Le nano capsule di conversione consentono la generazione spaziale precisa di fotoni ad alta energia da fotoni a bassa energia. La loro implementazione consente innovazioni in tecnologie come la stampa 3D volumetrica. Questo protocollo mostra la fabbricazione di nanocapsule incapsulate in silicone durevoli.
La nostra procedura è molto scalabile e evidenziamo i protocolli per la sintesi a due scale diverse. Inizia allestendo un vano portaoggetti con un'atmosfera inerte sotto l'illuminazione rossa. Per preparare la soluzione satura di questo sensibilizzante, aggiungere due millilitri di acido oleico al 99% a 20 milligrammi del sensibilizzante in una fiala con una barra di agitazione.
Coprire il flaconcino con un foglio per proteggerlo dalla luce ambientale. Quindi aggiungere due millilitri di acido oleico al 99% a 25 milligrammi di annichilatore in una fiala con una barra di mescolamento. Mescolare la miscela a 600 RPM a temperatura ambiente per almeno quattro ore.
Quindi, filtrare entrambe le soluzioni con un filtro a siringa in PTFE da 0,45 micrometri. Utilizzando una siringa, mescolare 0,7 millilitri della soluzione di negatore del filtro. 0,35 millilitri della soluzione sensibilizzante filtrata.
E 0,7 millilitri di acido oleico per preparare la soluzione di materiale di conversione. Successivamente, sotto l'illuminazione ambientale, aggiungere 200 millilitri di acqua deionizzata ultrapura in un pallone Erlenmeyer da 250 millilitri sigillato con un setto. Raffreddare il pallone in un bagno di ghiaccio per almeno un'ora fino a raggiungere circa cinque gradi Celsius.
E fissare il setto usando la pellicola sigillante. Immediatamente prima di preparare le nanocapsule, portare l'acqua refrigerata nel vano portaoggetti. Assicurarsi di tirare solo un leggero vuoto sull'anticamera quando si porta l'acqua tirando il 20% di vuoto in base alla misurazione del manometro dell'anticamera.
Dopo aver portato l'acqua nel vano portaoggetti, attivare immediatamente la funzione di spurgo del vano portaoggetti per bypassare la colonna. Garantire tutti i prodotti chimici e i materiali di consumo a portata di mano, comprese siringhe e aghi per l'erogazione di optus e tetraetilortosilicato. 10k mPEG-Saline e panno di nylon per la pulizia.
Collegare il frullatore e coprire le prese elettriche con un bidone di plastica o un panno di nylon. Versare con cura l'acqua nel frullatore. Aggiungere 1,45 millilitri della soluzione madre di materiale upconversion in una porzione con una siringa al centro dell'acqua del frullatore.
Fissare il coperchio e coprirlo con una salvietta di nylon. Frullare a 22.600 RPM per esattamente 60 secondi tenendo premuto il coperchio del frullatore per evitare piccole perdite. Trasferire l'emulsione in un matraccio inferiore rotondo da 500 millilitri.
Fissare il pallone a una piastra di agitazione con un morsetto. Aggiungere un mescolatore a forma di uovo e mescolare energicamente l'emulsione a 1200 giri / min. Utilizzando una siringa, aggiungere 0,75 millilitri di optus all'emulsione per generare una soluzione chiara di micelle.
Aggiungere quattro grammi di 10k mPEG-silano per prevenire l'aggregazione della capsula. Agitare il matraccio per assicurarsi che sia disperso. E mescolare a 1200 RPM per circa 10 minuti.
Dopo aver mescolato, aggiungere 15 millilitri di tetraetilortosilicato in una porzione usando una siringa da 20 millilitri. Aggiungere altri 15 millilitri in una porzione. Applicare il setto al matraccio e mescolare a 1200 RPM per 30 minuti.
Rimuovere il pallone e i rifiuti dal vano portaoggetti. Fissare il matraccio su una piastra di agitazione con un elemento riscaldante e collegare il matraccio ad una linea schlenk per mantenere la reazione ad una pressione costante sotto un gas inerte. Mescolare e riscaldare la reazione a 1200 RPM per 40 ore a 65 gradi Celsius.
Quindi, scollegare la reazione dalla linea di schlenk e aggiungere quattro grammi di 10k mPEG-silano. Ricollegare la reazione alla linea di schlenk. Mescolare e riscaldare la reazione per otto ore.
Dopo otto ore, spegnere il fuoco e lasciare raffreddare la reazione a temperatura ambiente mescolando a 1200 giri / min. Quindi, centrifugare la sospensione in provette da centrifuga a 8, 670 G per un'ora a 22 gradi Celsius. Scartare il pellet e conservare il surnatante contenente le nano capsule.
Anche in questo caso, centrifugare il surnatante per 14-16 ore. Scartare il surnatante e raccogliere il pellet contenente nanocapsule di upconversion. Utilizzando una pipetta, sciacquare accuratamente la superficie superiore del pellet della capsula nano due volte con 10 millilitri di acqua deionizzata ultrapura.
Con una spatola, trasferire la pasta di nanocapsule in flaconcini di scintillazione separati da 20 millilitri. E portare immediatamente le fiale nel vano portaoggetti e caratterizzare la preparazione della capsula nano. Collegare il mixer a vortice e impostare la velocità sull'impostazione massima a 3.200 giri / min.
Utilizzando una micropipetta, aggiungere 145 microlitri di soluzione madre di annichilatore sensibilizzante a 20 millilitri di acqua sparged. Fissare il coperchio con nastro isolante o pellicola a soffitto. Vortice la soluzione per sette minuti tenendo il flaconcino vicino alla base.
Fissare il flaconcino su una piastra di agitazione e mescolare l'emulsione a 1.200 RPM con un agitatore a forma di ottagono. Utilizzando una micropipetta, aggiungere 75 microlitri di optus per generare una soluzione chiara di micelle. Quindi, aggiungi immediatamente 400 milligrammi di 10k mPEG-Silano.
Agitare il flaconcino per miscelare ufficialmente la reazione e riportare il flaconcino nella piastra di agitazione. Utilizzando una siringa, aggiungere tre millilitri di tetraetilortosilicato mentre la reazione viene agitata a 1200 giri / min. Agitare il flaconcino e quindi agitare la reazione a 1200 RPM fino a quando non viene rimosso dal vano portaoggetti.
Sigillare il flaconcino con nastro isolante o pellicola sigillante e rimuovere il flaconcino dal vano portaoggetti. Riscaldare la soluzione a 65 gradi Celsius mescolandola a 1200 RPM per 40 ore. Quindi, aggiungere 400 milligrammi di 10k mPEG-silano e mescolare la reazione per otto ore.
Un'immagine al microscopio elettronico a scansione della nanocapsula di conversione ottenuta utilizzando questo protocollo, ha mostrato nanocapsule monodisperse con un diametro di circa 50 nanometri. Sotto l'ultra alto vuoto necessario per questa misurazione, le nanocapsule si fondono dopo circa 30 minuti. Come si vede dalle tracce di diffusione dinamica della luce, diametri simili delle nanocapsule di conversione possono essere generati da protocolli su larga scala o su piccola scala.
Con un diametro idrodinamico medio di 75 nanometri per il lotto grande e 66 nanometri per il lotto piccolo. La caratterizzazione ottica ha mostrato che su una radiazione con un laser a 635 nanometri era presente l'emissione di conversione dell'antrosina. Significa che il guscio di silice è rimasto intatto nelle nano capsule.
Ci sono piccoli dettagli che possono fare una grande differenza nelle prestazioni della nanocapsula. Fai attenzione a proteggere la reazione dall'ossigeno ambientale e aggiungi il volume corretto di test dell'app. I ricercatori sono in grado di massimizzare le prestazioni di upconversion utilizzandole in nanocapsule analoghe.
Inoltre, utilizzando questa tecnica i ricercatori possono realizzare nanocapsule da incorporare in una resina di stampa 3D guidata dalla luce.
