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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저자는 기꺼이 "천 영 글로벌 재능" 상을 중국 중앙 정부, 강 소 성 정부, 대학의 공학 및 응용에서 시작 기금에서 "Shuang 추앙" 상 재정 지원을 인정합니다 "Tian 디"에서 과학, 남 경 대학, 중국, 수상 재단, 부여에서는 우선 학술 프로그램 개발 기금의 장쑤 등 교육 기관 (PAPD), 장쑤 성 자연과학 기금에서 부여.

주의: 때문에 유기 용 매를 사용 하 여, 모든 작업을 화학 증기 두건에서 완료 한다. 높은 전기 전압의 사용, 전원 공급 장치에는 때 기구와 신체 접촉을 피하십시오. 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 랩 코트, 전장 바지 및 폐쇄 발가락 신발)를 사용 하 여 모든 적절 한 안전 관행을 사용 합니다. 모든 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오.
1입니다. 재료의 설치
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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. 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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>

Micellar 나노의 제조 방법은 현재 작업 결합 내려 분무에 설명 하단-최대 자기 조립, 그리고 용 매 기반 구조 제어. 효과적이 고 편리한 품질 관리 방법을 사용 하는 동축 노즐 팁에서 형성 된 테일러 콘입니다. 이것은 올바른 형식의 테일러 콘 나타냅니다 균형 때문에 (또는 균형 근처) 전기 력과 마이크로-원자로 (유니폼 ultrafine 방울)의 성공적인 형성을 나타냅니다에 표면 장력 사이 자기 조립 반응...

반도체 양자 점 (QDs)와 superparamagnetic 산화 철 나노 입자 (SPIONs) 등 나노 생물학, 이미징, 조작, 검색과 치료1,2, 에 대 한 큰 잠재력이 증명 3,4,,56. micelle에 하나 이상의 나노 캡슐화 인터페이스 나노 생물학 환경3,6에 널리 사용 되는 방법 되었습니다. 따라서 형성 micellar 나노 (나노 캡슐화와 micelles) nanobiomaterials7,8,,910의 신흥 클래스 되고있다. Micelles 다양 한 자료 (예를 들면, 나노, 작은 분자 약 및 염료)를 캡슐화 하는 조작에 일반적으로 사용 되는 방법 등이 영화 화, 투 석, 그리고 여러 다른7,11.
현재 작업 micellar 나노 자기 조립, 탑-다운 분무, 상향식 결합 하 고 매 중재 구조 제어에 따라 조작 하는 방법을 설명 합니다. Micellar 나노의 다른 제조 방법과 비교해, 우리의 방법은 여러 유익한 기능을 제공 합니다: (1) 그것은 크게 연속 생산 공정. 이 기능은 분무는 유화 액 작은 물방울을 형성 하기 위하여 우리의 방법에 사용 되는 사실 때문에 주로입니다. 반면, 몇 가지 다른 방법을 사용 하 여 vortexing 또는 쥡니다 에멀젼 방울, 그로 인하여 자연12이러한 방법을 일괄 처리 프로세스를 만들기를. (2) 높은 물 dispersibility, 우수한 콜 로이드 안정성, 그대로 실제의 그리고 기능으로 캡슐화 된 나노 제품에 결과. 이 과정 자주 분무 ultrafine 하 고 균일 한 유화 액 작은 물방울을 형성할 수 있기 때문에 대부분 다른 micelle 캡슐화 방법에 비해 우수 품질을 가진 제품을 제공할 수 있습니다. (3) micelle 모양 및 캡슐화 된 나노의 번호를 포함 하 여 제품의 구조는 아니 훨씬 더 비싼 컨트롤 사용 amphiphilic 고분자를 변경 하는 등의 다른 방법에 비해, 용 매에 의해 통제 될 수 있다와 생산할 수 있습니다. 뿐만 아니라 일반적으로 사용 가능한 구형 micelle 모양 하지만 micelle 퓨전13를 통해 웜 같은 micelle 모양. 따라서 형성 벌레 모양의 micellar 나노 크게 제공 하 구면 대응13보다 일반적인 세포질 통풍 관을 감소 발견 된다. 다른 한편으로, 그것은 지적 가치이 방법을 좀 더 기술적으로 (비록 멀리 금지) 요구 하는 분무 장치의 설정이 필요 합니다 다른 방법에서 계측의 필요 보다.
제조 방법은 먼저 분무, 유기 용 매에 따른 자기 조립 형성 micellar 나노 (그림 1의 증발에 의해 다음에 의해 균일 한 크기와 ultrafine 액체 (수시로 기름에 물 에멀젼) 작은 물방울을 생성 하는 것을 포함 한다. ). 분무 설치는 동심 바늘을 사용 하 여 동축 구성: amphiphilic 블록 공중 합체 및 소수 성 나노 유기 용 매에 녹아 들어 석유 단계 내부 바늘 (27 G 스테인리스 모 세관에 전달 ) 주사기 펌프; 물속에에서 녹아 있는 계면 활성 제를 포함 하는 물 단계 두 번째 주사기 펌프와 외부 바늘 (20 G 스테인리스 스틸 3 방향 커넥터)에 전달 됩니다. 높은 전압 동축 노즐에 적용 됩니다. 균일 한 크기를 가진 ultrafine 방울 급격 힘 극복 표면 장력 및 관성 스트레스는 액체에서 생성 됩니다. 각 작은 물방울 본질적으로 ' 마이크로-원자로 ', 유기 용 매 증발에 의해의 제거에 따라 역할은 자기 조립 '반응' 자발적 소수 성 상호 작용으로 인해 발생. 다른 유기 용 매를 사용 하 여 리드 micellar 나노의 다른 구조: 구형 micelle 모양, 긴 반응 시간 THF 리드 웜 같은 물 혼합할 수 있는 유기 용 매는 동안 이끌어 물 혼합할 수 없는 유기 용 매 클로 프롬 향상 된 nanocrystal 캡슐화 함께 micelle 모양입니다.

<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

Micellar 나노 (나노 캡슐화와 micelles) nanobiomaterials의 신흥 주요 클래스 되고있다. Micellar 나노 자기 조립, 탑-다운 분무, 상향식 결합 및 용 매 기반 구조 제어에 따라 조작 하는 방법을 설명 합니다. 이 방법은 먼저 포함 유니폼 ultrafine 액체 작은 물방울을 생성 하기 위해 분무를 사용 하 여, 각각의 역할을 자기 조립 반응 발생 하는 구조 (micelle 모양과 nanocrystal 형성 micellar 나노, 마이크로 반응 기 캡슐화) 유기 용 매 사용에 의해 제어. 이 방법은 주로 연속 이며 저렴 한 구조 제어 방식으로 고품질 micellar nanocrystal 제품 생산. 사용 하 여 물 혼합할 수 있는 유기 용 매 tetrahydrofuran (THF), 벌레 모양의 micellar 나노 용 매-유도/촉진 micelle 융합으로 인해 생산 수 있습니다. 일반적인 구형 micellar 나노와 비교, 벌레 모양의 micellar 나노 최소화 된 일반적인 세포질 통풍 관, 따라서 생물을 대상으로 향상을 제공할 수 있습니다. 공동 각 micelle에 여러 나노 캡슐화, 하 여 다기능 또는 시너지 효과 얻을 수 있습니다. 미래의 작품의 일부가 될 것입니다,이 제조 방법의 현재 한계는 주로 micellar nanocrystal 제품 및 프로세스의 불완전 하 게 지속적인 자연 불완전 캡슐화를 포함 합니다.

그림 1 생산 공정에 사용 되는 유기 용 매에 의해 micellar 나노의 구조 (모양 및 캡슐화)의 컨트롤을 요약 하는 회로도 보여준다. 간단히, dichloromethane 나노;의 아무 캡슐화 구형 micelles 리드 클로 프롬 나노; 낮은 캡슐화 번호와 구형 micelles 리드 THF는 각각 구형 micelles 짧은 반응 시간에 나노 수가 높은 캡슐화 및 긴 반응 시간에 나노 수가 높은 캡슐화 mice...

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

현재 작업 micellar 나노, nanobiomaterials의 신흥 주요 클래스를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 이 방법은 자기 조립, 탑-다운 분무, 상향식을 결합 및 용 매 기반 구조 제어. 제조 방법은 크게 연속, 높은 품질의 제품을 생산할 수 있는 이며 구조 제어에의 한 저렴 한 수단을 보유 하 고.

구형 및 벌레 모양의 Micellar 나노 자기 조립, 분무, 결합 하 여 용 매 기반 구조 제어의 제조

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

The overall goal of this procedure is to fabricate micellar nanocrystals by combining top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and an inexpensive solvent-based method of structure control. This method offers a good way to produce an emerging class of nanobiomaterials known as micellar nanocrystals, which can be useful for biomedical detection, imaging, and therapy. The main advantages of this technique include, firstly, it's a continuous process.Second, it produces high quality products. And thirdly, it has an inexpensive way of controlling structure. Potentially, this technique could be adapted to produce other types of nanomaterials as well.To begin the procedure, dissolve 10 milligrams of hydrophobic quantum dots in 20 milliliters of either chloroform or tetrahydrofuran, depending on the desired micelle shape. Vortex the solution for 20 seconds. Next, dissolve 100 milligrams of polystyrene block polyethylene glycol in 10 milliliters of either chloroform or THF, depending on the desired shape.If the solution is in chloroform, vortex it for 20 seconds. If the solution is in THF instead, sonicate it in a bath sonicator for two minutes. Combine one milliliter of the quantum dot solution with one milliliter of the PS peg solution.Vortex the mixture for one minute, and then draw the solution into a five milliliter PTFE syringe labeled Syringe A.Next, combine 400 milligrams of polyvinyl alcohol with 10 milliliters of deionized water. Stir the mixture at 60 to 80 degrees Celsius for four to five hours. Then, allow the PVA solution to cool to room temperature.Draw the cooled PVA solution into a five milliliter PTFE syringe labeled Syringe B.To begin setting up the coaxial electrospray system, insert the 27-gauge stainless steel inner capillary into the 20-gauge stainless steel outer capillary assembly. Gently screw the inner capillary into position until it just meets resistance, being careful not to overtighten. Load Syringe A into a syringe pump.Connect the syringe to the inner capillary of the coaxial nozzle with 37 centimeters of PTFE tubing. Load Syringe B into another syringe pump, and connect the syringe to the outer capillary with 17 centimeters of PTFE tubing. Position the coaxial nozzle tip about 0.8 centimeters above a steel wire ring, with a diameter of 1.5 centimeters fixed to a metal rod.Place a 25 millimeter by 125 millimeter circular glass collection dish on a stand approximately 10 centimeters below the nozzle tip. Ensure that the direct current high voltage power supply is turned off. Then, ground the steel ring by connecting it to the negative terminal of the power supply.Finally, connect the positive terminal of the power supply to the inner needle of the coaxial nozzle. Set syringe pump A to 0.6 milliliters per hour, and syringe pump B to 1.5 milliliters per hour. Start both syringe pumps and wait for the flow rates to stabilize, as indicated by drops forming at the nozzle at a steady rate.Verify that there are no air bubbles in the tubing and that there are no leaks. Then turn on the system power supply. Adjust the applied voltage, staying between five and nine kilovolts, until a properly formed tailor cone is observed at the coaxial nozzle tip.Then, place 10 milliliters of deionized water into a new collection dish. Replace the collection dish in the assembly with a new dish. Allow the electrospray process to run for 40 minutes when producing spherical micelles, or 90 minutes when producing wormlike micelles.Then remove the collection dish. Stop the syringe pumps and turn off the power supply. Let the product dish sit uncovered in a fume hood overnight to allow the organic solvent to evaporate.Then, transfer the product to a 15 milliliter centrifuge tube for characterization or use. Store the product at four degrees Celsius for up to one month. Transmission electron microscopy of micelles produced in chloroform revealed spherical particles with a low encapsulation number of nanocrystals.The particle size was approximately 35 nanometers. Proper tailor cone formation was essential for micelle self-assembly. An improperly formed tailor cone resulted in overall unsuccessful production.When THF was used as the organic solvent, wormlike micelles formed from the fusion of self-assembled spherical micelles. After 90 minutes, nearly all observed micellar nanocrystals were in wormlike shapes. The use of THF also resulted in greater nanocrystal encapsulation than was observed in chloroform.After watching this video, you should have a good understanding of how to make micellar nanocrystals of different shapes using our fabrication method, which is scalable, inexpensive, and gives good quality of products.

Research

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