Name: facile preparation of internally self-assembled lipid particles stabilized by carbon nanotubes
Uploaded: 2016-02-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 47 s
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우리는이 프로젝트의 그의 이전 작업 라만 실험 씨 닉 수척와 지원, 스트래스 클라이드 대학에서 지금, 글래스고을 박사 매튜 J. 베이커에게 감사의 말씀을 전합니다.

주의 :이 작업에 사용 된 탄소 나노 튜브는 대량 대응에 비해 추가적인 위험을 가질 수있는 나노 입자 형태이다. 흑연의 흡입, 천연 및 합성 모두, 석탄 노동자의 진폐증과 유사한 진폐증 (62)가 발생할 수 있습니다. 또한, 탄소 나노 튜브 63-68의 흡입과 관련된 급성 및 만성 독성 탄소 기반 나노 구조의 독성과 기존 연구의 일부에 관한 우려가 제안되고있다. 따라서, 미세 CNT 분말의 흡입을 피하고 신중을 처리합니다. 흡입 한 경우 신선한 공기가있는 곳으로 이동합니다. 호흡이 곤란하면, 순수한 산소를 대신 사용하고 진찰을 받으십시오. 탄소 나노 튜브의 솔루션 / 분산 제형은 오히려 처리 할 안전합니다. 주의 : 지질이 연구에 사용 된 계면 활성제는 식품 등급 재료 및 일반적으로 이렇게 위험하지 않은,하지만 그들은 매우 가연성 또한 눈 및 피부를 자극하고있다. 따라서, 이러한 욕실의 사용으로 모든 적절한 안전 관행을 사용하십시오공학에있어 컨트롤 (흄 후드) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 실험실 코트, 전체 길이 바지, 폐쇄 발가락 신발) 처리 또는 준비 나노 입자 샘플. 피부 나 눈, 적어도 15 분 즉시 다량의 물로 피부 나 눈에 접촉 한 경우. 필요한 경우 의사의 진단을받을 것. 지질 / 물 대량 페이즈 1. 준비 주의 : 4 ° C에서 냉장고에 지질을 저장합니다. 순수 학년 지질는 냉장고에 보관해야합니다 (-20 ° C). 전체 재고 및 취급의 편의의 오염을 방지하기 위해 작은 유리 바이알로 나누어지는. 탄소 나노 튜브 및 계면 활성제를 포함하는 다른 화학 물질은 실온에서 저장하지만 직사광선을 유지 할 수 있습니다. <ol><li> 즉 지질을 유지 Dimodan U (DU) 및 결로 현상을 방지하기 위해 병 / 병 뚜껑을 개봉하기 전에 15 ~ 20 분 동안 RT에서 피탄 트리 올 (PT). (참고 : DU는 96 % 모노 글리세 라이드 및 증류를 포함하는 글리세 라이드이고나머지는 디 글리세 라이드 및 유리 지방산이다. 뒤의 두 가지 주요 모노 글리세 라이드 성분은 놀레 (62 %)과 올레산 (25 %)입니다. 따라서 DU의 소수성 부분은 주로 다음과 정확한 조성있는 C18 체인 (91 %)을 포함, C18 : 2 (61.9 %), C18 : 1 (24.9 %), 및 C18 : 0 (4.2 %), C18는 18C-체인 및 콜론 다음 수를 나타내는 C = C 결합의 수를 나타냅니다. PT는 3,7,11,15 테트라 메틸 -1,2,3- hexadecanetriol 광학 이성질체의 혼합물이다. 그것은 에스테르 작용기를 포함하지만, 트라이 하이드 록시 헤드 그룹 매우 분기 phytanyl 꼬리로 구성하지 않습니다. DU와 PT 모두는 안정화 지질 입자 13, 45)의 코어의 경우와 여분의 수분의 존재하에 입방 상을 형성한다. </li><li> 온수 욕조 또는 60 ° C 이상으로 유지 비이커 함유 물 튜브 바꾸어 지질 용융 (교반기 가열 : 230 V, 50 Hz에서 630 W 또는 유사한 비이커에 물을 가열하는데 사용되는). </li><li> 대안 열교환 튜브 히터 블록을 사용하여. 온도 구배 및 후속 지질 분해를 방지하기 위하여, 핫 플레이트 상에 직접 튜브를 함유하는 지질을 가열하지 않는다. </li><li> 라텍스 전구 유리 파스퇴르 피펫을 사용하여, (코니 스냅 캡 1.5 mL를) 미리 칭량 microcentrifuge 관에서 용융 리피드 500 밀리그램을 단다. </li><li> 상기 마이크로 원심 튜브에 초순수 500 ㎖ (물의 비저항 = 18.2 MΩ · cm)을 추가한다. </li><li> 작은 (주문 제작) 주걱을 사용하여 15 분 동안 수동으로 구성 요소를 섞는다. 플라이어를 사용하여 주사기 바늘 (0.9 mm X 40mm 캐 뉼러 길이)의 날카로운 끝을 평평하게하여 이러한 주걱을 확인합니다. </li><li> 원심 2,000 × g으로의 속도에서 10 분 동안 지질 / 물 혼합물을 포함한다. 다음 다시 24 시간 동안 평형을 10 분 동안 혼합물을 수동으로 교반한다. 샘플을 특성화하기 전에 5 분을 교반 한 다음 실온에서 그들을 둡니다. </li><li> 튜브 전체에 걸쳐 평형 지질상의 형성을 위해 약 10 냉동 - 해동 사이클을 수행 INTE<html> rmittently 상기 정의 된 바와 같은 원심 분리 단계를 수행한다. 두 DU 및 PT 형태 고점도 벌크 지질 상 어려운 수동 (도 1)을 처리 할 수있다. 참고 한 벌크 지질 상에 나노 구조 동작 (격자 형 자기 조립 치수) 분산 입자의 비교하고자 및 / 또는 확인을 대조군으로 사용한다면 상기 프로토콜 (섹션 1)에만 필요 원래 나노 구조의 유지. </li></ol><img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53489/53489fig1.jpg" /> 다른 CNT-안정제, 즉 SWCNT를 사용하여 높은 에너지 입력 (초음파) 등을 사용하여 점성이 높은 지질 단계에서 유체 일관성 O / W 입자 유화 그림 1. 준비 MWCNT-OH, MWCNT-COOH (참조에서 재생 그림 [50] ) 화학의 왕립 학회의 허가와 함께._upload / 53489 / 53489fig1large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 지질 입자 안정화 계면 활성제 2. 준비 <ol><li> 물 (w / w) 계면 활성제 (플루로 닉 F127) 솔루션을 0.2 %를 준비합니다. <ol><li> (자기 교반 막대를 사용하여 자성 판에) 20 ~ 30 분 정도 교반 한 100 mL의 초순수에 계면 활성제 (백색 솜털 분말) 200 mg을 용해. 플루로 닉 F127은 비이 온성 계면 활성제이며, 일반적으로 에멀젼 안정 화제로서 사용된다. 이 PEO 99 -PPO -PEO 67 99 트리 블록 공중 합체이며, 따라서, 물에 용해하는 시간이 오래 걸린다. </li></ol></li><li> 유리 바이알에 (박 지어 요소 캡, 20 ㎖ 장착 섬광 소다 석회)을 (파스퇴르 유리 피펫을 사용하여) 용융 DU 또는 PT 500 mg을 추가합니다. </li><li> 0.2 % F127 용액 9.5 g을 추가합니다. </li><li> 프로브 초음파 기계에서 단단히 레토르트에 유리 병이 턱 스탠드 클램프 (레토르트가 함께 한 설정이 초음파에 의해 발생 된 진동을 견딜 수 있도록, 클램프베이스로드, 고무 (3) 턱 bosshead)를 스탠드. </li><li> 셀 초음파 처리기에 연결된 고체 티탄 합금 프로브 (직경 13mm X 139mm 길이)를 삽입한다. 의 측면과 하단은 프로브에 접촉되지 않도록 유리 병의 높이와 위치를 조정합니다. 탐침과 유리 바이알의 저부 사이 0.5 cm의 거리가 양호한 결과를 준다. </li><li> 전력 (최대) 35 %에서 1 초의 지연 시간에 의해 매개되는 1 초 펄스 모드에서 펄스를 10 분 동안 혼합물을 초음파 처리. 유리 병으로 인해 초음파 처리시 발생하는 열에 매우 뜨거워집니다. 따라서, 클램프를 이륙하기 전에 실온으로 냉각 할 수 있습니다. </li><li> 최소 24 시간 전에 추가 사용에 대한 RT에서 우유 형성 분산을 저장합니다. 이 상분리에 대해 안정성을 확보하는 것이다. 참고 : 종이 타월로, 아세톤으로 건조를 청소하기 전에 프로브를 사용 후, 다음 초순수로 헹구어한 번 더 그것을 건조 거라고. </li></ol> 물에서 순수한 탄소 나노 튜브의 분산 3. 준비 <ol><li> 두 개의 비커에서 색 검은 색 둘 MWCNT-OH 및 MWCNT-COOH 가루 4 ㎎,에 무게. </li><li> 각 비커에 500 ML의 초순수를 추가합니다. 전력 (최대) 40 %에서 연속 펄스 모드에서 2 분 동안 초음파 처리 혼합물을 초음파 프로브를 사용. MWCNT 분산의 결과 농도는 8 μg의 / ㎖ (원액)입니다. </li><li> 6.25, 5, 4, 2 μg의가 / ㎖ MWCNT 분산을 달성하기 초순수 적당량으로 MWCNT 원액을 희석. </li><li> 전술 한 바와 같이 이러한 분산 (3.2 참조) 초음파 처리. </li><li> 마찬가지로, 6 μg의 / ㎖ SWCNT의 분산 (원액)를 만들기 위해 500ml의 초순수에 분말 SWCNT의 3 밀리그램 (색상 블랙)을 분산. </li><li> SWCNT 원액을 희석 (3.2 참조) 전술 한 바와 같이, 0.5, 0.4, 0.3125, 0.2 μg의 / ㎖ SWCNT의 분산 외장 물감을 구하도록 초음파 처리rsions. 참고 : 모든 분산은 약 30 분 동안 분명 그 후 탄소 나노 튜브는 하단에 정착하기 시작합니다. </li></ol> CNT-안정화 된 나노 구조 지질 입자 4. 준비 (그림 1) <ol><li> 유리 병에 용융 DU 500 mg의 무게가 나간다. </li><li> 유리 병에 6 μg의 / ㎖의 SWCNT의 분산의 9.5 ML을 추가합니다. </li><li> 순수 CNT 분산액 (3.2 참조)를 만드는 데 사용 된 것과 동일한 파라미터를 이용하여 CNT-DU 혼합물을 초음파 처리. RT로 냉각되면, 보존 내부적으로 자기 조립 나노 구조를 가진 탄소 나노 튜브 안정화 지질 입자는 준비가 될 것입니다. </li><li> 유사한 방식으로, 0.4 μg의 / ㎖ 및 0.2 μg의 / ㎖ SWCNT 분산액을 이용하여 지질 입자를 준비한다. </li><li> MWCNT-OH 및 MWCNT-COOH를 사용하지만 서로 다른 농도, CNT, 즉 8, 4, 2 μg의 / ㎖를 사용하여 지질 입자를 만들기 위해 프로토콜 4.4에 4.1을 따릅니다. </li><li> 마찬가지로, 4 μg의 / ㎖ MWCNT-OH와 MWCNT를 사용하여 세 가지 CNT-PT 분산을 준비-COOH뿐만 아니라 0.4 μg의 / ㎖의 SWCNT. CNT-PT 분산이 적은 전력 (최대 35 %)하지만 연속 펄스 모드에서 긴 시간 (15 분)가 필요합니다. RT에 분산 쿨하고 특성화하기 전에 24 시간 동안 그들을 둡니다. 주 : 초음파 매개 변수 (DU 여기 PT에 관해서는) 다른 조성에 대해 서로 다른 지질 다를 수 있습니다; 이들은 잘 분산 안정화를 달성하기 위해 최적화 될 필요가있다. </li></ol> 5. CNT 안정화 된 지질 분산액의 안정성을 모니터링 <ol><li> 육안 관찰에 의한 분산의 안정성을 모니터 : 분산이 불안정 할 경우 확인하거나 덩어리가 분산 형성 한 경우. </li><li> 정기적으로 (디지털 카메라) 사진을 찍어. 예를 들어, 요구 사항에 따라 한 달에 마지막으로 한 번 다음 일주일 동안 매일 다음 2 주 동안 일주일에 한 번 다음, 첫 주에 매일 분산의 사진을 촬영합니다. </li></ol>

우리는 공개 할게 없다.

지질 입자의 안정화 세 개의 다른 탄소 나노 튜브는 지질 분산액을 안정화하기 위해 사용된다; 두은 다층 및 -OH 및 -COOH 그룹을 사용하여 작용 화하고, 하나의 벽과 (원시) 비 - 작용 싱글. MWCNT-COOH : (지름 × 길이)는 다음과 같이 탄소 나노 튜브의 크기 변화 9.5 nm의 X 1.5 μm의; MWCNT-OH : 8-15 나노 미터 × 50 μm의; SWCNT : X 1-3 μm의 1-2 나노 미터. 탄소 나노 튜브 분말은 초 초음파 프로브에...

지난 몇 년 동안, 나노 기술, 특히 암 1과 악명 높은 질병에 대처하기 위해 의학의 임상 개발 분야의 강력한 도구로 떠오르고있다. 이러한 맥락에서, 광범위하게 같은 약물, 단백질, 핵산, 유전자 진단 이미징 에이전트 1-4와 같은 다양한 활성 생체 분자의 전달 수단으로 탐구되는 나노 크기 &lt;1000와 나노 구조. 이 생체 분자 중 하나 나노 입자 내에 캡슐화 또는 나노 입자의 표면에 결합 및 pH와 온도 5, 6 등의 트리거로 작용 부위에 출시된다. 크기가 매우 작지만, 이러한 나노 입자의 표면적이 큰 활성 생체 분자의 표적 전달을위한 매우 유리한 것으로 증명한다. 입자 크기 및 생체 적합성을 통해 제어 치료 효능, 따라서 나노 입자 7,8의 적용을 최적화하기 위해 가장 중요하다.지질 9-13, 폴리머 14, 15, 16, 17 금속과 탄소 나노 튜브 (18, 19)는 일반적으로 다양한 생물 의학 및 제약 응용 프로그램에 대한 nanocarriers로 사용되어왔다. 또한, 지질 자기 조립 나노 구조를 기반으로 nanocarrier 응용 프로그램은 식품 및 화장품 산업 (20, 21)를 포함하여 많은 다른 분야에서 다양한 의미를 가지고있다. 예를 들어, 디저트 (24)에, 예를 들면 식품 안정제, 단백질 결정화 22, 생체 분자 (23)의 분리에 사용 된, 이러한 영양소, 맛과 향기 25-31 활성 분자의 전달에있다. 자기 조립 지질 나노 구조는 제어 및 타겟팅 방식 32-38에 생물 분자를 방출 할 수있는 능력을 가지고 있지 그러나 또한 화학적 및 효소 적 분해 (39, 40)에서 상기 기능성 분자를 보호 할 수있다. 평면 유체 이중층은 대부분의 통신은 있지만물의 존재 하에서 양친 매성 지질 분자에 의해 형성된 나노 구조체, 예컨대 육각형과 같은 다른 입방 구조는 일반적 20,41,42 관찰된다. 형성된 나노 구조물의 종류 지질 &#39;모양 분자 구조 물 지질 조성뿐만 아니라, 온도 및 압력에서 43 등을 채용 물리 화학적 조건에 의존한다. 비평 지질 나노 구조물의 적용, 특히 그 위상의 차 때문에 높은 점도 불균일 도메인 일관성 제한된다. 이러한 문제는 수 중유 (O / W) 마이크론 또는 서브 마이크론 크기의 지질 입자를 포함하는 에멀젼을 형성하기 위해 과량의 물에서 지질 나노 분산에 의해 극복된다. 분산 입자 내부 원래 지질 자기 조립 구조를 유지하면서 이러한 방식으로, 낮은 점도의 적합한 제품을 제조 할 수있다. ISAsomes 44 약칭이 내부 자기 조립 입자의 형성 ( </sup&gt; 예를 들면, 입방 상 육각형 단계에서 hexosomes)로부터 cubosomes 흔히 고 에너지 입력 단계와 계면 활성제 나 고분자 등의 안정제의 첨가의 조합을 필요로한다. 이러한 방향의 최근 연구는 실리카 나노 입자 (46), 적절히 피커링 51 Ramsden-피커링 에멀젼 52 되나 상기 에멀젼의 안정화를위한 47-49 점토 및 탄소 나노 튜브 (50)을 포함하는 다양한 고체 입자 (45)의 적용을 예시한다. 최근, 카본 등의 단층 카본 나노 튜브 (단일 벽 탄소 나노 튜브)와 같은 나노 구조를 기반으로 다중 벽 탄소 나노 튜브 (다중 벽 탄소 나노 튜브) 및 풀러린 (53, 54)은 새로운 생체 재료로서 주목을 받고있다. 주요 관심사는 독성 55-58, 물 불용성 59 따라서 자신의 생체 적합성 (56)이다. 이러한 문제를 해결하기위한 효과적인 방법은 표면 함수지질 비 독성 및 생체 분자를 사용 세계화가. 물의 존재하에 지질 지질 친수성 헤드 기 (60, 61)는 물에 용해성 또는 분산을 돕는 반면, 탄소 나노 튜브의 표면이 소수성, 극성 수성 매질로부터 보호되는 방법으로 탄소 나노 튜브와 상호 작용한다. 지질 따라서 그들의 장식 적으로 탄소 나노 튜브의 생체 내 독성을 감소시켜야 세포 소기관뿐만 아니라 음식 재료의 적분 성분이다. 탄소 나노 튜브 (18, 19) 및 지질 나노 9-13에 독립적 기반의 바이오 메디컬 응용 프로그램은 광범위한 개발하지만 두 속성을 결합하는 응용 프로그램은 아직 잘 탐험되지 않습니다. 이 작품에서 우리는 지질의 두 가지 유형 및 다중 벽 탄소 나노 튜브는 하이드 록실 및 카르 복실 그룹으로 작용 반면 단일 벽 탄소 나노 튜브는 자연 그대로의 형태로되어있는 탄소 나노 튜브의 세 가지 유형을 사용합니다. 우리는 그의 분산액을 제조하는 탄소 나노 튜브의 매우 낮은 농도를 사용했다안정성은 여러 가지 요인 예를 들어, 지질의 종류, CNT의 유형, CNT 사용에뿐만 아니라 전력 및 기간 등 사용되는 초음파 매개 변수에 대한 지질의 비율에 따라 달라집니다. 이 비디오 프로토콜은 역학적으로 다양한 CNT-안정제를 사용하여 지질 나노 입자를 안정화하는 방법의 기술적 인 세부 사항을 제공합니다.

<table><tbody><tr><td>Dimodan U</td><td>Danisco</td><td>15312</td><td>Store at 4&amp;nbsp;&amp;deg;C. Non-hazardous. Irritant to eyes and skin.</td></tr><tr><td>Phytantriol (&gt; 95%, GC)</td><td>TCI Europe N.V.</td><td>P1674</td><td>Store at 4&amp;nbsp;&amp;deg;C. Non-hazardous. Irritant to eyes and skin.</td></tr><tr><td>Single walled Carbon Nanotubes (90%)</td><td>Nanostructured &amp;amp; Amorphous Materials, Inc.&amp;nbsp;</td><td>1246YJS</td><td>Store at room temperature. Away from direct light. Irritating to eyes, skin and respiratory system.</td></tr><tr><td>Multi-walled carboxylic acid functionalized Carbon Nanotubes (&gt;&amp;nbsp;80% Caron basis, &gt;&amp;nbsp;8% carboxylic acid functionalized)</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC&amp;nbsp;</td><td>755125</td><td>Store at room temperature. Away from direct light. Causes serious eye irritation. May cause respiratory irritation.</td></tr><tr><td>Graphitized Multi-walled hydroxy functionalized Carbon Nanotubes (99.9%)</td><td>Nanostructured &amp;amp; Amorphous Materials, Inc. (NanoAmor)&amp;nbsp;</td><td>1224YJF</td><td>Store at room temperature. Away from direct light. Irritating to eyes, skin and respiratory system.</td></tr><tr><td>Pluronic F127</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC&amp;nbsp;</td><td>P2443</td><td>BioReagent, suitable for cell culture. Not a hazardous substance or mixture. Store at room temperature.</td></tr><tr><td>Acetone (99.5%)</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>10134100</td><td>Highly flammable liquid. Causes serious eye irritation. May cause drowsiness or dizziness.</td></tr><tr><td>Jars with loose, enfolding lids (375&amp;nbsp;ml)</td><td>VWR International Ltd</td><td>216-3308</td><td></td></tr><tr><td>Beaker, 1,000 ml</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>12942161</td><td>heavy duty, low form, with spout and graduations</td></tr><tr><td>Pasteur glass pipette (150 mm length) with latex bulb</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>10006021</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifuge tube conical snap cap 1.5&amp;nbsp;ml</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>11558232</td><td></td></tr><tr><td>Spatula</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>11352204</td><td></td></tr><tr><td>Heating magnetic stirrer</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>11715704</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic stirrer bars (cylindrical, opaque PTFE, 30&amp;nbsp;mm x 7&amp;nbsp;mm (l x diameter))</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>10011792</td><td></td></tr><tr><td>Needle (0.9 mm x 40&amp;nbsp;mm cannula length)</td><td>Terumo UK Ltd</td><td>MN-2038MQ</td><td></td></tr><tr><td>Retort Stand Set - With stand, clamp, base, rod, rubber 3 jaw and bosshead</td><td>Camlab Ltd, UK</td><td>1177157</td><td></td></tr><tr><td>Millipore water equipment</td><td>Barnstead Nanopure, Thermoscientific, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Progen Genfuge 24D Digital Microcentrifuge</td><td>Progen Scientific</td><td>C-2400</td><td></td></tr><tr><td>Probe ultra-sonicator, with 13 mm&amp;nbsp;</td><td>SONICS, Vibracell,&amp;nbsp; USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5 MP camera with auto-focus and LED flash</td><td>Samsung Galaxy Fame Mobile camera</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Raman Spectrometer</td><td>Horiba Jobin-Yvon LabRAM HR800 spectrometer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mastersizer 3000</td><td>&amp;nbsp;Malvern Instruments Ltd, Malvern, United Kingdom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Small angle X-ray scattering (SAXS)</td><td>SAXSpace camera (Anton Paar, Graz, Austria), X-ray generating equipment (ISO-DEBYEFLEX3003, GE Inspection Technologies GmbH), closed water circuit (Chilly 35, HYFRA, Germany).&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

facile preparation of internally self-assembled lipid particles stabilized by carbon nanotubes

우리는 탄소 나노 튜브 (CNT)에 의해 안정화 된 지질 나노 입자를 제조하기 용이 한 방법을 제시한다. 벽이 단일 (원시) 및 다층 (관능 화) 탄소 나노 튜브는 피커링 형 중유 (O / W) 에멀젼을 제조하기 위해 안정 화제로서 사용된다. 지질 즉, Dimodan U와 피탄 트리 올 과잉 물에 이연 속성 입방 Pn3m 단계로 자기 조립 유화제로 사용된다. 이 점성이 높은 단계는 기존의 계면 활성제 안정제 또는 탄소 나노 튜브 여기에 완료로의 존재 프로브 초음파를 사용하여 작은 입자로 분열된다. 먼저, 탄소 나노 튜브 (분말 형태)을 최종 에멀젼을 형성하도록 용융 된 지질과 상기 초음파 처리 한 다음 물에 분산된다. 이 과정에서 CNT를 차례로 개월간 안정 입자상 에멀젼을 형성 지질 소적을 둘러싸 추정되는 지질 분자로 코팅하자. CNT 안정화 된 지질 나노 입자의 평균 크기는 서브 마이크론 (R)에입자와 잘 비교 플랜지는, 기존의 계면 활성제를 사용하여 안정화. 순수한 지질 상 (벌크 상태)에 비해 소각 X 선 산란 데이터 CNT 안정화 된 지질 분산액 원래 Pn3m 입방상의 보유를 확인한다. 블루 시프트 및 특성 G 및 라만 분광법으로 탄소 나노 튜브의 관찰 G &#39;밴드의 강도의 저하가 CNT 표면 및 지질 분자 사이의 상호 작용을 특성화. 이러한 결과는 탄소 나노 튜브와 지질 간의 상호 작용은 수용액에서의 상호 안정화를위한 책임이 있음을 시사한다. 안정화를 위해 사용되는 탄소 나노 튜브의 농도가 매우 낮은 지질 분자는 탄소 나노 튜브를 작용 화 할 수있는 바와 같이, 탄소 나노 튜브의 독성 생체 적합성을 크게 개선하면서 크지 않을 것으로 예상된다. 따라서, 본 방법은 m의 배달 nanocarrier 하이브리드 시스템을 개발하기위한, 예를 들면, 다양한 생물 의학 응용에 큰 잠재력을 발견ultiple 병용 요법 또는 polytherapy에서와 같은 기능 분자.

다음 결과 분산액) 안정성, 지질 입자 b) 크기 분포, 자기 조립 및 D의 C) 타입) 탄소 나노 튜브의 지질 코팅 증거를 나타낸다. 분산의 안정성 (그림 2) 자동 초점과 LED 플래시와 5 MP 카메라를 사용하여 측정 하였다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53489/53489fig2.jpg" /> 도 2는 안정적인 에멀션 만 특정 영...

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Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes

We report on a smart application of carbon nanotubes for kinetic stabilization of lipid particles that contain self-assembled nanostructures in their cores. The preparation of lipid particles requires rather low concentrations of carbon nanotubes permitting their use in biomedical applications such as drug delivery.

탄소 나노 튜브에 의해 안정화 내부 자기 조립 된 지질 입자의 용이 한 제조

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

9.6K 조회수.  University of Central Lancashire. We report on a smart application of carbon nanotubes for kinetic stabilization of lipid particles that contain self-assembled nanostructures in their cores. The preparation of lipid particles requires rather low concentrations of carbon nanotubes permitting their use in biomedical applications such as drug delivery.

비디오: Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes

A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and scalable technique efficiently functionalizes metallic nanoparticles with thiol-ligands in a miscible water/organic solvent mixture allowing for rapid grafting of thiol groups onto the gold nanoparticle surface. The hydrophobic ligands on the nanoparticles then quickly phase separate the nanoparticles from the aqueous based suspension and confine them to the air-fluid interface. This drives the ligand-capped nanoparticles to form monolayer domains at the air-fluid interface.&#160; The use of water-miscible organic solvents is important as it enables the transport of the nanoparticles from the interface onto template-free substrates.&#160; The flow is mediated by a surface tension gradient3,4 and creates macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle-ligand films.&#160; This self-assembly technique may be generalized to include the use of particles of different compositions, size, and shape and may lead to an efficient assembly method to produce low-cost, macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle films for wide-spread applications.

A simple, robust and scalable technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates is described in this protocol.

템플릿이없는 기판에 육안 나노 입자 - 리간드 단층 필름을 기능화 및 자기 조립 기술

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and ...

연구

화학

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

실내 온도에서 탄소 나노 시트의 제조

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous solution. In a carbon nanotube/PEO105-PPO70-PEO105 (poloxamer 407) aqueous solution, the amphiphilic poloxamer 407 adsorbs onto the carbon nanotube surfaces and self-assembles into continuous layers, driven by intermolecular interactions between constituent molecules. The addition of 5-methylsalicylic acid changes the self-assembled structure from spherical-micellar to a cylindrical morphology. The fabricated poloxamer 407/carbon nanotube hybrid particles exhibit thermo-responsive structural features so that the density and thickness of poloxamer 407 layers are also reversibly controllable by varying temperature. The detailed structural properties of the poloxamer 407/carbon nanotube particles in suspension can be characterized by small-angle neutron scattering experiments and model fit analyses. The distinct curve shapes of the scattering intensities depending on temperature control or addition of aromatic additives are well described by a modified core-shell cylinder model consisting of a carbon nanotube core cylinder, a hydrophobic shell, and a hydrated polymer layer. This method can provide a simple but efficient way for the fabrication and in-situ characterization of carbon nanotube-based nano particles with a structure-tunable encapsulation.

A method for the functionalization of carbon nanotubes with structure-tunable polymeric encapsulation layers and structural characterization using small-angle neutron scattering is presented.

작은 각도 중성자 산란에 의한 열 가역적 블록 공중 합체 및 특성 단일 벽 탄소 나노 튜브의 기능화

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

In Vitro Reconstitution of Self-Organizing Protein Patterns on Supported Lipid Bilayers

Many aspects of the fundamental spatiotemporal organization of cells are governed by reaction-diffusion type systems. In vitro reconstitution of such systems allows for detailed studies of their underlying mechanisms which would not be feasible in vivo. Here, we provide a protocol for the in vitro reconstitution of the MinCDE system of Escherichia coli, which positions the cell division septum in the cell middle. The assay is designed to supply only the components necessary for self-organization, namely a membrane, the two proteins MinD and MinE and energy in the form of ATP. We therefore fabricate an open reaction chamber on a coverslip, on which a supported lipid bilayer is formed. The open design of the chamber allows for optimal preparation of the lipid bilayer and controlled manipulation of the bulk content. The two proteins, MinD and MinE, as well as ATP, are then added into the bulk volume above the membrane. Imaging is possible by many optical microscopies, as the design supports confocal, wide-field and TIRF microscopy alike. In a variation of the protocol, the lipid bilayer is formed on a patterned support, on cell-shaped PDMS microstructures, instead of glass. Lowering the bulk solution to the rim of these compartments encloses the reaction in a smaller compartment and provides boundaries that allow mimicking of in vivo oscillatory behavior. Taken together, we describe protocols to reconstitute the MinCDE system both with and without spatial confinement, allowing researchers to precisely control all aspects influencing pattern formation, such as concentration ranges and addition of other factors or proteins, and to systematically increase system complexity in a relatively simple experimental setup.

In Vitro Reconstitution of Self-Organizing Protein Patterns on Supported Lipid Bilayers

We provide a protocol for in vitro self-organization assays of MinD and MinE on a supported lipid bilayer in an open chamber. Additionally, we describe how to enclose the assay in lipid-clad PDMS microcompartments to mimic in vivo conditions by reaction confinement.

생체 외에서 자가 지원된 지질 Bilayers에 단백질 패턴 구성의 재구성

Many aspects of the fundamental spatiotemporal organization of cells are governed by reaction-diffusion type systems. In vitro reconstitution of such ...

생화학

Formation of Biomembrane Microarrays with a Squeegee-based Assembly Method

Lipid bilayer membranes form the plasma membranes of cells and define the boundaries of subcellular organelles. In nature, these membranes are heterogeneous mixtures of many types of lipids, contain membrane-bound proteins and are decorated with carbohydrates. In some experiments, it is desirable to decouple the biophysical or biochemical properties of the lipid bilayer from those of the natural membrane. Such cases call for the use of model systems such as giant vesicles, liposomes or supported lipid bilayers (SLBs). Arrays of SLBs are particularly attractive for sensing applications and mimicking cell-cell interactions. Here we describe a new method for forming SLB arrays. Submicron-diameter SiO2 beads are first coated with lipid bilayers to form spherical SLBs (SSLBs). The beads are then deposited into an array of micro-fabricated submicron-diameter microwells. The preparation technique uses a "squeegee" to clean the substrate surface, while leaving behind SSLBs that have settled into microwells. This method requires no chemical modification of the microwell substrate, nor any particular targeting ligands on the SSLB. Microwells are occupied by single beads because the well diameter is tuned to be just larger than the bead diameter. Typically, more 75% of the wells are occupied, while the rest remain empty. In buffer SSLB arrays display long-term stability of greater than one week. Multiple types of SSLBs can be placed in a single array by serial deposition, and the arrays can be used for sensing, which we demonstrate by characterizing the interaction of cholera toxin with ganglioside GM1. We also show that phospholipid vesicles without the bead supports and biomembranes from cellular sources can be arrayed with the same method and cell-specific membrane lipids can be identified.

Supported lipid bilayers and natural membrane particles are convenient systems that can approximate the properties of cell membranes and be incorporated in a variety of analytical strategies. Here we demonstrate a method for preparing microarrays composed of supported lipid bilayer-coated SiO2 beads, phospholipid vesicles or natural membrane particles.

스퀴지 기반의 조립 방법과 생체막 마이크로 어레이의 형성

Lipid bilayer membranes form the plasma membranes of cells and define the boundaries of subcellular organelles. In nature, these membranes are ...

생체공학

Self-Assembly of Hybrid Lipid Membranes Doped with Hydrophobic Organic Molecules at the Water/Air Interface

Because of their unique properties, including an ultrathin thickness (3-4 nm), ultrahigh resistivity, fluidity and self-assembly ability, lipid bilayers can be readily functionalized and have been used in various applications such as bio-sensors and bio-devices. In this study, we introduced a planar organic molecule: copper (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) to dope lipid membranes. The CuPc/lipid hybrid membrane forms at the water/air interface by self-assembly. In this membrane, the hydrophobic CuPc molecules are located between the hydrophobic tails of lipid molecules, forming a lipid/CuPc/lipid sandwich structure. Interestingly, an air-stable hybrid lipid bilayer can be readily formed by transferring the hybrid membrane onto a Si substrate. We report a straightforward method for incorporating nanomaterials into a lipid bilayer system, which represents a new methodology for the fabrication of biosensors and biodevices.

We report a protocol for producing a hybrid lipid membrane at the water/air interface by doping the lipid bilayer with copper (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) molecules. The resulting hybrid lipid membrane has a lipid/CuPc/lipid sandwich structure. This protocol can also be applied to the formation of other functional nanomaterials.

물/공기 인터페이스에서 소수성 유기 분자와 함께 도핑 하이브리드 지질 막의 자체 조립

Because of their unique properties, including an ultrathin thickness (3-4 nm), ultrahigh resistivity, fluidity and self-assembly ability, lipid bilayers ...

Spontaneous Formation and Rearrangement of Artificial Lipid Nanotube Networks as a Bottom-Up Model for Endoplasmic Reticulum

We present a convenient method to form a bottom-up structural organelle model for the endoplasmic reticulum (ER). The model consists of highly dense lipidic nanotubes that are, in terms of morphology and dynamics, reminiscent of ER. The networks are derived from phospholipid double bilayer membrane patches adhering to a transparent Al2O3 substrate. The adhesion is mediated by Ca2+ in the ambient buffer. Subsequent depletion of Ca2+ by means of BAPTA/EDTA causes retraction of the membrane, resulting in spontaneous lipid nanotube network formation. The method only comprises phospholipids and microfabricated surfaces for simple formation of an ER model and does not require the addition of proteins or chemical energy (e.g., GTP or ATP). In contrast to the 3D morphology of the cellular endoplasmic reticulum, the model is two-dimensional (albeit the nanotube dimensions, geometry, structure, and dynamics are maintained). This unique in vitro ER model consists of only a few components, is easy to construct, and can be observed under a light microscope. The resulting structure can be further decorated for additional functionality, such as the addition of ER-associated proteins or particles to study transport phenomena among the tubes. The artificial networks described here are suitable structural models for the cellular ER, whose unique characteristic morphology has been shown to be related to its biological function, whereas details regarding formation of the tubular domain and rearrangements within are still not completely understood. We note that this method uses Al2O3 thin-film-coated microscopy coverslips, which are commercially available but require special orders. Therefore, it is advisable to have access to a microfabrication facility for preparation.

Solid-supported, protein-free, double phospholipid bilayer membranes (DLBM) can be transformed into complex and dynamic lipid nanotube networks and can serve as 2D bottom-up models of the endoplasmic reticulum.

자발적인 형성 및 바인딩과 그물에 대 한 상향식 모델로 인공 지질 나노튜브 네트워크의 재배치

We present a convenient method to form a bottom-up structural organelle model for the endoplasmic reticulum (ER). The model consists of highly dense ...

Preparation and Characterization of Nanoliposomes for the Entrapment of Bioactive Hydrophilic Globular Proteins

Liposome nanocapsules have been applied for many purposes in the pharmaceutical, cosmetic, and food industries. Attributes of liposomes include their biocompatibility, biodegradability, non-immunogenicity, non-toxicity, and ability to entrap both hydrophilic and hydrophobic compounds. The classical hydration of thin lipid films in an organic solvent is applied herein as a technique to encapsulate tarin, a plant lectin, in nanoliposomes. Nanoliposome size, stability, entrapment efficiency, and morphological characterization are described in detail. The nanoliposomes are prepared using 1,2-dioleoyl-sn-glycerol-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[amino(polyethylene glycol)-2000] (ammonium salt; DSPE-MPEG 2000), and cholesterylhemisuccinate (CHEMS) as the main constituents. Lipids are first dissolved in chloroform to obtain a thin lipid film that is subsequently rehydrated in ammonium sulfate solution containing the protein to be entrapped and incubated overnight. Then, sonication and extrusion techniques are applied to generate nanosized unilamellar vesicles. The size and polydispersity index of the nanovesicles are determined by dynamic light scattering, while nanovesicle morphology is assessed by scanning electron microscopy. Entrapment efficiency is determined by the ratio of the amount of unencapsulated protein to original amount of initially loaded protein. Homogeneous liposomes are obtained with an average size of 155 nm and polydispersity index value of 0.168. A high entrapment efficiency of 83% is achieved.

This study describes classical hydration using the thin lipid film method for nanoliposome preparation followed by nanoparticle characterization. A 47 kDa-hydrophilic and globular protein, tarin, is successfully encapsulated as a strategy to improve stability, avoid fast clearance, and promote controlled release. The method can be adapted to hydrophobic molecules encapsulation.

생리 활성 친수성 구형 단백질의 함정에 대한 나노 리포좀의 준비 및 특성화

Liposome nanocapsules have been applied for many purposes in the pharmaceutical, cosmetic, and food industries. Attributes of liposomes include their ...

Fabricating Multi-Component Lipid Nanotube Networks Using the Gliding Kinesin Motility Assay

Lipid nanotube (LNT) networks represent an in vitro model system for studying molecular transport and lipid biophysics with relevance to the ubiquitous lipid tubules found in eukaryotic cells. However, in vivo LNTs are highly non-equilibrium structures that require chemical energy and molecular motors to be assembled, maintained, and reorganized. Furthermore, the composition of in vivo LNTs is complex, comprising of multiple different lipid species. Typical methods to extrude LNTs are both time- and labor-intensive, and they require optical tweezers, microbeads, and micropipettes to forcibly pull nanotubes from giant lipid vesicles. Presented here is a protocol for the gliding motility assay (GMA), in which large scale LNT networks are rapidly generated from giant unilamellar vesicles (GUVs) using kinesin-powered microtubule motility. Using this method, LNT networks are formed from a wide array of lipid formulations that mimic the complexity of biological LNTs, making them increasingly useful for in vitro studies of lipid biophysics and membrane-associated transport. Additionally, this method is capable of reliably producing LNT networks in a short time (&#60;30 min) using commonly used laboratory equipment. LNT network characteristics such as length, width, and lipid partitioning are also tunable by altering the lipid composition of the GUVs used for fabricating the networks.

This protocol describes a process for fabricating lipid nanotube networks using gliding kinesin motility in conjunction with giant unilamellar lipid vesicles.

글라이딩 키네신 운동성 분석을 이용한 다성분 지질 나노튜브 네트워크 제작

Lipid nanotube (LNT) networks represent an in vitro model system for studying molecular transport and lipid biophysics with relevance to the ubiquitous ...

CIJ 및 μMIVM 믹서 기술을 사용한 지질 나노입자 합성

Synthesizing Lipid Nanoparticles by Turbulent Flow in Confined Impinging Jet Mixers

Lipid nanoparticles (LNPs) have demonstrated their enormous potential as therapeutic delivery vehicles, as evidenced by the approval and global usage of two COVID-19 messenger RNA (mRNA) vaccines. On a small scale, LNPs are often made using microfluidics; however, the limitations of these devices preclude their use on a large scale. The COVID-19 vaccines are manufactured in large quantities using confined impinging jet (CIJ) turbulent mixers. CIJ technology enables production at a laboratory scale with the confidence that it can be scaled to production volumes. The key concepts in CIJ mixing are that the mixing length and time scale are determined by the turbulence intensity in the mixing cavity and that the nanoparticle formation occurs away from walls, eliminating the problem of deposition on surfaces and fouling. This work demonstrates the process of making LNPs using confined impinging jet mixer technology with two geometries: the two-jet CIJ and the four-jet multi-inlet vortex mixer (MIVM). The advantages and disadvantages of each mixing geometry are discussed. In these geometries, LNPs are formed by rapid mixing of an organic solvent stream (usually ethanol containing the ionizable lipids, co-lipids, and stabilizing PEG-lipids) with an aqueous anti-solvent stream (aqueous buffer containing RNA or DNA). The operating parameters for the CIJ and MIVM mixers are presented to prepare reproducible LNPs with controlled size, zeta potential, stability, and transfection effectiveness. The differences between LNPs made with poor mixing (pipetting solutions) compared to CIJ mixing are also presented.

저자 스포트라이트: Enhancing Lipid Nanoparticle formation Through Turbulent Mixing in Confined Geometries

A detailed protocol for synthesizing lipid nanoparticles (LNPs) using confined impinging jet (CIJ) mixer technologies, including a two-jet CIJ and a four-jet multi-inlet vortex mixer (&#181;MIVM), is demonstrated. The CIJ mixers generate reproducible, turbulent micro-mixing environments, resulting in the production of monodisperse LNPs.

Synthesisizing Lipid Nanoparticles by Turbulent Flow in Confined Impact Jet Mixers(밀폐 충돌 제트 믹서에서 난류에 의한 지질 나노입자 합성)

Lipid nanoparticles (LNPs) have demonstrated their enormous potential as therapeutic delivery vehicles, as evidenced by the approval and global usage of ...