Name: fabrication of spherical and worm-shaped micellar nanocrystals by combining electrospray, self-assembly, and solvent-based structure control
Uploaded: 2018-02-11T13:00:00
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著者より感謝する「千・ ヤング ・ グローバル人材」賞中国中央政府、江蘇省政府、大学の工学、応用からのスタートアップ資金をから「爽荘」賞からの金融サポート「天ディ」から、南京大学、中国科学賞財団は、助成金から、優先度の学術的プログラム開発基金の江蘇高等教育機関 (ニュージャージー)、江蘇省の自然科学基金から付与します。

注意: 有機溶剤の使用によるすべての操作されるべき化学発煙のフード。高電圧の使用のためには、電源がオンのときに装置とボディの接触を避けてください。個人用保護具 (保護メガネ、手袋、白衣、フルレングスのパンツ、閉じてつま先の靴) を使用するなどのすべての適切な安全対策を使用します。すべての関連する化学物質安全性データ シート (MSDS) を参照してください。
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	<li>Nie, S., Xing, Y., Kim, G. J., Simons, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotechnology+Applications+in+Cancer.">Nanotechnology Applications in Cancer.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 9, 257-288 (2007).</li><li>Smith, A. M., Ruan, G., Rhyner, M. N., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+Luminescent+Quantum+Dots+for+In+Vivo+Molecular+and+Cellular+Imaging.">Engineering Luminescent Quantum Dots for In Vivo Molecular and Cellular Imaging.</a> Annals Biomed. Eng. 34 (1), 3-14 (2006).</li><li>Heath, J. R., Davis, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotechnology+and+Cancer.">Nanotechnology and Cancer.</a> Annu. Rev. Medicine. 59, 251-265 (2008).</li><li>Pu, K., Chattopadhyay, N., Rao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+of+semiconducting+polymer+nanoparticles+in+in+vivo+molecular+imaging.">Recent advances of semiconducting polymer nanoparticles in in vivo molecular imaging.</a> J. Control. Release. 240, 312-322 (2016).</li><li>Swierczewska, M., Han, H. S., Kim, K., Park, J. H., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polysaccharide-based+nanoparticles+for+theranostic+nanomedicine.">Polysaccharide-based nanoparticles for theranostic nanomedicine.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 99, 70-84 (2016).</li><li>Gao, X. H., Yang, L. L., Petros, J. A., Marshal, F. F., Simons, J. W., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+molecular+and+cellular+imaging+with+quantum+dots.">In vivo molecular and cellular imaging with quantum dots.</a> Curr. Opin. Biotechnol. 16 (1), 63-72 (2005).</li><li>Dubertret, B., Skourides, P., Norris, D. J., Noireaux, V., Brivanlou, A. H., Libchaber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+imaging+of+quantum+dots+encapsulated+in+phospholipid+micelles.">In vivo imaging of quantum dots encapsulated in phospholipid micelles.</a> Science. 298 (5599), 1759-1762 (2002).</li><li>Ruan, G., 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=Simultaneous+magnetic+manipulation+and+fluorescent+tracking+of+multiple+individual+hybrid+nanostructures.">Simultaneous magnetic manipulation and fluorescent tracking of multiple individual hybrid nanostructures.</a> Nano Lett. 10 (6), 2220-2224 (2010).</li><li>Ruan, G., Winter, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternating-color+quantum+dot+nanocomposites+for+particle+tracking.">Alternating-color quantum dot nanocomposites for particle tracking.</a> Nano Lett. 11 (3), 941-945 (2011).</li><li>Park, J. H., von Maltzahn, G., Ruoslahti, E., Bhatia, S. N., Sailor, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micellar+hybrid+nanoparticles+for+simultaneous+magnetofluorescent+imaging+and+drug+delivery.">Micellar hybrid nanoparticles for simultaneous magnetofluorescent imaging and drug delivery.</a> Angewandte Chemie-International Edition. 47 (38), 7284-7288 (2008).</li><li>Torchilin, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEG-based+micelles+as+carriers+of+contrast+agents+for+different+imaging+modalities.">PEG-based micelles as carriers of contrast agents for different imaging modalities.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 54 (2), 235-252 (2002).</li><li>Sun, Y., 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=Examining+the+roles+of+emulsion+droplet+size+and+surfactant+in+the+interfacial+instability-based+fabrication+process+of+micellar+nanocrystals.">Examining the roles of emulsion droplet size and surfactant in the interfacial instability-based fabrication process of micellar nanocrystals.</a> Nanoscale Research Letters. 12, 434 (2017).</li><li>Ding, X. Y., Han, N., Wang, J., Sun, Y. X., Ruan, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+organic+solvents+on+the+structures+of+micellar+nanocrystals.">Effects of organic solvents on the structures of micellar nanocrystals.</a> RSC Advances. 7 (26), 16131-16138 (2017).</li><li>Sailor, M., Park, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+nanoparticles+for+detection+and+treatment+of+cancer.">Hybrid nanoparticles for detection and treatment of cancer.</a> Adv. Materials. 24 (28), 3779-3802 (2012).</li><li>Jing, L. H., Ding, K., Kershaw, S. V., Kempson, T. M., Rogach, A. L., Gao, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetically+engineered+semiconductor+quantum+dots+as+multimodal+imaging+probes.">Magnetically engineered semiconductor quantum dots as multimodal imaging probes.</a> Adv. Materials. 26 (37), 6367-6386 (2014).</li><li>Bao, G., Mitragotri, S., Tong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+nanoparticles+for+drug+delivery+and+molecular+imaging.">Multifunctional nanoparticles for drug delivery and molecular imaging.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 15, 253-282 (2013).</li><li>Mura, S., Couvreur, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotheranostics+for+personalized+medicine.">Nanotheranostics for personalized medicine.</a> Adv. Drug Delivery Rev. 64 (13), 1394-1416 (2012).</li><li>Louie, A. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodality+imaging+probes:+design+and+challenges.">Multimodality imaging probes: design and challenges.</a> Chem. Rev. 110 (5), 3146-3195 (2010).</li></ol>

ミセルのナノ結晶を作製する方法で記述現在作業を組み合わせたトップダウン エレクトロ ボトムアップ型自己組織化、溶剤ベースの構造を制御します。同軸ノズル先端部に形成されるテイラー コーンを使用する効果的で便利な品質管理方法です。これは、適切に整形されたテイラーの円錐形はバランスを示すため (またはバランスの近く) 電気力と表面張力は、順番を示す超小型原子炉 (均?...

ナノ結晶半導体量子ドット (Qd) など超常磁性酸化鉄ナノ粒子 (SPIONs) は、生物学的検出、イメージング、操作、および療法1,ので2,のための大きな可能性を示している3,4,5,6。ミセルに 1 つまたは複数のナノ結晶をカプセル化するインターフェイス結晶生物的環境3,6に広く使われている方法をされています。このように形成されたミセル結晶 (ナノ結晶内包ミセル) ナノバイオ材料7,8,9,10の新たなクラスとなっています。様々 な材料 (例えば、ナノ結晶、小分子薬、染料) をカプセル化するミセルを作製する一般的な方法は、フィルム水和、透析、いくつかの他7,11。
現在の仕事では、組み立て式、ボトムアップ、トップダウン エレクトロ スプレーを組み合わせると溶媒媒介構造制御に基づいたミセルのナノ結晶の作製法について説明します。ミセル結晶の他の製造方法と比較して、本手法は、いくつかの有益な機能を提供しています: (1) 主として連続生産プロセスです。この機能は、エレクトロ スプレーはエマルジョン液滴を形成する手法であるという事実が主に原因。対照的に、いくつかの他の方法は自然12にこれらのメソッドのバッチ プロセスをそれによってエマルション液滴を形成するのにボルテックスや超音波を使用します。(2) 高い水分散性、優れたコロイド安定性、カプセル化されたナノ結晶そのままの身体機能と製品になります。このプロセスは、エレクトロ スプレーが微細・均一乳化液滴を形成できるため大部分の他のミセル カプセル化メソッドと比較して優れた品質の製品を与えることができる多くの場合。(3) ミセル形状とカプセル化されたナノ結晶の数などを含む、製品の構造ははるかに高価使用される両親媒性高分子を変更するなどのコントロールの他の方法と比較して、溶媒によって制御することができ、作り出すことができます。一般的な球状ミセルの形状だけでなく紐状ミセル ミセル融合13を介して形状。このように形成されたワーム状ミセル結晶は、大幅に提供する球状のカウンター パート13よりも非特異的細胞内取り込みを減少を発見されています。その一方で、その他の方法での計測の必要性よりもこのメソッドには (ただし、これまで禁止) 幾分より技術的に難しくエレクトロ デバイスのセットアップが必要とすることを指摘する価値です。
作製方法最初自己ミセル結晶 (図 1 を形成するために有機溶剤の蒸発が続くエレクトロ スプレーによる均一サイズの超微細液滴 (頻繁には油の水エマルジョン) を発生させるもの).エレクトロ スプレー セットアップは同心円状の針を使用して同軸構成: 両親媒性ブロック共重合体や有機溶剤に溶解した疎水性ナノ結晶が含まれ、油相は、内側の針 (27 G ステンレス製の毛細管に配信) シリンジ ポンプ;水に溶解した界面活性剤が含まれている、水の段階は第 2 シリンジ ポンプの外側の針 (20 G ステンレス製 3 ウェイ コネクタ) に配信されます。高電圧は、同軸のノズルに適用されます。均一サイズの超微細液滴は電気力克服表面張力と液体の慣性のストレスにより生成されます。各液滴が本質的に ' マイクロ-炉と'、蒸発による有機溶剤の除去時に機能、自己集合 '反応' は、疎水性相互作用による自発的に発生します。ミセル結晶の異なる構造につながる別の有機溶剤を使用して: THF 長い反応時間とは、ワームのような水溶性有機溶媒中の球状ミセル形状につながる水不混和性有機溶媒のクロロホルム強化されたナノ カプセル化とともにミセルの形状。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Hydrophobic quantum dots</td>
			<td>Ocean Nanotech</td>
			<td>QSP</td>
			<td>Solid hydrophobic CdSe/ZnS quantum dots. Peak fluorescence emission wavelength is 605 nm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(styrene)-b-poly(ethylene glycol) (PS-PEG)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>666476-500MG</td>
			<td>Molecular weight of PS segment is 9.5 kDa and that of PEG segment is 18.0 kDa.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(vinyl alcohol) (PVA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>363170-500G</td>
			<td>Molecular weight 13&#8211;23 kDa, 87&#8211;89% hydrolyzed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF)</td>
			<td>Sinopharma Chemical Reagent</td>
			<td>80124418</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Sinopharma Chemical Reagent</td>
			<td>40007960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pumps</td>
			<td>Bao Ding Shen Chen</td>
			<td>SPLab01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Shanghei Lai Xing</td>
			<td></td>
			<td>2 mm outer diameter and 1.8 mm inner diameter PTFE tubing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>Yi Ming</td>
			<td>5.CC</td>
			<td>5 mL disposable syringe made of PTFE.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High voltage power supply</td>
			<td>Dong Wen</td>
			<td>DW Series</td>
			<td>Direct current power supply (0&#8211;50 kV range).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrospray coaxial nozzle</td>
			<td>Hunan Chang Sha Na Yi</td>
			<td></td>
			<td>Stainless steel assembly. Inner capillary needle was a 27 gauge (outer diameter 500 &#956;m; inner diameter 300 &#956;m). Outer capillary was a 20 gauge (outer diameter 1,000 &#956;m; inner diameter 500 &#956;m).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortexer</td>
			<td>Xi&#39;an HEB Biotechnology Co., Ltd. China</td>
			<td>MX-S</td>
			<td>MX-S with wide speed range of 0&#8211;2,500 rpm, stepless speed regulation, touch and continuous operations.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel ring</td>
			<td>Yiwu Wan Tu</td>
			<td></td>
			<td>Rings with a range of diameters (0.8&#8211;1.8 cm) can be constructued. For example, a 1.3 cm diameter ring was constructed by curling an approximately 25 cm (length) of 0.5-mm diamter (24 gauge, AWG) steel wire.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass collecting dish</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>1u5084</td>
			<td>25-mm height and 120-mm diameter glass dish.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL centrifuge tube</td>
			<td>Jiangsu Xinkang Medical Instrument Co., Ltd.</td>
			<td>X-407</td>
			<td>Centrifuge tube is made of transparent polypropylene (PP).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of spherical and worm-shaped micellar nanocrystals by combining electrospray, self-assembly, and solvent-based structure control

ミセル結晶 (カプセル化されたナノ結晶とミセル) ナノバイオ材料の新たな主要なクラスとなっています。組み立て式、ボトムアップ、トップダウン エレクトロ スプレーを組み合わせると溶剤ベースの構造制御に基づくミセルのナノ結晶の作製法について述べる。このメソッドはまず、自己組織化反応が発生する (ミセル形状とナノ構造形成のミセル ナノクリスタル マイクロリアクターとして機能それぞれの制服の超微細液滴を生成するエレクトロ スプレーを使用して、カプセル化) は有機溶媒の使用によって制御されます。このメソッドの主連続、安価な構造制御による高品質なミセル結晶製品を生成します。水溶性有機溶媒テトラヒドロ フラン (THF) を使用して、溶媒誘起促進ミセル融合による虫状ミセル結晶を作り出すことができます。一般的な球状ミセル結晶と比較して、ワーム状のミセル結晶は生物学的ターゲットを高めて最小の非特異的細胞内取り込みを提供できます。共同各ミセルに複数のナノ結晶をカプセル化、多機能や相乗効果を実現できます。この製作法と今後の作業の一部となるの現在の制限は主にミセル ナノ製品とプロセスの連続的な不完全な性質で不完全なカプセル化を含まれます。

生産工程で使用される有機溶剤によるミセルのナノ結晶の構造 (形とカプセル化) のコントロールをまとめた図を図 1に示します。簡単に言えば、ジクロロ メタンはナノ結晶; のないカプセル化球状ミセルにつながるクロロホルムは球状ミセル結晶; 数低カプセル化につながるTHF はそれぞれ短い反応時間でナノ結晶の数が高いカプセル化球状ミセ?...

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Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

現在の仕事は、ミセル結晶、ナノバイオ材料の新たな主要なクラスを作製する方法を説明します。このメソッドを組み合わせたエレクトロ スプレー トップダウン、ボトムアップ型自己組織化と溶剤ベースの構造制御。作製方法は主として連続的、高品質の製品を作り出すことができる、構造制御の安価な手段を持っています。

組み立て式、エレクトロ スプレーを組み合わせることによって球形とワーム状ミセル ナノ結晶と溶剤ベースの構造制御の作製

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

折り紙インスパイアパターン化され、再構成可能な粒子の自己組織化

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

のCdSe / CdSのロッドやテトラポッドナノ結晶のシードの合成

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

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

短いペプチドの自己組織化によって順序付け生体分子構造の形成

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

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

一本鎖DNAタイルから複雑な2次元形状の自己集合

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

A Study of the Complexation of Mercury(II) with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

A Study of the Complexation of MercuryII with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

エレクトロスプレーイオン化質量分析法によるDicysteinylテトラペプチドと水銀（II）の錯体の研究

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, ...

Green and Low-cost Production of Thermally Stable and Carboxylated Cellulose Nanocrystals and Nanofibrils Using Highly Recyclable Dicarboxylic Acids

緑とリサイクル性の高いジカルボン酸を使用して熱的に安定したカルボキシル化セルロースナノ結晶とナノフィブリルの低コスト生産

Here we demonstrate potentially low cost and green productions of high thermally stable and carboxylated cellulose nanocrystals (CNCs) and nanofibrils ...

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

製膜上のハイブリッドペロブスカイト製造方法、電子構造、および太陽電池の性能に及ぼす影響

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

ポリスチレン自己組織を有効にして異方的不均一性と多層カーボンナノ チューブを移植

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

ナノ粒子の自己集合の追跡のため液晶セルの透過電子顕微鏡観察

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

組み立て式、エレクトロ スプレーを組み合わせることによって球形とワーム状ミセル ナノ結晶と溶剤ベースの構造制御の作製

組み立て式、エレクトロスプレーを組み合わせることによって球形とワーム状ミセルナノ結晶と溶剤ベースの構造制御の作製