Name: synthesis of monodisperse cylindrical nanoparticles via crystallization-driven self-assembly of biodegradable block copolymers
Uploaded: 2019-06-20T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Monodisperse Cylindrical Nanoparticles via Crystallization-driven Self-assembly of Biodegradable Block Copolymers at JoVE.com

لا توجد إقرارات.

1. تجفيف التولوين
ملاحظة: إذا كان لديك إمكانية الوصول إلى أبراج المذيبات الجافة، وجمع التولوين وdegas من قبل خمس دورات تجميد مضخة ذوبان.
<ol><li>جاف 3 ° المنخل الجزيئي في قارورة شلينك 250 مل في 250-300 درجة مئوية تحت فراغ لمدة 48 ساعة ونقلها إلى صندوق القفازات.</li>
	<li>جفف أمبولتين في الفرن...

<ol>
	<li>Geng, 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=Shape+effects+of+filaments+versus+spherical+particles+in+flow+and+drug+delivery.">Shape effects of filaments versus spherical particles in flow and drug delivery.</a> Nature Nanotechnology. 2, 249 (2007).</li><li>Won, Y. -. Y., Davis, H. T., Bates, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+Wormlike+Rubber+Micelles.">Giant Wormlike Rubber Micelles.</a> Science. 283 (5404), 960-963 (1999).</li><li>Mai, Y., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+block+copolymers.">Self-assembly of block copolymers.</a> Chemical Society Reviews. 41 (18), 5969-5985 (2012).</li><li>Charleux, B., Delaittre, G., Rieger, J., D&#8217;Agosto, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymerization-Induced+Self-Assembly:+From+Soluble+Macromolecules+to+Block+Copolymer+Nano-Objects+in+One+Step.">Polymerization-Induced Self-Assembly: From Soluble Macromolecules to Block Copolymer Nano-Objects in One Step.</a> Macromolecules. 45 (17), 6753-6765 (2012).</li><li>Gilroy, J. B., 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=Monodisperse+cylindrical+micelles+by+crystallization-driven+living+self-assembly.">Monodisperse cylindrical micelles by crystallization-driven living self-assembly.</a> Nature Chemistry. 2, 566 (2010).</li><li>Boott, C. E., 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=Probing+the+Growth+Kinetics+for+the+Formation+of+Uniform+1D+Block+Copolymer+Nanoparticles+by+Living+Crystallization-Driven+Self-Assembly.">Probing the Growth Kinetics for the Formation of Uniform 1D Block Copolymer Nanoparticles by Living Crystallization-Driven Self-Assembly.</a> ACS Nano. 12 (9), 8920-8933 (2018).</li><li>G&#228;dt, T., Ieong, N. S., Cambridge, G., Winnik, M. A., Manners, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+and+hierarchical+micelle+architectures+from+diblock+copolymers+using+living,+crystallization-driven+polymerizations.">Complex and hierarchical micelle architectures from diblock copolymers using living, crystallization-driven polymerizations.</a> Nature Materials. 8, 144 (2009).</li><li>Wang, X., Guerin, G., Wang, H., Wang, Y., Manners, I., Winnik, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cylindrical+Block+Copolymer+Micelles+and+Co-Micelles+of+Controlled+Length+and+Architecture.">Cylindrical Block Copolymer Micelles and Co-Micelles of Controlled Length and Architecture.</a> Science. 317 (5838), (2007).</li><li>Sch&#246;bel, J., Karg, M., Rosenbach, D., Krauss, G., Greiner, A., Schmalz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patchy+Wormlike+Micelles+with+Tailored+Functionality+by+Crystallization-Driven+Self-Assembly:+A+Versatile+Platform+for+Mesostructured+Hybrid+Materials.">Patchy Wormlike Micelles with Tailored Functionality by Crystallization-Driven Self-Assembly: A Versatile Platform for Mesostructured Hybrid Materials.</a> Macromolecules. 49 (7), 2761-2771 (2016).</li><li>Arno, M. C., 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=Precision+Epitaxy+for+Aqueous+1D+and+2D+Poly(&#949;-caprolactone)+Assemblies.">Precision Epitaxy for Aqueous 1D and 2D Poly(&#949;-caprolactone) Assemblies.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (46), 16980-16985 (2017).</li><li>Sun, L., 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=Tuning+the+Size+of+Cylindrical+Micelles+from+Poly(l-lactide)-b-poly(acrylic+acid)+Diblock+Copolymers+Based+on+Crystallization-Driven+Self-Assembly.">Tuning the Size of Cylindrical Micelles from Poly(l-lactide)-b-poly(acrylic acid) Diblock Copolymers Based on Crystallization-Driven Self-Assembly.</a> Macromolecules. 46 (22), 9074-9082 (2013).</li><li>Fan, B., 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=Crystallization-driven+one-dimensional+self-assembly+of+polyethylene-b-poly(tert-butylacrylate)+diblock+copolymers+in+DMF:+effects+of+crystallization+temperature+and+the+corona-forming+block.">Crystallization-driven one-dimensional self-assembly of polyethylene-b-poly(tert-butylacrylate) diblock copolymers in DMF: effects of crystallization temperature and the corona-forming block.</a> Soft Matter. 12 (1), 67-76 (2016).</li><li>He, W. -. N., Zhou, B., Xu, J. -. T., Du, B. -. Y., Fan, Z. -. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+Growth+Modes+of+Semicrystalline+Cylindrical+Poly(&#949;-caprolactone)-b-poly(ethylene+oxide)+Micelles.">Two Growth Modes of Semicrystalline Cylindrical Poly(&#949;-caprolactone)-b-poly(ethylene oxide) Micelles.</a> Macromolecules. 45 (24), 9768-9778 (2012).</li><li>Patra, S. K., 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=Cylindrical+Micelles+of+Controlled+Length+with+a+&#960;-Conjugated+Polythiophene+Core+via+Crystallization-Driven+Self-Assembly.">Cylindrical Micelles of Controlled Length with a &#960;-Conjugated Polythiophene Core via Crystallization-Driven Self-Assembly.</a> Journal of the American Chemical Society. 133 (23), 8842-8845 (2011).</li><li>Kynaston, E. L., Nazemi, A., MacFarlane, L. R., Whittell, G. R., Faul, C. F. J., Manners, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniform+Polyselenophene+Block+Copolymer+Fiberlike+Micelles+and+Block+Co-micelles+via+Living+Crystallization-Driven+Self-Assembly.">Uniform Polyselenophene Block Copolymer Fiberlike Micelles and Block Co-micelles via Living Crystallization-Driven Self-Assembly.</a> Macromolecules. 51 (3), 1002-1010 (2018).</li><li>Rizis, G., Mvan de Ven, T. G., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystallinity-driven+morphological+ripening+processes+for+poly(ethylene+oxide)-block-polycaprolactone+micelles+in+water.">Crystallinity-driven morphological ripening processes for poly(ethylene oxide)-block-polycaprolactone micelles in water.</a> Soft Matter. 10 (16), 2825-2835 (2014).</li><li>Jin, X. -. H., 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=Long-range+exciton+transport+in+conjugated+polymer+nanofibers+prepared+by+seeded+growth.">Long-range exciton transport in conjugated polymer nanofibers prepared by seeded growth.</a> Science. 360 (6391), (2018).</li><li>Rizis, G., van&#8197;de&#8197;Ven, T. G. M., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&#8220;Raft&#8221;+Formation+by+Two-Dimensional+Self-Assembly+of+Block+Copolymer+Rod+Micelles+in+Aqueous+Solution.">&#8220;Raft&#8221; Formation by Two-Dimensional Self-Assembly of Block Copolymer Rod Micelles in Aqueous Solution.</a> Angewandte Chemie International Edition. 53 (34), 9000-9003 (2014).</li><li>Qiu, H., 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=Uniform+patchy+and+hollow+rectangular+platelet+micelles+from+crystallizable+polymer+blends.">Uniform patchy and hollow rectangular platelet micelles from crystallizable polymer blends.</a> Science. 352 (6286), 701 (2016).</li><li>Zhou, H., Lu, Y., Yu, Q., Manners, I., Winnik, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+Collapse+of+Uniform+Cylindrical+Brushes+with+a+Thermoresponsive+Corona+in+Water.">Monitoring Collapse of Uniform Cylindrical Brushes with a Thermoresponsive Corona in Water.</a> ACS Macro Letters. 7 (2), 166-171 (2018).</li></ol>

وقد تم تحديد التوليف والمعيشة CDSA من ثلاثي block copolymer PCL50-PMMA10-PDMA200. على الرغم من أن الشروط الصارمة مطلوبة، أعطى البلمرة افتتاح حلقة من ε-caprolactone البوليمرات مع خصائص ممتازة التي مكنت من ملحقات سلسلة ناجحة من MMA وDMA. وكانت هذه البوليمرات ناجحة في البذر الذاتي، والحصول على مرحلة ن?...

وقد حظيت الهياكل النانوية أحادية الأبعاد (1D)، مثل الاسطوانات والألياف والأنابيب، باهتمام متزايد في مجموعة متنوعة من المجالات. ومن بين هذه، وشعبيتها في علم البوليمر هو المستحقة لمجموعة متنوعة غنية من الخصائص. فعلى سبيل المثال، أثبت غنغ وآخرون أن الفيلوميسيلز تظهر زيادة بمقدار عشرة أضعاف في وقت الإقامة في مجرى الدم لنموذج القوارض مقارنة بنظرائها الكرويين، وكشف وون وآخرون أن ألياف البولي البيوتادايين -ب-بولي (أكسيد الإيثيلين) التشتت اتّصال عرض زيادة في معامل التخزين من قبل اثنين من أوامر من حجم عند الربط المتبادل من النواة خلال قياسات الريولوجية1,2. ومن المثير للاهتمام، يتم تصنيع العديد من هذه النظم عن طريق التجميع الذاتي للكتل البوليمرات، سواء كان ذلكمن خلال طرق أكثر تقليدية من تبديل المذيبات والإماهة رقيقة فيلم 3، أو أكثر الطرق المتقدمة مثل البلمرة الناجمة عن التجميع الذاتي وبلورة يحركها التجميع الذاتي (CDSA)4،5. كل تقنية تحمل مزاياها الخاصة، ومع ذلك، يمكن فقط CDSA إنتاج جزيئات جامدة مع توزيع طول موحد ويمكن التحكم فيها.
شكلت الأعمال الرائدة من قبل جيلروي وآخرون طويلة polyferroylylsilane-ب-polydimethylsiloxane (PFS-PDMS) اسطوانات في الهكسان، وعند استخدام sonication خفيفة، اسطوانات قصيرة جدا مع تشتت طول كفاف منخفض (Lن). عند إضافة كتلة محددة سلفا من سلاسل ثنائي الكتلة كوبوليمر في مذيب مشترك، تم توليف اسطوانات من أطوال متفاوتة معن L منخفضة مثل 1.035،6. سلطت مجموعة "مانرس" الضوء على درجة التحكم العالية الممكنة مع نظام PFS، والتي يمكن استخدامها لتشكيل هياكل معقدة وهرمية بشكل ملحوظ: كتلة مشتركة-micelles، وشاح على شكل ودمبل micelles على سبيل المثال لا الحصر7، 8. بعد هذه المظاهرات، بحث الباحثون أخرى، نظم أكثر وظيفية لCDSA بما في ذلك: البوليمرات السلعية شبه البلورية (البولي، بولي (ε-caprolactone)، بوليلاكتيد)9،10 ،11،12،13 والبوليمرات (بولي (3-hexylthiophene)، بوليسلينوفين)14،15. المسلحة مع هذه المجموعة من أنظمة البوليمر ثنائي الكتلة التي يمكن تجميعها بسرعة وكفاءة، وقد أجرى الباحثون المزيد من البحوث التي يحركها التطبيق في السنوات الأخيرة16.  وقد أظهرت جين وآخرون أطوال انتشار اكسيتون في مئات نانومتر في بوليمرات كتلة بوليثيوفين وأظهرت مجموعتنا تشكيل المواد الهلامية من بولي (ε-caprolactone) (PCL) التي تحتوي على التركيبات أسطوانية10، 17.
على الرغم من أنها تقنية قوية، CDSA لديها قيودها. الكتلة [كبوليمر] ينبغي يتلقّى عنصر [سمي-بلّوريكل], [أس ولّ س] منخفضة تشتت قيم و [فيلّي] عال نهاية مجموعة; قد تسبب الملوثات كتلة أقل النظام تجميع الجسيمات أو إحداث تغييرات مورفولوجية18،19. بسبب هذه القيود، وتستخدم البلمرة الحية. ومع ذلك، مطلوب تنقية الكواشف كبيرة، وإجراءات التجفيف والمياه / الأكسجين بيئات خالية من أجل تحقيق البوليمرات مع الخصائص المذكورة أعلاه. وقد بذلت محاولات لتصميم نظم للتغلب على ذلك. على سبيل المثال، تم تشكيل البوليمرات كتلة PFS باستخدام الكيمياء انقر لزوجين سلاسل البوليمر معا20. على الرغم من أن الجسيمات النانوية أسطوانية الناتجة قد أظهرت خصائص مثالية، وعادة ما يتم تنقية البوليمرات الكوبوليمرالكتل بواسطة الكروماتوغرافيا استبعاد حجم إعدادي وتركيب PFS لا يزال يتطلب استخدام أنيوني المعيشة البلمرة. حققت مجموعتنا مؤخرا CDSA الحية من PCL، ونجاح هات حول استخدام كل من البلمرة الحلقي ة المتجددة القابلة للربط (ROP) وعكسها إضافة- تجزئة سلسلة نقل (RAFT) البلمرة10. على الرغم من أن هذه الطريقة أبسط، لا تزال مطلوبة البلمرة الحية.
وبما أن هذا المجال يتجه نحو المزيد من البحوث التي يحركها التطبيق، وبسبب المشاكل المرتبطة بالبلمرة الحية، يعتقد أن الخطوط العريضة لبروتوكولات توليف البوليمر والتجميع الذاتي ستكون مفيدة للعمل العلمي في المستقبل. وهكذا، في هذه المخطوطة، يتم تحديد التوليف الكامل والتجميع الذاتي PCL-b-PMMA-b -PDMA copolymer. وسيتم تسليط الضوء على تقنيات التجفيف في سياق ROP organocatalyzed من ε-caprolactone وسيتم تحديد البلمرة RAFT اللاحقة من MMA وDMA. وأخيرا، سيتم عرض بروتوكول CDSA الحية لهذا البوليمر في الإيثانول وسيتم انتقاد الأخطاء الشائعة في بيانات توصيف بسبب تقنية تجريبية رديئة.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2,2&#39;-azobisisobutyrnitrile</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL ampoule</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL two neck RBF</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ampoule (25 mL)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B19 tap</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B24 stopper</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basic Alumina</td>
			<td>Fluka</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buchner Flask</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buchner Funnel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Caclium Hydride</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannulae</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>caprolactone</td>
			<td>Arcos Organics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chain Transfer Agent</td>
			<td>Made in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical Flask (multiple sizes)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dessicator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl Ether</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dioxane</td>
			<td>Fisher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>diphenylphosphate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distillation Condenser</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Fisher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter Paper (multiple sizes)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel Permeation Chrmoatography Instrument</td>
			<td>Agilent Technologies Infinity 1260 II</td>
			<td></td>
			<td>Running DMF at 50 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glovebox</td>
			<td>Mbraun, Unilab</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hotplate</td>
			<td>IKA, RCT basic</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mercury Thermometer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methyl Methacrylate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Molecular seives</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>MS/1030/53</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-dimethyl acrylamide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NMR spectrometer</td>
			<td>Bruker 400 MHz</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphorus pentoxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RBF (multiple sizes)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schlenk Cap (B24)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schlenk Flask (250 mL)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schlenk Line</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonication Probe</td>
			<td>Bandelin Sonoplus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suba Seal (multiple sizes)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM grids</td>
			<td>EmResolutions, Formvar/carbon film 300 mesh copper</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>THF</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>three neck adaptor</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>Fisher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transmission Electron Microscope</td>
			<td>Jeol 2100</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of monodisperse cylindrical nanoparticles via crystallization-driven self-assembly of biodegradable block copolymers

إنتاج الميشيل أسطواني أحادي ة هو تحد كبير في كيمياء البوليمر. يتم إنتاج معظم التركيبات الاسطوانية التي تشكلت من البوليمرات الكربونية ثنائي الكتلة بواسطة واحدة من ثلاث تقنيات: الإماهة الرقيقة للأفلام، أو تبديل المذيبات أو التجميع الذاتي الناجم عن البلمرة، وإنتاج اسطوانات متعددة التشتت المرنة فقط. التبلور يحركها التجميع الذاتي (CDSA) هو الأسلوب الذي يمكن أن تنتج اسطوانات مع هذه الخصائص، من خلال تثبيت هياكل انحناء أقل بسبب تشكيل لب بلورية. ومع ذلك، فإن تقنيات البلمرة الحية التي يتم بها تشكيل معظم كتل تشكيل النواة ليست عمليات تافهة وعملية CDSA قد تسفر عن نتائج غير مرضية إذا نفذت بشكل غير صحيح. هنا، يظهر تركيب الجسيمات النانوية أسطوانية من الكواشف بسيطة. يتم وصف تجفيف وتنقية الكواشف قبل بلمرة فتح حلقة من ε-caprolactone حفزها الفوسفات ثنائي الفينيل. ثم يتم تمديد هذا البوليمر بواسطة ميثاكريلات الميثيل (MMA) تليها N,N-ثنائي ميثيل الأكريلاميد (DMA) باستخدام عكسها إضافة- تجزئة سلسلة نقل (RAFT) البلمرة، مما يتيح ثلاثي الكتلة البوليمر التي يمكن أن تخضع CDSA في الايثانول. يتم تحديد عملية CDSA الحية، ونتائجها تسفر عن جسيمات نانوية أسطوانية تصل إلى 500 نانومتر في الطول وتشتت طول منخفضة تصل إلى 1.05. ومن المتوقع أن تسمح هذه البروتوكولات للآخرين بإنتاج هياكل نانوية أسطوانية ورفع مستوى مجال CDSA في المستقبل.

تم تحليل PCL بواسطة 1H H NMR الطيفية وجل ثقب اللون (GPC). وقد أسفر طيف معدل الوفيات القصوى 1درجة من البلمرة (DP) من 50، مقارنة بالرنين عند 3.36 جزء في المليون و 4.08 جزء في المليون، والتي تتوافق مع مجموعة البروتونات الإيثيلية النهائية واستر في سلسلة البروتونات α على التوالي (...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Monodisperse Cylindrical Nanoparticles via Crystallization-driven Self-assembly of Biodegradable Block Copolymers at JoVE.com

Synthesis of Monodisperse Cylindrical Nanoparticles via Crystallization-driven Self-assembly of Biodegradable Block Copolymers

تبلور يحركها التجميع الذاتي (CDSA) يعرض القدرة الفريدة على اختلاق الهياكل النانوية أسطوانية التوزيعات ضيقة الطول. وأظهرت البلمرة الحلقي فتح البومرة من ε-caprolactone وملحقات سلسلة لاحقة من ميثاكريلات الميثيل وN,N-ثنائي ميثيل أكريلاميد. ويرد بروتوكول CDSA الحية التي تنتج اسطوانات أحادية التشتت تصل إلى 500 نانومتر في الطول.

توليف جسيمات نانوية أسطوانية أحادية التشتت عبر التجميع الذاتي للبوليمرات القابلة للتحلل البيولوجي

The production of monodisperse cylindrical micelles is a significant challenge in polymer chemistry. Most cylindrical constructs formed from diblock ...

يركز بروتوكولنا على كل من البلمرة بفتح الحلقة وطوف لإنتاج أسطوانات كوبليمر كتلة من طول تسيطر عليها باستخدام التجميع الذاتي القائم على التبلور الحي. الجمع بين كل من فتح حلقة وطوف البلمرة يسمح بإنتاج البوليمرات مع كل من المناطق شبه البلورية والوظيفية. هذا يفتح مجال CDSA إلى التطبيقات المحتملة الأخرى.نجاح البروتوكول يحل حول جفاف الكواشف بدءا. تأكد من أن النظام لا يأتي أبدا في اتصال مع الغلاف الجوي بمجرد بدء إجراء التجفيف. تتطلب هذه الطريقة معرفة في تقنيات الكيمياء الحساسة للهواء.ونحن نعتقد أن الالتزام بهذه الممارسات في شكل فيديو سيعطي الباحثين حرية تقديم أفكار جديدة دون عوائق من عدم وجود خبرة عملية. للبدء، نقل جميع الأواني الزجاجية والحانات يحرك، المجففة في فرن 150 درجة مئوية بين عشية وضحاها، إلى مقاعد البدلاء. المشبك 250 ملليلتر قارورة مستديرة القاع 250 الرقبة، ومجهزة شريط ضجة، على موقف على لوحة ضجة، وتأمين صنبور الهواء ضيق على الرقبة الصغيرة.إضافة 100 ملليلتر من ابسيلون كابورولكتون إلى القارورة. قم بتوصيل قارورة القاع المستدير بخط النيتروجين من خلال الصنبور على رقبة واحدة. تحت تدفق مستمر من النيتروجين في ثلاثة psi، إضافة غرام واحد من هيدريد الكالسيوم في القارورة من خلال الرقبة الأولية.تناسب الرقبة الثانية مع سدادة الزجاج، ويحرك بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة تحت جو النيتروجين. هاجم القارورة إلى خط شلينك، وفتح لتدفق مستمر من النيتروجين. تجميع معدات التقطير الفراغي على اثنين من المدرجات، عن طريق لقط قارورة إبسيلون كابورولكتون الجولة القاع إلى موقف واحد وآخر قارورة مستديرة القاع إلى موقف آخر.الحفاظ على تدفق مستمر من النيتروجين من خلال النظام لمنع المياه من دخول النظام. إدراج ميزان الحرارة في الرأس لا يزال، وختم في مكان. إرفاق المحول بخط Schlenk.إيقاف تدفق النيتروجين، وفتح النظام لفراغ من خلال هذا الاتصال الجديد إلى خط Schlenk. سخني إبسيلون كابرولكتون في عباءة تدفئة من 60 إلى 80 درجة، وجمع أول خمسة ملليلترات في قارورة صغيرة مستديرة القاع والباقي في قارورة دائرية القاع من رقبتين. وضع القارورة في النيتروجين السائل لتكثيف الكابرولوكوتون على نحو فعال.لتسريع العملية، التفاف معدات التقطير في القطن والصوف واحباط. إرفاق خط شلينك إلى قارورة دائرية القاع ذات الرقبةتين. بدوره الخط إلى فراغ لمدة 120 ثانية والنيتروجين لمدة 10 ثوان، ما مجموعه ثلاث مرات، لتطهير الخط.فتح الخط والنظام إلى النيتروجين. ثم إضافة غرام واحد من هيدريد الكالسيوم إلى قارورة جمع تناسب مع سدادة، ويحرك تحت جو النيتروجين بين عشية وضحاها. وفي الوقت نفسه، والتخلص من هيدرويد الكالسيوم الزائد بإضافة قطرة من 10 ملليلتر من الايزوبروبانول، تليها خمسة ملليلتر من الميثانول.بمجرد توقف الفقاعات ، أضف فائضًا من الماء. شطف معدات التقطير مع الأسيتون، ووضعها في الفرن بين عشية وضحاها. في الصباح، كرر التقطير فراغ مرة أخرى دون إضافة هيدرويد الكالسيوم إلى المونومر مرة واحدة الانتهاء.ثم افتح القارورة إلى النيتروجين لبدء نقل الكابرولكتون ، عبر القنية ، إلى أمبول. نقل أمبول إلى صندوق القفازات. في صندوق القفازات، قم بإعداد حلول الأسهم.في ثلاث قارورة منفصلة، إضافة 0.011 غراما من وكيل نقل سلسلة الهيدروكسيل، كما البادئ، 0.01 غرام من فوسفات ثنائي الفينيل، كما حافزا، و 0.25 غرام من مونومر المجفف، caprolactone. إضافة 0.5 ملليلتر من toluene إلى كل من قارورة البادئ والمحفز، وتهيج بلطف حتى يتم حل الكواشف. ثم اخلطي حلول مخزون الفوسفات من المبادر والفيثينيل في قارورة واحدة، وأضفي شريطًا مُثيرًا.قم بإصلاح القارورة على المحرك، واضبط السرعة إلى إثارة معتدلة، وأضف محلول مونومر إلى قارورة البادئ المحفز. تناسب القارورة مع غطاء، ويحرك لمدة ثماني ساعات في درجة حرارة الغرفة. ثم إزالة القارورة من مربع القفازات، وعلى الفور استخدام ماصة باستور لإضافة الخليط، dropwise، إلى فائض من الأثير ديثيل الباردة، للترسب.من خلال قمع Buchner ، تصفية الصلبة البيضاء ، الجافة في الغلاف الجوي المحيط ، وإذابتها في ملليلتر واحد من رباعي هيدروفوران. تترسب في الإيثر ديثيل مرتين أكثر، وجافة تماما. أولاً إعداد عدة المقابس الألومينا الأساسية في الحقن ثلاثة ملليلتر.قم بفرز الديوكسيكان و MMA في قارورة منفصلة لإزالة المثبتات. تزن 0.5 غرام من PCL المركبة سابقا، 0.424 غراما من مجلس العمل المتحد، وقياس مليلترين من الديوكسيدان في قارورة، والسماح للذوبان. إعداد محلول مخزون AIBN نقية من 10 ملليغرام لكل ملليلتر، والماصات 139 ميكرولترات في خليط التفاعل.نقل الخليط إلى أمبول مجهزة شريط ضجة، وختم. بعد ذلك نعلق أمبول على خط شلينك، ووضعها في النيتروجين السائل. مرة واحدة يتم تجميد الحل، وإدخال أمبول إلى فراغ حتى قياس فراغ يقرأ على الأكثر مرة واحدة مرات 10 إلى ميليبار واحد سلبي.أغلق أمبول، والسماح للذوبان تماما. كرر هذه دورة التجميد مضخة ذوبان مرتين إضافيتين. عند الانتهاء من الدورة الأخيرة، ردم أمبول مع النيتروجين، ووضعها في حمام النفط محمّد مسبقا في 65 درجة مئوية لمدة أربع ساعات.لرصد التحويل، والحصول على أمبول من حمام النفط، والتبديل الغطاء لختم السوبر تحت تدفق النيتروجين، واستخراج اثنين من قطرات، ومزيج مع 600 ميكرولترات من الكلوروفورم deuterated في قارورة، ونقلها إلى أنبوب NMR. نقل العينة إلىampler التلقائي من جهاز NMR لتشغيل طيف البروتون. استبدال الغطاء في حين تحت تدفق مستمر من النيتروجين، ووضع مرة أخرى في حمام النفط.الآن، ضع أمبول التي تم تسخينها في حمام النفط في النيتروجين السائل حتى المجمدة، ومن ثم في غطاء الدخان، وفتح أمبول للهواء لإخماد البلمرة لمدة دقيقة واحدة. المقبل، dropwise إضافة الخليط إلى فائض واسعة من الأثير ديثيل الباردة للترسب. عزل بواسطة الترشيح Buchner، وجافة.حل البوليمر و tetrahydrofuran، وتعجّل مرتين أكثر. جفف البوليمر بدقة للتحليل الطيفي للبروتون NMR وتحليل لجنة الأوراق المالية والبورصة. كرر هذا الإجراء مع 0.5 غرام من PCL-PMMA ولدت, 1.406 غرام من DMA, ملليلتر اثنين من الديوكسيان, و 111 ميكرولترات من عشرة ملليغرام لكل ملليلتر AIBN وديوكسيان.سخني البلمرة عند 70 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، وعجل بخليط التفاعل في الإيثر الزّود من الـديثيل ثلاث مرّات. ضع خمسة ملليغرام من الكوبوليمر triblock ولدت في قارورة، وإضافة ملليلتر واحد من الإيثانول. ختم القارورة مع غطاء وبارا فيلم.الحرارة عند 70 درجة مئوية وعباءة التدفئة لمدة ثلاث ساعات. بعد ذلك، تأخذ القارورة إلى تبريد ببطء إلى درجة حرارة الغرفة. ترك الحل إلى العمر في درجة حرارة الغرفة لمدة أسبوعين.يتحول الحل غائمًا ويشكل طبقة مميزة في الأسفل عندما يتم تجميعها بالكامل. تمييع التشتت إلى مليغرام واحد لكل ملليلتر مع الإيثانول في أنبوب مقاومة للصوتينية. ضع الأنبوب في حمام جليدي.إدراج غيض من مسبار سونيكيشن في المنطقة الوسطى من التشتت. سونيكات الحل لمدة 15 دورة من دقيقتين في أدنى كثافة، والسماح لتبرد لمدة 15 دقيقة بين الدورات. اتخاذ aliquot من تشتت البذور سونيكاتيد وتمييع إلى 0.18 ملليغرام لكل ملليلتر مع الإيثانول في أنبوب.ثم، إعداد حل من unimer و tetrahydrofuran لتركيز 25 ملليغرام لكل ملليلتر. أضف 32.8 ميكرولترات من محلول اليونيمر إلى تشتت البذور المخفف ويهز بلطف للسماح بالذوبان الكامل. ترك التشتت إلى سن لمدة ثلاثة أيام مع غطاء قليلا ajar، لذلك يمكن أن تتبخر رباعي هيدروفوران.وهذا سوف تنتج 90 نانومتر البذور بدءا من 500 اسطوانات نانومتر. أدى البلمرة فتح حلقة من إبسيلون كابرولكتون في درجة من البلمرة من 50، التي تحددها الطيف NMR بروتون مع الرنين من البروتونات الإيثيلي نهاية المجموعة في 3.36 PPM، ونهاية سلسلة استر ألفا البروتونات في 4.08 PPM. يُظهر تتبع GPC توزيعًا نموذجيًا للوزن الجزيئي مع ذروة واحدة ، حيث تبلغ قيمة التشتت 1.07 ومتوسط الوزن الجزيئي 10 ، 800 جرام لكل مول.وعلى سبيل المقارنة، أعطى البلمرة التي كان رد فعل لمدة 12 ساعة الكتف الوزن الجزيئي عالية في 15،500 غرام لكل الخلد. باستخدام الكواشف غير المجففة بشكل صحيح أسفرت عن خليط المنتج مع ذيل الوزن الجزيئي المنخفض. حققت البلمرة المتتابعة من طوف درجة من البلمرة من 10 كتلة PMMA مع ذروة الواسطة الأحادية في تتبع GPC.ومع ذلك، عندما اتخذت عمدا إلى تحويلات عالية جدا أكبر من 70 في المئة، لوحظ توسيع الوزن الجزيئي وارتفاع الوزن الجزيئي الكتف. وكانت درجة البلمرة للكتلة النهائية من PDMA 200، عند مقارنة البروتونات الأثير نهاية السلسلة PCL في 4.08 PPM و DMA جانب سلسلة البروتيث في 2.93 PPM. كان أثر GPC ضيقًا ونايًا.عند تكرار تمديد سلسلة باستخدام نجس PCL-PMMA, ظهر الكتف الوزن الجزيئي المنخفض. تذكر أن تأخذ وقتك على تجفيف النظام، كما يمكن أن يسبب أي وجود المياه البلمرة caprolactone إلى الفشل. تأكد من أن كل شيء جاف.ويمكن أن تسمح المنطقة العازلة بين قلب الاسطوانة وهالة الاسطوانة بتثبيت بناء الاسطوانات الأخرى في الماء، مما يفتح سبلا جديدة للبحث والتعاون.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

اوريغامي الملهمة التجميع الذاتي للجزيئات منقوشة واعادة التشكيل

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

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

تشكيل الهياكل الجزيئية البيولوجية أمرت قبل التجميع الذاتي من الببتيدات قصير

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

التجميع الذاتي من الأشكال ثنائية الأبعاد المعقدة من البلاط DNA المفرد الذين تقطعت بهم السبل

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

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

Functionalization من احد الجدران الكربون الأنابيب النانومترية مع الحرارية عكسها البوليمر كتلة وتوصيف كل زاوية صغيرة تشتت النيوترونات

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

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

تركيب خالية من يجند أقراص مدمجة النانوية داخل مصفوفة الكبريت كوبوليمر

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

تخليق البروتين Bioconjugates<em&gt; عبر</em&gt; سيستين-maleimide الكيمياء

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

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

خلايا السائل مجهر إلكتروني لتعقب التجميع الذاتي من جسيمات نانوية

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

Synthesis of a Thiol Building Block for the Crystallization of a Semiconducting Gyroidal Metal-sulfur Framework

توليف لكتلة الإنشاء ثيول لبلورة إطار جيرويدال معدن الكبريت انتشارية

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

تركيب أسلاك الاتحاد الأفريقي الركازة زمنياً عبر إليه نمو نشط السطح

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

Synthesis of Bimetallic Pt/Sn-based Nanoparticles in Ionic Liquids

توليف لنظام المعدنين جسيمات نانوية Pt/Sn-تعتمد في السوائل الأيونية

We demonstrate a method for the synthesis of bimetallic nanoparticles consisting of Pt and Sn. A synthesis strategy is used in which the particular ...