isotope Laboratories Inc.</td>
			<td style="width:119px;">DLM-7-100</td>
			<td>CAS 865-49-6</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:115px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">UN1593</td>
			<td>CAS 75-09-2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Diisopropylethylamine</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">A1181</td>
			<td>CAS 7087-68-5</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dimethylformamide</td>
			<td style="width:115px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">D119-4</td>
			<td>CAS 68-12-2</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Fmoc-Gly-Wang resin</td>
			<td style="width:115px;">Peptides International</td>
			<td style="width:119px;">RGF-1301-PI</td>
			<td>100-200 mesh size</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Methacrylic anhydride</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">L14357</td>
			<td>CAS 760-93-0</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">N-Methylpyrrolidone</td>
			<td style="width:115px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">BDH1141-4LG</td>
			<td>CAS 872-80-4</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">On-resin peptides</td>
			<td style="width:115px;">Synthesized in-house</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;">On-resin peptides can also be purchased from Peptides International, GenScript, AAPPTec, etc.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">O-Benzotriazole-N,N,N&#8217;,N&#8217;-tetramethyl-uronium-hexafluoro-phosphate</td>
			<td style="width:115px;">AnaSpec Inc</td>
			<td style="width:119px;">510/791-9560</td>
			<td>CAS 94790-37-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Peptide Calibration Standard</td>
			<td style="width:115px;">Care</td>
			<td style="width:119px;">206195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Piperazine</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">A15019</td>
			<td>CAS 11-85-0</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Poly(ethylene glycol) 2 kDa linear</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">B22181</td>
			<td>CAS 25322-68-3</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Poly(ethylene glycol) 10 kDa linear</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">B21955</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Poly(ethylene glycol) 20 kDa linear</td>
			<td style="width:115px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">81300</td>
			<td style="width:167px;">JenKem Technologies USA is an alternate supplier of linear and multi-arm PEG</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Thioanisole</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">L5464</td>
			<td>CAS 100-68-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Trifluoroacetic acid</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">A12198</td>
			<td>CAS 76-05-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Triisopropylsilane</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">L09585</td>
			<td>CAS 6485-79-6</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">&#945;-Cyano-4-hydroxycinnamic acid</td>
			<td style="width:115px;">Tokyo Chemical Industry Co, LTD</td>
			<td style="width:119px;">C1768</td>
			<td>CAS 28166-41-8</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microwave-assisted functionalization of poly(ethylene glycol) and on-resin peptides for use in chain polymerizations and hydrogel formation

Uno dei principali vantaggi di utilizzare poli (etilene glicole) (PEG) macromeri in formazione idrogel è versatilità sintetica. La possibilità di attingere da una grande varietà di pesi molecolari PEG e configurazioni (numero braccio, lunghezza del braccio, e modello di ramificazione) permette ai ricercatori uno stretto controllo sulla conseguente strutture e proprietà, tra cui il modulo di Young e la dimensione delle maglie idrogel. Questo video illustra un metodo rapido, efficace, esente da solventi micro-onde per metacrilato precursori PEG in poli (glicole etilenico) dimetacrilato (PEGDM). Questo metodo sintetico fornisce materiali di partenza tanto necessari per le applicazioni nella somministrazione di farmaci e la medicina rigenerativa. Il metodo illustrato è superiore ai metodi tradizionali methacrylation come è significativamente più veloce e più semplice, oltre che più economico ed ecologico, utilizzando piccole quantità di reagenti e solventi. Ci sarà inoltre dimostrare un adattamento di questa tecnica per methacr on-resinafunzionalizzazione ylamide di peptidi. Questo metodo on-resina permette l&#39;N-terminale dei peptidi da funzionalizzato con gruppi metacrilammide prima deprotezione e clivaggio dalla resina. Questo permette di aggiunta selettiva di gruppi metacrilammide al N-terminale dei peptidi mentre amminoacidi con gruppi reattivi laterali (ad esempio ammine primarie di lisina, alcol primario di serina, alcoli secondari di treonina e tirosina di fenolo) rimangono protetti, impedendo funzionalizzazione in più siti. Questo articolo dettaglio i metodi analitici comuni (spettroscopia protonica Risonanza Magnetica Nucleare (, H-NMR) e Matrix Assisted Laser desorbimento di ionizzazione Time of Flight spettrometria di massa (MALDI-TOF)) per valutare l&#39;efficienza dei funzionalizzazioni. Problemi comuni e suggerito metodi di risoluzione saranno affrontati, come sarà modificazioni della tecnica che può essere utilizzato per ulteriori funzionalità sintonizzare macromero e idrogel risultante fisica e chimicaproprietà. L&#39;uso di prodotti di sintesi per la formazione di idrogeli per la somministrazione di farmaci e studi di interazione cellule-materiale sarà dimostrato, con particolare attenzione a modificare la composizione idrogel ad incidere dimensione di maglia, controllando idrogel rigidità e rilascio del farmaco.

Proton risonanza magnetica nucleare è una delle tecniche analitiche più comuni per valutare l&#39;efficienza di una reazione chimica, come l&#39;area sotto ciascun picco spettri è proporzionale ai livelli relativi di protoni che nel campione, permettendo la determinazione dei rapporti tra il prodotto e reagente nel campione. Per questa reazione, 1 H-NMR (Figura 4) può essere usato per calcolare la funzionalizzazione% dal osservato: rapporto teorico di protoni metacrilato terminali (A, B e C) per centrali protoni PEG (d). Il PEGDM mostrato in Figura 4 era 2.000 Da prima della funzionalizzazione, quindi n = 2.000 Da / (44 Da / PEG ripetizione) = 45,5, così d = 4 * (n-1) = 178, rendendo il protone: rapporto unità NMR 178 / 102,16 = 1,74. In questo caso, un picco non possono essere utilizzati per valutare% funzionalizzazione, come la presenza di acqua nel campione aumenta artificialmente l&#39;area sotto il picco. Utilizzando picco b, la funzionalizzazione% è 1,00 * 1,74 / 2 * 100% = 87,1%; using picco c, la funzionalizzazione% è 1.08 * 1.74 / 2 * 100% = 94,1%. Pertanto, la funzionalizzazione% complessivo è del 91% e questo PEGDM è adeguatamente funzionalizzata per l&#39;uso in sintesi idrogel. In genere, circa il 90% funzionalizzazione viene raggiunta dopo un solo giro di methacrylation. A causa del gran numero di picchi di protoni che sorgono in analisi 1 H-NMR di peptidi, peptide funzionalizzazione è più facilmente studiata utilizzando la spettrometria di massa MALDI-ToF. Questo è dimostrato in figura 5, dove il GKRGDSG peptide è stato sintetizzato e sottoposto a metacrilammide funzionalizzazione. Una piccola frazione del peptide è stato segmentato per prefunctionalization valutazione peso molecolare (Figura 5A), che ha mostrato il picco osservato peso molecolare che si verificano a 676 g / mol, il peso molecolare atteso del peptide, indicando corretta sintesi della sequenza peptidica. Il resto del peptide subito metacrilammide funzionalezione prima della scissione. Dato che questo peptide contiene Pbf protetto aminoacidi R, scissione è stata eseguita in un cocktail contenente tioanisolo per 4 ore. Dopo metacrilammide funzionalizzazione, il picco osservato peso molecolare avviene a 744 g / mol (Figura 5B), il peso previsto del metacrilammide funzionalizzato peptide (676 +68 g / mol) e non al peso molecolare atteso del peptide unfunctionalized, indicando corretta funzionalizzazione. Per dimostrare la funzionalità sia del PEG e la metacrilammide funzionalizzato peptide, idrogel PEGDM stati prodotti con e senza 0,5 mM metacrilammide funzionalizzato GKRGDSG (Figura 6). Gli idrogel sono stati prodotti con il 10% in peso lineare 10 kDa PEGDM in PBS, con il 0,05% in peso di litio fenil-2 ,4,6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP), come fotoiniziatore. La soluzione precursore idrogel è stata iniettata tra due lastre di vetro separate da un distanziatore vetrino e tenute insieme con clip legante. Soluzione di precursore è stato poi esposto a luce UV 365 nm a 2 mW / cm 2 per 10 min per indurre reticolazione, dopo che gelifica 8 mm di diametro sono stati raccolti usando un punzone cilindrico. I gel sono stati sciacquati in PBS e lasciate gonfiare per 2 giorni al fine di garantire condizioni di equilibrio gonfiore sono stati raggiunti 16,20. MSC umane (passaggio 3) sono state coltivate a 80% di confluenza e seminate su idrogel a 15.000 cellule / cm 2. Le cellule sono state lasciate aderire per 48 ore prima di essere trasferito a mezzi freschi contenenti 0,5 microlitri / ml calceina AM e 2 microlitri / ml di etidio omodimero (LIVE / kit Viabilità DEAD da Invitrogen) e ripreso in contrasto di fase e fluorescenza a 10X di ingrandimento con un Nikon Eclipse Ti 2000. MSC erano in grado di aderire alle idrogel PEG unfunctionalized (Figura 6A), ma al momento l&#39;inserimento di adesione cellulare peptide RGD sono stati in grado di aderire e diffondere sulla superficie di idrogel (Figura 6B). Le immagini LIVE / DEADpresentate non rappresentano la vitalità della popolazione seminato MSC, come MSC sono cellule di adesione-dipendente che si staccano dalla superficie del gel dopo la morte e saranno rimossi durante il processo di trasferimento dei media, con conseguente inflazione artificiale di vitalità cellulare seminato. Piuttosto, le immagini fluorescenti sono destinati a delimitare tra cellule aderenti e piccole variazioni nella topologia idrogel, che può risultare difficile, in contrasto di fase solo. È interessante notare che le cellule nonspread seminate sui PEG-esclusivamente gel macchia positivo sia calceina AM e etidio omodimero, indicando che le cellule morivano al momento di imaging. Uno dei molti vantaggi di idrogel PEG è la loro natura altamente sintonizzabile. Modificando la composizione specifica della idrogel PEG offre ricercatori un elevato grado di controllo sulle proprietà come modulo di elasticità. Come illustrato nella Figura 7, sia il peso molecolare PEG (Figura 7A) e la percentuale in peso ( <strong&gt; Figura 7B) sono noti per controllare le dimensioni delle maglie idrogel (ξ) e la risultante idrogel rigidità e rilasciare tasso di farmaci incapsulati. Questo è stato dimostrato da produrre idrogel con vari PEGDM peso molecolare, e indagare il modulo idrogel risultante e dimensioni delle maglie (Figura 8). Tutti gli idrogel sono stati prodotti con il 10% in peso PEGDM lineare in PBS, con 0,05% in peso LAP come fotoiniziatore. 40 ml di soluzione di idrogel precursore sia in 1 ml siringhe con le punte tagliate, ed esposti a luce 365 nm UV a 2 mW / cm 2 per 10 minuti per formare idrogeli, producendo geometrie cilindriche di circa 5 mm di diametro e 2 mm di altezza . I gel sono stati autorizzati a gonfiarsi in PBS per 2 giorni prima di prove meccaniche. Idrogel modulo è stato determinato utilizzando un MTS QT / 5 con una cella di carico da 5 N comprimendo tra il 5 e il 10% di altezza iniziale idrogel ad una velocità di 0.1 mm / sec. Dopo la prova meccanica è stata completata, dimensione di maglia è stata determinata misurando idrogel mass pre-(M s) e post-(M D) 24 ore di liofilizzazione tramite l&#39;equazione di Flory-Rehner come descritto nella sezione di discussione, con i calcoli effettuati in MATLAB. Come ipotizzato, aumentando il peso molecolare del PEG macromero ha provocato un aumento della dimensione delle maglie idrogel (Figura 8A) e una diminuzione della rigidità idrogel (Figura 8B). Idrogel dimensione di maglia e il gel rigidità risultante possono essere controllati modificando percentuale peso PEG. Gli idrogel sono stati prodotti con vari wt% di lineare 10 kDa PEGDM, e idrogel rigidità e dimensioni delle maglie sono stati determinati come descritto in precedenza (Figura 9). Come è stato illustrato in Figura 7B, aumentando wt% PEG provoca una significativa riduzione delle dimensioni delle maglie (Figura 9A) e aumento della rigidità idrogel (Figura 9B). Idrogel che contengono incapsulato albumina sierica bovina (BSA) si sono formati utilizzando diversi molecular PEG peso (2, 10, e 20 kDa). Tutti gli idrogel sono stati prodotti con il 10% in peso PEGDM in PBS contenente 50 mg / ml BSA, come descritto per la figura 6. I gel sono stati incubati in 1 ml di PBS a 37 ° C e trasferiti alla PBS fresco ad ogni tempo. BSA rilasciato è stato quantificato utilizzando il Bradford saggio da parte di Thermo Scientific. Idrogel dimensione delle maglie è stata determinata come descritto in Figura 8. Come illustrato in Figura 7A, rilascio BSA avviene più rapidamente da idrogel formati usando superiore PEGDM peso molecolare, come risultato delle grosse dimensioni delle maglie ai idrogel (Figura 10). <img alt="Figura 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig4.jpg" width="500px" /> Figura 4. Rappresentativa 1 H-NMR di 2 kDa lineare PEGDM funzionalizzato con il metodo di micro-onde. Percent funzionalizzazione può essere calculated basato sulla osservato:. rapporto teorico di protoni metacrilato terminali (a, b, c) centrali PEG protoni (D) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig4highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . <img alt="Figura 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig5.jpg" width="500px" /> Figura 5. Rappresentativa MALDI-TOF di peptide GKRGDSG (A) prima e (B) dopo funzionalizzazione con il metodo di micro-onde. Noti che il picco di peso molecolare osservata dopo funzionalizzazione avviene a 744 g / mol, il peso previsto del metacrilammide funzionalizzato peptide (676 +68 g / mol) e non al peso molecolare atteso del peptide non-funzionalizzato (676 g / mol). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig5highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . Figura 6. Contrasto di fase Rappresentante (a sinistra) e LIVE / DEAD (verde / rosso) immagini fluorescenti (a destra) di MSC coltivate su gel A) PEG solo e B) gel PEG contenente 0,5 mM metacrilammide GKRGDSG funzionalizzato. MSC sono in grado di aderire e distribuite su il gel PEGDA solo, ma al momento della costituzione della adesione cellulare peptide RGD, sono in grado di aderire e diffondere sulla superficie idrogel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig6highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . <img alt="Figura 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig7.jpg" width="500px" /> Figura 7. A) peso molecolare PEG e B) percentuale in peso PEG utilizzato per formare reti di idrogel colpisce idrogel dimensione delle maglie (_8 ;) e conseguente idrogel rigidità e rilasciare tasso di farmaci incapsulati. A) aumento di peso molecolare PEG (da sinistra a destra) in percentuale peso costante aumenta la dimensione delle maglie idrogel, diminuendo idrogel rigidità e aumentare la velocità di rilascio del farmaco. B) Diminuzione del peso percentuale di PEG (da sinistra a destra) utilizzato per formare idrogeli aumenta la dimensione delle maglie idrogel, analogamente diminuendo idrogel rigidità e aumentare la velocità di rilascio del farmaco (non in scala). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig7highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . <img alt="Figura 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig8.jpg" width="500px" /> Figura 8. A) aumenta di maglia e B) idrogel rigidezza diminuisce con l&#39;aumentare del peso molecolare del macromero PEG. N = 10, barre di errore = SEM, *** p &amp;# 60; 0.001 in one-way ANOVA con HSD test post-hoc di Tukey. Tutte le analisi statistiche sono state eseguite utilizzando Prism 5. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig8highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . <img alt="Figura 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig9.jpg" width="500px" /> Figura 9. A) Mesh diminuisce size e B) idrogel rigidezza aumenta con l&#39;aumentare% in peso PEG. N = 9-10, barre di errore = SEM, ** p &lt;0.01, *** p &lt;0.001 per one-way ANOVA con HSD di Tukey post- prova hoc. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig9highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> . <img alt="Figura 10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig10.jpg" width="500px" /> Figura 10. Rilascio di ENCAmodello psulated farmaco sieroalbumina bovina (BSA) da idrogel formati usando 2 kDa, 10 kDa, 20 kDa peso molecolare PEG. rilascio BSA avviene più rapidamente da idrogel formati usando elevato peso molecolare PEGDM, a causa della dimensione delle maglie superiore ai idrogel . n = 6, barre di errore = SEM. La BSA% rilasciata è significativamente diverso (p &lt;0.0001) tra tutti e tre i gruppi in ogni punto di tempo, tranne t = 1 e 2,5 ore quando la liberazione dalle 2 e 10 gel kDa sono equivalenti, per due vie di ripetizione-misure ANOVA con Bonferroni post-hoc test. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig10highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</a> .

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Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

Questo video illustrerà un metodo rapido e efficiente per metacrilato poli (glicole etilenico), consentendo polimerizzazioni a catena e sintesi idrogel. Si dimostrerà come introdurre in modo simile funzionalità metacrilammide in peptidi, dettaglio metodi analitici comuni per valutare l&#39;efficienza funzionalizzazione, fornire suggerimenti per la risoluzione dei problemi e le modifiche avanzate, e dimostrare le tecniche tipiche di caratterizzazione idrogel.

Forno a microonde assistita Funzionalizzazione di poli (etilene glicole) e On-resina Peptidi per l&#39;uso a polimerizzazione a catena ed idrogel Formazione

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large ...

microwave-assisted-functionalization-polyethylene-glycol-on-resin

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microwave-assisted Functionalization of Poly(ethylene glycol) and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

28.5K Views.  University of Rochester.  Questo video illustrerà un metodo rapido e efficiente per metacrilato poli (glicole etilenico), consentendo polimerizzazioni a catena e sintesi idrogel. Si dimostrerà come introdurre in modo simile funzionalità metacrilammide in peptidi, dettaglio metodi analitici comuni per valutare l'efficienza funzionalizzazione, fornire suggerimenti per la risoluzione dei problemi e le modifiche avanzate, e dimostrare le tecniche tipiche di caratterizzazione idrogel. 

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Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to the preparation of new organic dyes. Although numerous strategies have been reported to access naphthalene scaffolds, many procedures still present limitations in terms of incorporating functionality, which in turn narrows the range of available substrates. The development of versatile methods for direct access to substituted naphthalenes is therefore highly desirable.
The Diels-Alder (DA) cycloaddition reaction is a powerful and attractive method for the formation of saturated and unsaturated ring systems from readily available starting materials. A new microwave-assisted intramolecular dehydrogenative DA reaction of styrenyl derivatives described herein generates a variety of functionalized cyclopenta[b]naphthalenes that could not be prepared using existing synthetic methods. When compared to conventional heating, microwave irradiation accelerates reaction rates, enhances yields, and limits the formation of undesired byproducts.
The utility of this protocol is further demonstrated by the conversion of a DA cycloadduct into a novel solvatochromic fluorescent dye via a Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed cross-coupling reaction. Fluorescence spectroscopy, as an informative and sensitive analytical technique, plays a key role in research fields including environmental science, medicine, pharmacology, and cellular biology. Access to a variety of new organic fluorophores provided by the microwave-assisted dehydrogenative DA reaction allows for further advancement in these fields.

Microwave-assisted intramolecular dehydrogenative Diels-Alder (DA) reactions provide concise access to functionalized cyclopenta[b]naphthalene building blocks. The utility of this methodology is demonstrated by one-step conversion of the dehydrogenative DA cycloadducts into novel solvatochromic fluorescent dyes via Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed cross-coupling reactions.

Di micro-onde intramolecolari Dehydrogenative Diels-Alder reazioni per la sintesi di naftaleni funzionalizzati / Colori Solvatochromic

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

Ricerca

Chimica

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control self-assembly and mimicking this process in vitro will bring about major advances in the areas of materials science and nanotechnology. Among the available biological building blocks, peptides have several advantages as they present substantial diversity, their synthesis in large scale is straightforward, and they can easily be modified with biological and chemical entities1,2. Several classes of designed peptides such as cyclic peptides, amphiphile peptides and peptide-conjugates self-assemble into ordered structures in solution. Homoaromatic dipeptides, are a class of short self-assembled peptides that contain all the molecular information needed to form ordered structures such as nanotubes, spheres and fibrils3-8. A large variety of these peptides is commercially available.
This paper presents a procedure that leads to the formation of ordered structures by the self-assembly of homoaromatic peptides. The protocol requires only commercial reagents and basic laboratory equipment. In addition, the paper describes some of the methods available for the characterization of peptide-based assemblies. These methods include electron and atomic force microscopy and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Moreover, the manuscript demonstrates the blending of peptides (coassembly) and the formation of a &#34;beads on a string&#34;-like structure by this process.9 The protocols presented here can be adapted to other classes of peptides or biological building blocks and can potentially lead to the discovery of new peptide-based structures and to better control of their assembly.

This paper describes the formation of highly ordered peptide-based structures by the spontaneous process of self-assembly. The method utilizes commercially available peptides and common lab equipment. This technique can be applied to a large variety of peptides and may lead to the discovery of new peptide-based assemblies.

Formazione di strutture biomolecolari ordinate dalla Self-assemblaggio di piccoli peptidi

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Ethylene Polymerizations Using Parallel Pressure Reactors and a Kinetic Analysis of Chain Transfer Polymerization

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel &#945;-diimine ethylene polymerization catalyst. Initial polymerizations with the catalyst lead to optimized reaction conditions, including catalyst concentration, ethylene pressure and reaction time. Using gas-uptake data for these reactions, a procedure to calculate the initial rate of propagation (kp) is presented. Using the optimized conditions, the ability of the nickel &#945;-diimine polymerization catalyst to undergo chain transfer with diethylzinc (ZnEt2) during ethylene polymerization was investigated. A procedure to assess the ability of the catalyst to undergo chain transfer (from molecular weight and 13C NMR data), calculate the degree of chain transfer, and calculate chain transfer rates (ke) is presented.

A protocol for the high-throughput analysis of polymerization catalyst, chain transfer polymerizations, polyethylene characterization, and reaction kinetic analysis is presented.

Polimerizzazione a etilene in reattori a pressione parallele e una analisi cinetica di polimerizzazione a catena Transfer

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel ...

One-pot Microwave-assisted Conversion of Anomeric Nitrate-esters to Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate glycosyl donor. Following azido-nitration of a glycal, the product 2-azido-1-nitrate ester can be hydrolyzed under microwave-assisted irradiation. This transformation is usually achieved using strongly nucleophilic reagents and extended reaction times. Microwave irradiation induces hydrolysis, in the absence of reagents, with short reaction times. Following denitration, the intermediate anomeric alcohol is converted, in the same pot, to the corresponding 2-azido-1-trichloroacetimidate.

A 2-azido-1-nitrate-ester can be converted to the corresponding 2-azido-1-trichloroacetimidate in a one-pot procedure. The goal of the manuscript is to demonstrate utility of the microwave reactor in carbohydrate synthesis.

One-pot assistita da microonde conversione di anomerica nitrato-esteri Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. However, the main issue limiting their applicability is their poor stability in humid conditions. The common methods to overcome this problem involve the formation of strong metal-linker bonds by using highly charged metals, which is limited to a number of structures, the introduction of alkylic groups to the framework by post-synthetic modification (PSM) or chemical vapour deposition (CVD) to enhance overall hydrophobicity of the framework. These last two usually provoke a drastic reduction of the porosity of the material. These strategies do not permit to exploit the properties of the MOF already available and it is imperative to find new methods to enhance the stability of MOFs in water while keeping their properties intact. Herein, we report a novel method to enhance the water stability of MOF crystals featuring Cu2(O2C)4&#160;paddle-wheel units, such as HKUST (where HKUST stands for Hong Kong University of Science &#38; Technology), with the catechols functionalized with alkyl and fluoro-alkyl chains. By taking advantage of the unsaturated metal sites and the catalytic catecholase-like activity of CuII ions, we are able to create robust hydrophobic coatings through the oxidation and subsequent polymerization of the catechol units on the surface of the crystals under anaerobic and water-free conditions without disrupting the underlying structure of the framework. This approach not only affords the material with improved water stability but also provides control over the function of the protective coating, which enables the development of functional coatings for the adsorption and separations of volatile organic compounds. We are confident that this approach could also be extended to other unstable MOFs featuring open metal sites.

Robust functional catechol coatings were produced in one step by direct reaction of the material known as HKUST with synthetic catechols under anaerobic conditions. The formation of homogeneous coatings surrounding the entire crystal is ascribed to the biomimetic catalytic activity of Cu(II) dimers on the external surface of the crystals.

Funzionalizzazione superficiale di Metal-Organic Frameworks per resistenza all'umidità migliorata

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Ridurre l'emissione di combustibile di salice a bassa temperatura a microonde assistito carbonizzazione Idrotermica

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Microwave-Assisted Preparation of 1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines

A synthetic process for the preparation of a variety of 1-aryl-1H-pyrazole-5-amines was developed. The microwave-mediated nature of this method makes it efficient in both time and resources and utilizes water as the solvent. 3-Aminocrotononitrile or an appropriate &#945;-cyanoketone is combined with an aryl hydrazine and dissolved in 1 M HCl. The mixture is then heated in a microwave reactor at 150 &#176;C, typically for 10-15 min. The product can be readily obtained by basifying the solution with 10% NaOH and isolating the desired compound with a simple vacuum filtration. The use of water as a solvent in this reaction lends to its ease and utility in production, and this method is easily reproducible with a variety of functional groups. Typical isolated yields range from 70-90%, and reactions can be performed on the milligram to gram scale with little to no change in observed yields. Some of the applications of these molecules and their derivatives include pesticides, anti-malarials, and chemotherapeutics, among many others.

Microwave-Assisted Preparation of 1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines

1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines are prepared from aryl hydrazines combined with either 3-aminocrotononitrile or an &#945;-cyanoketone in a 1 M HCl solution using a microwave reactor. Most reactions are done in 10-15 minutes and pure product can be obtained via vacuum filtration with typical isolated yields of 70-90%.

Preparazione a microonde di 1-Aryl-1H-pyrazole-5-ammine

A synthetic process for the preparation of a variety of 1-aryl-1H-pyrazole-5-amines was developed. The microwave-mediated nature of this method makes it ...

A Microwave-Assisted Direct Heteroarylation of Ketones Using Transition Metal Catalysis

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal catalysis, the literature on direct heteroarylation is scarce. The presence of heteroatoms such as nitrogen, sulfur and oxygen often make heteroarylation a challenging research field due to catalyst poisoning, product decomposition and the rest. This protocol details a highly efficient direct &#945;-C(sp3) heteroarylation of ketones under microwave irradiation. Key factors for successful heteroarylation include the use of XPhos Palladacycle Gen. 4 Catalyst, excess base to suppress side reactions and the high temperature and pressure achieved in a sealed reaction vial under microwave irradiation. The heteroarylation compounds prepared by this method were fully characterized by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR), carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C NMR) and high-resolution mass spectrometry (HRMS). This methodology has several advantages over literature precedents including broad substrate scope, rapid reaction time, greener procedure and operational simplicity by eliminating the preparation of intermediates such as silyl enol ether. Possible applications for this protocol include, but are not limited to, diversity-oriented synthesis for the discovery of biologically active small molecules, domino synthesis for the preparation of natural products and ligand development for new transition metal catalytic systems.

Heteroaryl compounds are important molecules utilized in organic synthesis, medicinal and biological chemistry. A microwave-assisted heteroarylation using palladium catalysis provides a rapid and efficient method to attach heteroaryl moieties directly to ketone substrates.

Un'eteroarylazione diretta a microonde di chetoni utilizzando la catalisi metallica di transizione

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal ...

Sintesi e caratterizzazione a microonde di nanofogli di idrossido di nichel

Effect of Microwave Synthesis Conditions on the Structure of Nickel Hydroxide Nanosheets

A protocol for rapid, microwave-assisted hydrothermal synthesis of nickel hydroxide nanosheets under mildly acidic conditions is presented, and the effect of reaction temperature and time on the material&#39;s structure is examined. All reaction conditions studied result in aggregates of layered &#945;-Ni(OH)2 nanosheets. The reaction temperature and time strongly influence the structure of the material and product yield. Synthesizing &#945;-Ni(OH)2 at higher temperatures increases the reaction yield, lowers the interlayer spacing, increases crystalline domain size, shifts the frequencies of interlayer anion vibrational modes, and lowers the pore diameter. Longer reaction times increase reaction yields and result in similar crystalline domain sizes. Monitoring the reaction pressure in situ shows that higher pressures are obtained at higher reaction temperatures. This microwave-assisted synthesis route provides a rapid, high-throughput, scalable process that can be applied to the synthesis and production of a variety of transition metal hydroxides used for numerous energy storage, catalysis, sensor, and other applications.

Autore in primo piano: Una sintesi idrotermale rapida e assistita da microonde di nanofogli di idrossido di nichel 

Nickel hydroxide nanosheets are synthesized by a microwave-assisted hydrothermal reaction. This protocol demonstrates that the reaction temperature and time used for microwave synthesis affects the reaction yield, crystal structure, and local coordination environment.

Effetto delle condizioni di sintesi a microonde sulla struttura dei nanofogli di idrossido di nichel

A protocol for rapid, microwave-assisted hydrothermal synthesis of nickel hydroxide nanosheets under mildly acidic conditions is presented, and the effect ...