Elektroaktif Polimer nanopartiküller Sergileme Fototermal Özellikleri

Özet

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

Özet

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl₂. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

Giriş

Elektroaktif polimerler elektrik alanı varlığında, bunların özelliklerini (renk, iletkenlik, reaktivite, hacim, vs.) değiştirebilir. Hızlı geçiş süreleri, ayarlanabilirliği, dayanıklılık, ve elektro polimerlerin hafif özellikleri alternatif enerji, sensörler, electrochromics ve biyomedikal cihazların dahil olmak üzere birçok teklif uygulamalara yol açmıştır. Elektroaktif polimerler, esnek, hafif pil ve kapasitör elektrotları gibi potansiyel yararlıdır. Elektrokromik cihazlar Elektroaktif polimerlerin ^{1 Uygulamalar} bina ve otomobil, güneş gözlüğü, koruyucu gözlük, optik depolama aygıtları ve akıllı tekstiller için parlama azaltma sistemleri yer alır. ^2-5 Akıllı pencere on-demand ışığın belirli dalga boylarını bloke ev ve otomobil iç koruyarak enerji ihtiyacını azaltabilir. Akıllı tekstiller UV ışınlarına karşı korunmasına yardımcı olmak için giyim kullanılabilir. ⁶ Elektroaktif polimerler als varO tıbbi cihazlar kullanılmaya başlanmıştır. Biyomedikal cihazlarda kullanılan elektro-polimerler arasında, polipirol (polipirol), polianilin (PANI) ve poli (3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) en sık arasındadır. Örneğin, bu türde polimerlerin yaygın biyosensör cihazlarında dönüştürücüler olarak kullanılan terapötik teslimat ⁷ uygulamalar da söz göstermiştir.; çalışmalar, elektro-polimerlerden hazırlanan cihazlardan ilaçlar ve terapötik protein bırakılmasını göstermiştir. ^8-12 Daha yakın zamanlarda, elektro-polimerler fototermal terapisinde terapötik maddeler olarak kullanılmıştır. ^13-15 fototermal tedavisinde, fototermal maddeleri yakın ışık emmelidir Ayrıca ışık tipik olarak 1 cm'ye kadar. ^16,17 Bu aralıkta, dokuda nüfuz maksimum derinliği terapötik pencere olarak bilinen -infrared (NUR) bölge (~ 700-900 nm), örneğin hemoglobin gibi biyolojik kromoforları oksijenli hemoglobin, lipidler, su var küçük-to-hayırIşık sağlayan absorbans kolayca nüfuz. Fototermal ajanlar terapötik pencere ışığı absorbe zaman photoenergy fototermal enerjisine dönüştürülür.

Negishi birleştirmesi kullanılarak sentezlendi bis-EDOT benzen monomerler ikame edilmiş alkoksi-Irvin ve arkadaşları, daha önce bildirilmiştir. ¹⁸ Negishi birleştirme karbon-karbon bağı oluşumu için tercih edilen bir yöntemdir. Bu işlem, daha az toksik olan ve diğer organometalikleri kullanılan daha yüksek bir reaktiviteye sahip olma eğilimindedir organoçinko ara maddelerin kullanımı dahil olmak üzere, pek çok avantajı, yer alır. ^19,20 organoçinko terkipler, aynı zamanda organohalojenürleri üzerindeki işlevsel grupların çok sayıda ile uyumludur. ²⁰ içinde Negishi birleştirme reaksiyonu, bir organohalide ve organometal bir palladyum (0) katalizörü kullanılarak kuple edilir. ^20, burada sunulan çalışmada, bu enine birleştirme metodu (1,4-dialkoksi-2,5-bis sentezinde kullanılır 3,4-ethylenedioxythienyl) benzepiridin (BEDOT-B (OR) ₂₎ monomer. Bu monomerler daha sonra kolayca biyomedikal uygulamalarda kullanım için umut verici adaylar olan polimerleri elde etmek üzere elektrokimyasal olarak ya da kimyasal olarak polimerize edilebilir.

Biyomedikal uygulamalar için sulu çözeltiler içinde kolloidal polimer süspansiyonların hazırlanması için geleneksel yöntemler, tipik olarak, poli NPs üretmek amacıyla nanoprecipitation ya da emülsiyon çözücü buharlaştırma teknikleriyle. ^21,22, ardından kütle polimerlerin çözünmesini içerir () BEDOT-B _(veya 2) NPS in situ emülsiyon polimerizasyonunda yoluyla sentezlenen nerede, aşağıdan yukarıya bir yaklaşım burada gösterilmiştir. Emülsiyon polimerizasyonu kolaylıkla ölçeklendirilebilir ve NP hazırlanması için nispeten hızlı bir yöntemdir bir süreçtir. Diğer elektroaktif polimerler NPs üretilmesi için emülsiyon polimerizasyonu kullanılarak ²² çalışmalar polipirol ve PEDOT rapor edilmiştir. ^15,23,24 PEDOT NPler, örneğin, sprey, emülsiyon, s kullanılarak hazırlanmıştırolymerization. ²⁴ Bu yöntem, yeniden zordur ve genellikle daha büyük bir mikron boyutlu parçacıklar elde edilir. Bu makalede açıklanan protokol tekrarlanabilir 100 nm polimer NPs hazırlamak için açılan sonikasyon yönteminin kullanımını araştırıyor.

Bu protokol, elektro-polimerler, daha önce bildirilen poli benzer NIR bölgesindeki ışığı absorbe uyarlanmış (BEDOT-B (OR) ₂₎ sentezlenir ve elektrokromik cihazlar ve PTT ajanları olarak potansiyellerini göstermek için karakterize edilir. İlk olarak, Negishi birleştirme yoluyla monomer sentezi için protokolü tarif edilmektedir. Monomerler NMR ve UV-Vis-NIR spektroskopi kullanılarak karakterize edilir. Sulu ortam içinde oksidatif emülsiyon polimerizasyonu ile NP kolloid süspansiyonlarının hazırlanması da tarif edilmektedir. Prosedür daha önce Han ve ark., Farklı monomer uygulanır tarafından tanımlanan iki basamaklı bir emülsiyon polimerizasyon işlemi dayanır. İki yüzey aktif cismi sistemidirNP tekli dağılırlık kontrol etmek için kullanılır. Hücre canlılığı deneyi NPlerin hücre proliferasyonu değerlendirmek için kullanılır. Son olarak, PTT dönüştürücüler etmek için bu NPlerin potansiyeli NIR laser ışıma ile ortaya konmuştur.

Protokol

Dikkat: Kullanmadan önce ilgili tüm Güvenlik Bilgi Formları (SDS) danışın. Ve bu sentezlerde kullanılan reaktiflerin çeşitli potansiyel olarak tehlikelidir. Kişisel koruyucu ekipman (koruyucu gözlük, eldiven, laboratuvar önlüğü, uzun pantolon ve kapalı ayakkabı ayak) dahil olmak üzere tüm uygun güvenlik uygulamalarını kullanabilir ve duman davlumbaz içinde sentezleri gerçekleştirin. Lityumlama özellikle tehlikeli ve sadece denetimi ile düzgün eğitimli kişiler tarafından yapılmalıdır.

1. Monomer Sentez

Not: Şekil 1 öncüleri olan ve sentez Bölüm 1.2 açıklanmıştır monomerlerin hazırlanması için kimyasal rotayı gösterir - 1.5.

1. Malzemeler
   1. Daha önce tarif edildiği gibi EDOT saflaştırılır. ²⁵
   2. 24 saat süre ile, vakum altında tetrabütil amonyum etil asetattan perklorat (TBAP) ve kuru tekrar kristalize edilir. N-bütillityum Hoye ve arkadaşları tarafından tarif edildiği gibi (heksan içinde nBuLi, 2.5 M) titre edilir. ^{26 içinde 48 saat önce fiili konsantrasyonunu belirlemek için kullanılacak.}
   3. Kuru, magnezyum sülfat ve kullanımdan önce 24 saat boyunca 100 ° C de, potasyum karbonat yer alır. Alınan bu protokolde kullanılan tüm diğer kimyasalları kullanın.
2. 1,4-Dialkoxybenzenes sentezi
   Not: Şekil 1A 1-bromoheksan kullanılarak 1,4-dihexyloxybenzene hazırlanışını göstermektedir.
   1. Bir septum, bir argon giriş adaptörü ve bir kaynatıcıya bağlanmış bir gaz çıkışı ile donatılmış bir adaptör kondansör ile bir fırında kurutulmuş, üç-boyunlu, yuvarlak tabanlı bir şişeye donatılır. Sızdırmaz kılınmadan önce, şişeye bir karıştırma çubuğu ilave edin.
   2. Bir poli (vinil klorür) kullanılarak savurma hattı (PVC) boru ile giriş adaptörünü bağlayın ve argon ile yuvarlak dipli bir şişeye boşaltın.
   3. Yuvarlak tabanlı bir şişeye hidrokinon 12,5 g (113,5 mmol) ilave edin ve bir taraftan karıştırılarak susuz tetrahidrofuran (THF) içinde 20 ml içinde çözülür.
   4. Ayrı olarak, tek boyunlu 30 ml etanol içerisinde KOH 14 g (250 mmol) çözülüryuvarlak tabanlı bir şişe ve çözülene kadar karıştırın.
   5. Çözündükten sonra, yavaş yavaş bir şırınga kullanarak, üç-boyunlu, yuvarlak tabanlı bir şişeye KOH çözeltisi ekleyin. Karışım, 1 saat boyunca karışmaya bırakın.
   6. 1 saat sonra reaksiyon karışımına, 1-bromoalkan 250 mmol ekleyin.
   7. Argon altında karıştırılarak 24 saat geri akışta reaksiyon karışımının ısıtılması.
   8. 24 saat sonra reaksiyon karışımı, oda sıcaklığına soğumaya bırakın ve 15 ml distile su ve diklorometan 10 ml izin verir.
   9. Ayırıcı bir huniye karışımı aktarın. Organik tabakayı izole edin ve DI 10 ml su ile üç kez yıkanır.
   10. 15 dakika boyunca _MgSO 4 15 gram Organik tabakayı kurutun.
   11. Filtre kağıdı içinden vakum süzme yoluyla MgSO ₄ çıkarın.
   12. Ham beyaz bir katı olarak 1,4-dialkoxybenzene elde etmek için 50 ° C ve 21 kPa bir döner buharlaştırıcı kullanılarak süzüldü çözeltiden çözücünün çıkarın.
   13. Için yeterli sıcak etanol ilave edilerek ham ürün yeniden kristalizeürün çözülür. Eridiği zaman, kristalleşmeye yol açmak için, bir buz banyosu içinde yerleştirin.
   14. Filtre kağıdından süzme yoluyla kristallerin vakum toplayın ve soğuk etanol ile yıkanır.
   15. Oda sıcaklığında 24 saat boyunca vakum altında kurutun ve kristaller sonraki kullanıma kadar argon altında saklayın. Bu prosedür, 1,4-dihexyloxybenzene üretir.
   16. Erime noktası ve ¹ H ve ^{13C NMR} spektroskopisi kullanarak ürünü karakterize. ²⁷
3. 1,4-Dialkoxybenzenes içeren ester yarımlarının sentezi
   Not: Şekil 1B etil-4-bromobutanoat ile bir 1,4-dialkoxybenzene hazırlanması için kimyasal rotayı gösterir.
   1. Bir septum, bir argon giriş adaptörü ve bir kabarcık bağlı bir cam çıkış adaptörü ile mücehhez bir kondansatör, bir fırında kurutulmuş, üç-boyunlu, yuvarlak tabanlı bir şişeye donatılır. Sızdırmaz kılınmadan önce, şişeye bir karıştırma çubuğu ilave edin.
   2. PVC boru kullanılarak savurma hattına giriş adaptörünü bağlayın ve argon ile temizleyin.
   3. Kİ 1.88 g (93.5 mmol) ve K _{2 CO} 3 15,69 g (93,3 mmol) tartılır ve yuvarlak dipli bir şişeye ilave edin.
   4. Susuz N, N-dimetilformamid (DMF) 25 ml ilave edilir ve tuzlan eriyene kadar karıştırılır.
   5. Çözünmüş sonra, reaksiyon karışımına hidrokinon 2.5 g (18.7 mmol) ekleyin ve çözülene kadar karıştırın Reaksiyon izin verir.
   6. Tüm katılar çözündürüldü zaman, alkil bromoalkanoate 46.8 mmol ekleyin; Sürekli karıştırılarak argon altında 24 saat boyunca geri akışta, reaksiyon karışımı ısıtılır.
   7. Isı, reaksiyon karışımı çıkarın ve oda sıcaklığına soğumaya bırakın.
   8. Bir ayırma hunisine aktarın ve reaksiyon karışımı, organik katmanın özünü çıkarmak için su (20 mi) ve etil asetat (20 mi) ilave edin. Organik tabakayı izole etmek ve bunu üç kez su ile (20 mi parçalar) yıkayın.
   9. 15 dakika boyunca _MgSO 4 15 gram Organik tabakayı kurutun. Bir kez kurutulduktan sonra, fil ile, vakumla süzme yoluyla karışımdan MgSO ₄ kaldırmater kağıdı.
   10. 100 ° C ve 21 kPa bir döner buharlaştırıcı kullanılarak çözücü çıkarın. RT O / N ° C'de vakum altında ham ürün kurutulur.
   11. Tüm katıyı tamamen eritmeye yetecek kadar sıcak etanol eklenerek ürün tekrar kristalize edilir. Eridiği zaman, buz içinde soğutulur ve balon kristaller oluşturmak için izin verir. Vakumla süzme yoluyla ürün toplamak ve soğuk etanol ile yıkanır.
   12. 24 saat boyunca oda sıcaklığında vakum altında kristallerin kurutun ve bir sonraki kullanıma kadar argon altında depolayın. Bu prosedür, 1,4-bis (etil bütanoiloksi) benzen üretimi.
   13. Erime noktası ve ¹ H ve ^{13C NMR} spektroskopisi kullanarak ürünü karakterize. ²⁸
4. 1,4-Dialkoksi-2,5-dibromobenzenes sentezi
   Not: 1,4-dialkoksi-2,5-dibromobenzenes hazırlanması için kimyasal yolla Şekil 1A ve 1B'de gösterilmiştir.
   1. Bir argon girişi, bir ile kaplandı sabit bir basınç hunisi ile, kuru, üç boyunlu tabanı yuvarlak bir şişe montecam stoper ve septum ve 1 M NaOH çözeltisi içinde süspansiyon haline ters cam huni ile donatılmış plastik boru bağlı bir çıkış.
   2. Bu yuvarlak tabanlı bir şişe içinde, diklorometan içinde 1,4-dialkoxybenzene 218 mmol (15 mi) çözülür.
   3. Ayrı olarak, 250 ml'lik bir şişeye Br ₂ 12 ml (598 mmol) ilave edin ve diklorometan (12 mi) seyreltin.
   4. Sabit basınçlı ilave hunisine _Br2 / diklorometan çözeltisi aktarın. 2 saatlik bir zaman dilimi içinde, argon altında karıştırılarak üç boyunlu yuvarlak dipli bir şişeye _Br2 çözeltisi damla damla ekleyin.
   5. İlave işlemi tamamlandıktan sonra reaksiyon, sürekli bir argon akımı altında O / N karışmaya bırakın.
   6. Distile su (20 mi) ilave etmek suretiyle reaksiyonu söndürün ve bir ayırma hunisi içine dökün.
   7. Organik tabakayı izole etmek ve Dİ su (20 mi parçalar) ile üç kez yıkayın. 15 dakika boyunca _MgSO 4 15 gram Organik tabakayı kurutun.
   8. Tarafından MgSO ₄ kaldırvakum filtre kağıt içinden filtrasyon ve 75 ° C ve 21 kPa bir döner buharlaştırıcı kullanılarak çözücüyü çıkarın.
   9. Tüm katıyı tamamen eritmeye yetecek kadar sıcak etanol ekleyerek, ham 1,4-dialkoksi-2,5-dibromobenzen saflaştırılır. Eridiği zaman, buz içinde soğutulur ve balon kristaller oluşturmak için izin verir. Vakumla süzme yoluyla ürün toplamak ve soğuk etanol ile yıkanır.
   10. RT O / N ° C'de vakum altında saflaştırılmış ürün kurutulur; argon altında depolayın.
   11. Erime noktası ve ¹ H ve ^{13C NMR} spektroskopisi kullanarak ürünü karakterize. ^27,28
5. 1,4-dialkoksi-2,5-3,4-etilendioksitiyofen dibromobenzenes ile Negishi Birleştirme (EDOT)
   Not: Şekil 1C monomerler M1 ve M2 oluşturmak için EDOT ile 1,4-dialkoksi-2,5-dibromobenzenes Negishi bağlantıyı gösterir.
   1. Bir septum, argon bağlı bir giriş akış kontrol adaptör ile donatılmış bir geri soğutucu ve bir gaz çıkışı akış con temiz bir üç boyunlu tabanı yuvarlak bir şişe monteBir kabarcık bağlı trol adaptörü.
   2. Kalın duvarlı PVC boruyu kullanarak savurma hattına giriş adaptörünü bağlayın. Birkaç dakika boyunca reaksiyon şişesi içine argon akışı başlayın.
   3. Bir Bunsen beki kullanarak, vakum altında aparatı alev kurutulur ve havasız bir ortam sağlamak için, argon ile üç kez temizleyin.
   4. Saflaştırılmış EDOT 1.07 g (10 mmol) tartılır ve septum içinden geçirilmiş bir şırınga kullanılarak reaksiyon balonuna ekleyin. Susuz THF (20 mi) ile seyreltilir EDOT ve argon altında karıştırılmıştır.
   5. -78 ° C'de 15 dakika boyunca kuru buz / aseton banyosu kullanılarak EDOT solüsyonu içeren bir şişeye soğutun.
   6. -78 ° C'de sıcaklık muhafaza edilirken 15 dakika sonra yavaş yavaş heksan solüsyonu damla damla 11 mmol nBuLi ilave edin. 1 saat boyunca -78 ° C'de reaksiyon karıştırılır.
      Not: nBuLi tam konsantrasyonu, Bölüm 1,1 göre kullanım öncesi titrasyon ile tespit edilmelidir.
   7. Karıştırma 1 saat sonra kuru buz / aseton ba kaldırmainci.
   8. Hemen banyosunun uzaklaştırılmasından sonra, 1.0 M _ZnCl2 çözeltisi damla damla 14,13 ilave edin. Oda sıcaklığında karıştırıldıktan sonra, reaksiyon 1 saat devam etmesine izin verir.
   9. Karıştırma 1 saat sonra, 4 mmol Reaksiyon karışımına 1,4-dialkoksi-2,5-dibromobenzen ve tetrakis 0,08 mmol (trifenilfosfin) paladyum (0) ilave edin.
   10. Bir yağ banyosunda geri akışta reaksiyon karışımı (70 ° C) ısıtın.
   11. Ince tabaka kromatografisi (TLC) kullanılarak reaksiyon ilerleme takibi: günde bir şırınga kullanılarak tepkime karışımı küçük (0.2 mi) alikotları almak ve 2 ml 1 M HCI içine çökme olmamıştır. 2 mi _CHCI3 ile ekstrakte edin ve EDOT Çözeltilerin ve appropriate1,4-dialkoksi-2,5-dibromobenzen noktalar ile birlikte bir silis TLC plakası üzerinde özü nokta. 60:40 etil asetat ile elüt: heksan.
   12. Reaksiyon tamamlandığında, reaksiyon karışımı oda sıcaklığına soğumaya bırakın. Diklorometan (20 mi) ve ardından 1 M HCI 10 ml ilave etmek suretiyle reaksiyonu söndürün.
   13. Trbir ayırma hunisine ansfer ve organik tabaka izole eder.
   14. Yıkama suyu, artık asidik olana kadar DI organik tabakanın su ile yıkayın. PH kağıdı ile yıkama suyunun asitliği sınayın.
   15. MgSO _4, filtrenin 15 gram Organik tabakayı kurutulur ve bir sarı-portakal rengi bir katı olarak ham uzatılmış konjügasyon monomer (M1 veya M2) elde etmek için 50 ° C ve 21 kPa bir döner buharlaştırıcı kullanılarak çözücüyü çıkarın.
   16. M2 için benzen: 1 etanol: benzen çözeltisi M1 ya da 7: 2 heksan 3 sıcak çözeltisi kullanılarak ham ürün tekrar kristalize edilir. Katı maddelerin eritilmesi için yeterli sıcak çözücü karışımı ekleyin. Eridiği zaman, buz içinde soğutulur ve balon kristaller oluşturmak için izin verir. Vakumla süzme yoluyla ürün toplamak ve soğuk etanol ile yıkanır.
   17. Oda sıcaklığında 24 saat süre ile, vakum altında ürün kurutulur. Karanlıkta argon altında depolayın.
   18. Erime noktası ve ¹ H ve ^{13C NMR} spektroskopisi kullanarak ürünü karakterize. ¹⁸

2. Elektrokimya

1. Elektropolimerizasyon
   1. 50 ml'lik bir volumetrik şişe, susuz asetonitril _(CH3CN) içinde 100 mM tetrabütilamonyum perklorat (TBAP) elektrolit solüsyon hazırlanır.
   2. Bir 10 ml'lik hacimsel bir şişeye seyreltici olarak 100 mM TBAP / _CH3CN çözeltisi kullanılarak (M1 veya M2) çözeltisi, 10 mM monomer hazırlar.
   3. Bir fırında kurutulmuş, elektrokimyasal hücreye bir gümüş tel (sözde bir referans elektrot) ve bir platinyum bayrağı (karşı elektrot) ekleyin.
   4. Çalışma elektrodu olarak kullanım için taze cilalı platin düğmesi (2 mm çaplı ²⁾ takın. Platin düğmesi elektrodun alt elektrokimyasal hücre alt dokunmadan olmadığından emin olun.
   5. Her üç elektrot uçları çözeltisine daldırıldığı emin olmak için yeterli monomer elektrolit çözeltisi ile elektrokimyasal hücre doldurun.
   6. Th içine daldırılmış bir iğne ile hafifçe köpüren argon, 5 dakika boyunca solüsyon De-havalandırmake çözüm.
   7. Iğne çözeltisi üzerinde 2 mm kaldırın ve çözüm üzerinde argon battaniye korumak için deney boyunca argon akışı devam ediyor.
   8. Potentiyostat elektrotlar bağlayın ve 100 mV / sn tarama hızı ve -1.5 V ve +1.0 V arasında potansiyel bir mesafeden uygulanan potansiyel beş kez bisiklet ile polimerizasyonu başlar
   9. Halkalı voltamogramları oluşturmak için bu işlem sırasında geçerli çıkışını kaydedin.
2. Polimer Elektrokimya
   1. Polimer film, platin düğmesi çalışma elektrot üzerinde biriken sonra monomer elektrolit çözeltisi tüm elektrotlar ve yavaşça monomersiz elektrolit çözeltisi (3 mi) ile yıkayın.
   2. Temiz bir elektrokimyasal hücrenin elektrotları ekleyin ve üç elektrot uçları çözeltisine daldırıldığı sağlamak için yeterli monomersiz elektrolit çözeltisi ilave edilir.
   3. Potentiyostat elektrotlar bağlayın. Uygulanan potansiyel tw Döngüsü50 mV / sn tarama hızı ve -1.5 V ile +1.0 V arasında potansiyel bir mesafeden o zamanlar
   4. 100, 200, 300 ve 400 mV / sn Deney tekrarlayın. Halkalı voltamogramları oluşturmak için her bir deney sırasında akım çıkışını kaydedin.
3. UV-Vis-NIR spektroskopisi ve Fototermal Çalışmaları elektrokimyasal Filmlerin Hazırlanması
   1. Bir indiyum kalay oksit (ITO) çalışma elektrodu olarak -kaplı cam slayt kullanarak, yukarıdaki bölüm 2.1 bu kez açıklandığı gibi polimer filmler hazırlayın. 100 mV / sn tarama hızında 5 döngü üzerinde polimer filmlerin büyütün.
   2. Polimer birikimi sonra, monomer çözeltisinden elektrotlar ve asetonitril (5 mi) ile yıkayın.
   3. Çalışmaları Spektroskopik öncesinde asetonitril içinde polimer film saklayın.

3. NP Hazırlık

Şekil 2, emülsiyon polimerizasyonu ile NP hazırlanması için kullanılan işlemin bir şemasını göstermektedir.

1. Prepare% 2 1 ml solüsyon bir cam şişede su içinde poli (4-stirensülfonik asit-ko-maleik asit) (PSS-ko-MA) (w / v). Şişeye küçük Manyetik karıştırma çubuğu ile ekleyin. Bu sulu fazdır.
2. Mikrosantrifüj tüpü içinde kloroform içinde 16 mg / ml monomer çözeltisi 100 ul hazırlayın.
3. 100 ul monomer çözeltisi içinde dodesilbenzen sülfonik asit (DBSA) 0.03 g çözülerek Organik çözelti hazırlayın. Çözeltinin bir homojenlik sağlamak için, 30-60 dakika boyunca bir otomatik vorteks karıştırıcı kullanılarak bir organik çözelti karıştırın.
4. Organik solüsyonun komple bir birim kullanılana kadar bir manyetik karıştırma çubuğu ile karıştırılırken 10 ul kısımlar halinde sulu faz damlalar halinde organik fazın ekleyin. Eklemeler arasında 60 saniye karıştırıldıktan izin verin.
5. Bu karışımın daha seyreltilmesi 2 ml su ekleyin. Tüpten karıştırma çubuğu çıkarın.
6. Daldırılması de% 30 'lik bir genişlikte 10 saniyelik aralıklarla 20 saniye toplam için bir sonda sonikatör kullanılarak emülsiyonun sonikasyonBir buz banyosu içinde şişesine yerleştirilir.
7. , Buz banyosu örnek şişe çıkarın karıştırma çubuğu yerine, ve emülsiyon karıştırma devam edin.
8. Monomer emülsiyonu su içinde _FeCl3, 100 mg / ml solüsyon, 3.8 ul ekleyin. Sürekli bir şekilde karıştırılarak polimerizasyon 1 saat boyunca oluşmasına izin verir. Polimerin Bu protokol verimleri NPS PSS-ko-MA ile stabilize.
9. Bir karıştırma plakası NP süspansiyon çıkarın ve 7 ml santrifüj tüplerine aktarılır. 3 dakika boyunca 75.600 x g'de santrifüjleyin süspansiyon; Süpernatantı kurtarmak ve pelet atın.
10. 100 kDa moleküler ağırlık cutoff değeri (MWCO) kullanılarak diyaliz tüpüne 24 saat için supernatant Dialyze.

4. Polimer Filmler ve NP Karakterizasyonu

Not: UV-Vis-NIR spektroskopisi yoluyla polimer filmler ve NPs karakterize ve dinamik ışık saçılması, zeta potansiyeli analizi ve elektron mikroskobu kullanarak NPS.

1. UV-Vis-N polimer Absorpsiyonunun BelirlenmesiIR Spektrumu ²⁹
   1. NP süspansiyonlar: kuartz bir küvete transfer süspansiyon ve 300 bir spektrum elde - 5 nm'lik bir tarama aralığında 1000 nm.
   2. Okside polimer filmler: kuartz küvete polimer kaplı İTO cam slayt aktarın ve susuz asetonitril ile küvet doldurun. Asetonitril _CHCI3 içinde _FeCl3 bir 100 mg / ml solüsyon 2 damla ilave edin ve bir polimer film de tamamen oksidize olmuş sağlamak için karıştırılır. 5 nm'lik bir tarama aralığında 1000 nm - 300 adlı bir spektrum elde edin.
   3. İndirimli polimer filmler: bir küvete polimer kaplı ITO cam slayt aktarın ve susuz asetonitril ile küveti doldurun. Sıvı hidrazinin bir damla eklenir ve polimer film tamamen indirgenmiş sağlamak için karıştırılır. 5 nm'lik bir tarama aralığında 1000 nm - 300 adlı bir spektrum elde edin.
2. Dinamik Işık Saçılma (DLS) ³⁰ Kullanma NP Boyutu Belirlenmesi
   1. DLS aleti açın ve izin15 dakika boyunca ısınmak için.
   2. Tek kullanımlık bir polistiren küvet içinde 0.01 mg / ml ve yerine bir konsantrasyonda su içinde bir süspansiyon NP seyreltin.
   3. Okuyucuda küvet yerleştirin ve ölçümü başlar.
3. NP Zeta Potansiyeli ³¹ Belirlenmesi
   1. Zeta potansiyeli enstrüman açın ve 30 dakika boyunca ısıtın.
   2. 10 mM KCI çözeltisi 800 ul NP süspansiyon 200 ul seyreltilmesi ile örnek hazırlayın.
   3. Örnek 700 ul tek kullanımlık bir polistiren küvet doldurun.
   4. Kabarcıklar elektrodlar arasında ya da lazer ışık yolu altında kaldı sağlanması numune içine zeta potansiyeli elektrod hücre yerleştirin.
   5. Enstrüman küvet yerleştirin ve ölçümü çalışan yazılım yönergeleri izleyin.
4. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ³² Kullanma NP Boyutu Belirlenmesi
   1. Drop-döküm NP süspansiyonlar 10 ul Si gofret üzerine vekurumasını bekleyin.
   2. Kaplamaz iridyum 2 nm ile kurutulmuş NPs sputter.
   3. Resim 5 mm'lik çalışma mesafesinde ve 5 kV örnekler.

5. NPlerin hücre proliferasyonu incelenmesi

Not: Tüm hücre manipülasyonlar bir biyogüvenlik kabini (laminer akış kaput) çevreden bakteri, maya, mantar ya da hücrelerin kontaminasyonu önlemek için, ve potansiyel olarak bulaşıcı hastalıklardan kullanıcıyı korumak için de yapılmalıdır. Hücreleri ile kullanılan tüm çözüm ve sarf malzemeleri steril olmalıdır. Uygun aseptik hücre kültürü teknikleri kullanın.

1. Kültür, bir _CO2 inkübatöründe (% 5 _CO2) büyüme ortamı olarak% 10 fetal bovin serumu ile desteklenmiş Dulbecco Modifiye Eagle Ortamı (DMEM) kullanılarak, 37 ° C 'de T75 şişelerinde SKOV-3 yumurtalık kanseri hücreleri.
2. / Oyuk, 96 oyuklu bir plaka içerisinde ve 5000 hücre bir hücre yoğunluğunda tohum hücreleri _CO2, 37 ° C'de 24 saat boyunca inkübe inkübatör.
3. Kullanımdan hemen önce, 1 mg / ml'lik bir konsantrasyonda, tam büyüme ortamında süspansiyon NP seyreltin.
4. Steril 0,2 mikron filtre içinden geçirilerek NP süspansiyonlar filtre edin ve% 1 penisilin / streptomisin ile desteklenmiş tam büyüme ortamı ile istenen maruz konsantrasyonda (2-500 ug / ml) seyreltin.
5. Hafifçe pipetleme 96 oyuklu plaka içerisinde kuyu her medya çıkarın ve çeşitli çekim konsantrasyonlarda NP süspansiyonlar 100 ul ile değiştirmek veya pozitif ve negatif kontroller hem hücre proliferasyonu için NP içermeyen ortam, 100 ul. Durum başına 6 suret kuyuları yararlanın.
6. Hemen bir sonraki aşamada önce fenol kırmızısı içermeyen DMEM içinde 3- (4,5-dimetiltiazol-2-il) ve 0.5 mg / ml çözelti -2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) hazırlar. Steril filtre steril 0.2-um filtre ile MTT çözeltisi.
7. Ty (NPS istenen zaman süresi için hücreler ile inkübe bırakıldıktan sonrapically 24 veya 48 saat), dikkatle pipetleme NP süspansiyonlar çıkarın.
8. Hemen durumuna bağlı olarak aşağıdaki ile medya değiştirin:
   1. Negatif hücre proliferasyonu kontrolü için, 6 yuvaların her birine 100 ul metanol ekleyin ve en az 5 dakika boyunca bekletin. Metanol muameleden sonra, fenol kırmızısı içermeyen DMEM steril filtrelenmiş 0,5 mg / ml MTT solüsyonu 100 ul metanol değiştirin.
   2. Pozitif kontrol ve NP-muamele edilmiş numuneler için, fenol kırmızısı içermeyen DMEM steril filtrelenmiş 0,5 mg / ml MTT solüsyonu 100 ul ile orta yerine.
9. Inkübatörde 2 ila 4 saat boyunca inkübe hücreleri. İnkübasyondan sonra formazan kristalleri oluşumu kontrol etmek için bir mikroskop altında hücreleri incelemek.
10. Dikkatle pipetleme MTT çözüm kaldırmak ve dimetilsülfoksitte 100 ul (DMSO) ile değiştirin.
11. Bir çalkalayıcı üzerinde 96 oyuklu plaka yerleştirilir ve için çözünmesini teşvik etmek için bir kaç dakika için karıştırınMazan kristaller.
12. De 590 nm'de (formazan ürününün Absorbans) ve 700 nm'de (taban çizgisi) her absorbansı ölçülür.
13. Her iyi için 590 nm olduğu 700 nm (başlangıç) numune absorbansı çıkarın.
14. Pozitif kontrol ortalama bölünerek düzeltilmiş absorbans normalleştirmek ve 100 ile çarpılarak yüzde dönüştürmek.
15. Her durum için ortalama yüzdesi canlılığı ve standart sapmayı belirler.

6. Fototermal İletimi Çalışmaları

Not:. Daha önce Patani'de ve Tunell tarafından açıklanan bir lazer sistemi kullanılmaktadır Bu çalışmada ³³

1. NP Cezalar fototermal İletimi
   1. Çevrede konsantrasyonuna DI su içinde NPs seyreltilir.
   2. Bir 96-yuvalı plaka iyi NP süspansiyonu 100 ul ekle. 25 ° C 'de muhafaza edilen bir sıcak plaka üzerinde plaka yerleştirin.
   3. Lazer güç kaynağı açın ve t izino birkaç dakika sıcak. Bu çalışmada, gücün 1 W kadar puan fiber birleştiğinde 808 nm lazer diyot kullanılır.
   4. Rota, bir fiber optik aracılığıyla numune aşamasında doğru lazer ışını. İstenilen spot büyüklüğü lazer ışını farklılaşmaya bir dışbükey lens kullanın.
   5. Standart bir elektrik ölçer kullanılarak güç çıkışını ölçün ve 1 W / ^cm2 güç ayarlayın.
   6. IR kamera (InSb kızılötesi kamera (FLIR Systems SC4000)) açın ve lazer odaklı 6 mm nokta sıcaklığını okumak için ilgi (ROI) nokta bölgesini ayarlayın.
   7. Lazer ışınının odak noktasında ilgi kuyusunu yerleştirin. Numunenin başlangıç ​​sıcaklığı kaydedin. Lazer açın ve sıcaklık kaydederken 5 dakika boyunca sürekli kuyusu ışın tedavisi.
   8. 5 dakika sonra, lazer kapatın ve geri başlangıç ​​başlangıç ​​sıcaklığına soğuyana kadar iyi sıcaklığını kayıt devam ediyor.
      Isı ve her bir süspansiyon üç kez serin ve hesaplamak Not:zamanla ortalama sıcaklık değişimi. Fototermal dönüşüm için bir negatif kontrol olarak NP süspansiyonu yerine, 25 ° C 'de distile su kullanın.
2. Polimer filmlerin fototermal İletimi
   1. 25 ° C 'de muhafaza edilen bir sıcak plaka, polimer kaplı İTO cam slayt aktarın.
   2. Lazer güç kaynağı açın ve birkaç dakika için ısıtın. Bu çalışmada, gücün 1 W kadar puan fiber birleştiğinde 808 nm lazer diyot kullanılır.
   3. Rota, bir fiber optik aracılığıyla numune aşamasında doğru lazer ışını. İstenilen spot büyüklüğü lazer ışını farklılaşmaya bir dışbükey lens kullanın.
   4. Standart bir elektrik ölçer kullanılarak güç çıkışını ölçün ve 1 W / ^cm2 güç ayarlayın.
   5. IR kamera (InSb kızılötesi kamera (FLIR Systems SC4000)) açın ve lazer odaklı 6 mm nokta sıcaklığını okumak için ilgi (ROI) nokta bölgesini ayarlayın.
   6. Lazer ışınının odak noktasında filmi yerleştirin. B kaydedinNumunenin aseline sıcaklığı. Lazer açın ve sıcaklık kaydederken 5 dakika boyunca sürekli numune ışın tedavisi.
   7. 5 dakika sonra, lazer kapatın ve geri başlangıç ​​başlangıç ​​sıcaklığına soğuyana kadar numunenin sıcaklığını kayıt devam ediyor.
      Not: Isı ve her filmi üç kez serin ve zamanla ortalama sıcaklık değişimini hesaplayın. Fototermal dönüşüm için bir negatif kontrol olarak 25 ° C 'de çıplak bir İTO slayt kullanın.

Sonuçlar

M1 ve M2 elde Reaksiyon protokolü, Şekil 1 'de gösterilmiştir. Monomerler, erime noktası, ¹ H ve ^{13C NMR} spektroskopisi ile karakterize edilen, ve elementel analiz edilebilir. ^1H NMR spektrumu atomu ve bunların elektronik ortamların bağlantısı ile ilgili bilgiler sağlar; bu nedenle, rutin reaksiyonlar başarıyla tamamlandığını doğrulamak için kullanılır. Negishi birleştirme tepkimeleri 7.1 ppm 7,8 ppm kaydırmaya ...

Tartışmalar

Bu çalışmada, elektro-aktif, polimer NPler kanser tedavisi için potansiyel bir PTT maddeler olarak sentezlendi. NPlerin hazırlanması emülsiyon polimerizasyonu ile takip edilen her monomere sentezi ile başlayarak tarif edilmektedir. Örneğin EDOT ve pirrol gibi elektroaktif polimerler kullanılarak NPlerin hazırlanması daha önce tarif edilmiş olmakla beraber, bu çalışma polimer NPlerin hazırlanması, benzersiz bir genişletilmiş konjügasyon monomerler ile başlayarak bu işlem büyük, daha karmaşık ...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
2 mm diameter platinum working electrode	CH Instruments	CH102	Polished using very fine sandpaper
3,4-ethylenedioxythiophene	Sigma-Aldrich	483028	Purified by vacuum distillation
3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazolium Bromide (MTT) 98%	Alfa Aesar	L11939
505 Sonic Dismembrator	Fisher Scientific™	FB505110	1/8 “ tip and rated at 500 watts
808 nm laser diode	ThorLabs	L808P1WJ	Rated at 1 W
Acetonitrile anhydrous 99%	Acros	61022-0010
Avanti J-26 XPI	Beckman Coulter	393127
Bromohexane 98%	MP Biomedicals	202323
Dialysis (100,000) MWCO	SpectrumLabs	G235071
Dimethyl sulfoxide 99% (DMSO)	BDH	BDH1115
Dimethylformamide anhydrous (DMF) 99%	Acros	326870010
Dodecyl benzenesulfonate (DBSA)	TCI	D0989
Dulbecco’s modified eagle medium (DMEM)	Corning	10-013 CV
EMS 150 TES sputter coater	Electron Microscopy Sciences
Ethanol (EtOH) 100%	BDH	BDH1156
ethyl 4-bromobutyrate (98%)	Acros	173551000
Ethyl acetate 99%	Fisher	UN1173
Fetal bovine serum (FBS)	Corning	35-010-CV
Helios NanoLab 400	FEI
Hexane	Fisher	H306-4
Hydrochloric acid (HCl)	Fisher	A142-212
Hydroquinone 99.5%	Acros	120915000
Hydrozine anhydrous 98%	Sigma-Aldrich	215155
Indium tin oxide (ITO) coated galss	Delta Technologies	CG-41IN-CUV	4-8 Ω/sq
Iron chloride 97% FeCl3	Sigma-Aldrich	157740
Magnesium sulfate (MgSO4)	Fisher	593295	Dried at 100 oC
SKOV-3	ATCC	HTB-26
Methanol	BDH	BHD1135
n-Butlithium (2.5 M)	Sigma-Aldrich	230707	Pyrophoric
Poly(styrenesulfonate-co-malic acid) (PSS-co-MA) 20,000 MW	Sigma-Aldrich	434566
Potassium carbonate	Sigma-Aldrich	209619	Dried at 100 oC
Potassium hydroxide	Alfa Aesar	A18854
Potassium iodide	Fisher	P410-100
RO-5 stirplate	IKA-Werke
SC4000 IR camera	FLIR
Synergy H4 Hybrid Reader	Biotek
Tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) 99%	Sigma-Aldrich	3579274	Purified by recrystallization in ethyl acetate
Tetrahydrofuran anhydrous (THF) 99%	Sigma-Aldrich	401757
tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0)	Sigma-Aldrich	216666	Moisture sensitive
Thermomixer	Eppendorf
USB potentiostat/galvanostat	WaveNow	AFTP1
Zetasizer Nano Zs	Malvern		Optical Arrangment 175o
Zinc chloride (1 M) ZnCl2	Acros	370057000