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

. אין תודות

1. ייבוש טולואן
הערה: אם יש לך גישה מגדלי ממיסים יבש, לאסוף את טולואן ו דגה על ידי חמש מחזורים הקפאת משאבת ההפשרה.
<ol><li>יבש 3 Å מולקולרית בקבוקון 250 mL שחור ב 250-300 ° c תחת ואקום עבור 48 h ולהעביר לתוך קופסה.</li>
	<li>שתי מעלות מייבשים בתנור ב-150 ° c ומעבירים אותם לתוך הקופסה.</li>
	<li>להעביר א...

<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>

סינתזה ו-CDSA החיים של הטרילוק הסוקוייר PCL50-pmma10-pdma200 כבר מחולקת. למרות הצורך בתנאים מחמירים, הטבעת הפותחת של ε-caprolactone העניקה פולימרים עם תכונות מצוינות שאפשרו הרחבות שרשרת מוצלחות של MMA ו-DMA. פולימרים אלה הצליחו בזריעה העצמית שלהם, קבלת שלב טהור של מיקרולים גלילי, אשר היו sonicate...

חד-מימדי (1D) ננו-מבנים, כגון צילינדרים, סיבים וצינורות, צברה תשומת לב גוברת במגוון שדות. בין אלה, הפופולריות שלהם במדעי הפולימר הוא חב מגוון עשיר של נכסים שלהם. לדוגמה, Geng ואח ' הראו כי filomאיסלנדי התערוכה עלייה של פי עשרה בזמן מגורים במחזור הדם של מודל מכרסם לעומת עמיתיהם כדורית שלהם, ו וון ואח ' חשף כי polybu,b-פולי (אתילן אוקסיד) סיבים דיספרסיות להציג גידול במאגר מודולוס על ידי שתי הזמנות של סדר גודל על הקישור של הליבה במהלך מדידות rheological1,2. מעניין, רבים של מערכות אלה מסונתז באמצעות הרכבה עצמית של סופולימרים לחסום, אם זה להיות באמצעות שיטות מסורתיות יותר של מיתוג ממיסים ו-סרט דק לחות3, או שיטות מתקדמות יותר כגון פולימוניזציה המושרה להרכבה עצמית והתגבשות עצמית מוכוונת-מונחה (cdsa)4,5. כל טכניקה מחזיקה את היתרונות שלהם, עם זאת, רק CDSA יכול לייצר חלקיקים נוקשים עם התפלגות אחידה אחיד וניתן לשליטה.
החלוצי של העבודה מאת גילרוי ואח '. הקימו ארוך פוליפרוצילסילאן-b-polydiמתיל siloxane (PFS-pdms) צילינדרים ב הבעיה ו, כאשר באמצעות sonication מתון, צילינדרים קצרים מאוד עם אורך מתאר נמוך מפזר (Ln). עם תוספת של מסה קבועה מראש של שרשראות diblock סופולימר בתוך מממס משותף, גלילים של אורכים שונים עם Ln נמוך כמו 1.03 היו הסינטייום5,6. עבודה נוספת של קבוצת הנימוסים הדגישה את דרגת השליטה הגבוהה האפשרית עם מערכת PFS, שעשויה לשמש ליצירת מבנים מורכבים ויררכית במיוחד: בלוק-מיקרולים, בצורת צעיף ומשקולית כדי לנקוב במספר7, 8. בעקבות הפגנות אלה חקרו החוקרים את המערכות האחרות, הפונקציונליות יותר של cdsa, כולל: פולימרים למחצה של סחורות (פוליאתילן, פולי (ε-caprolactone), הפולני)9,10 ,11,12,13 ומבצעים פולימרים (פולי (3-hexylophene), פוליסלינוזה)14,15. חמוש עם ארגז כלים זה של diblock מערכות סופולימר שניתן להרכיב במהירות וביעילות, החוקרים ביצעו מחקר מונחה יישומים יותר בשנים האחרונות16.  ג'ין ואח ' הפגינו מרגש על אורכי דיפוזיה במאות ננומטר ב polythiophene בלוק סופולימרים והקבוצה שלנו הפגינו היווצרות של ג ' לים מ פולי (ε-calactone) (PCL) המכיל בונה גלילי10, . שבע עשרה
למרות זאת היא טכניקה רבת עוצמה, CDSA יש מגבלות שלה. לגוש הסופולימרים חייב להיות רכיב גבישי למחצה, כמו גם ערכי מפזרים נמוכים והתמודשות של הקבוצה הגבוהה; לחסום הסדר התחתון מזהמים עלולים לגרום לצבירת חלקיקים או לגרום לשינוי מורפולוגיה18,19. בשל ההגבלות הללו, משתמשים בפוליריניזציות חיים. עם זאת, יש צורך בטיהור משמעותי, בהליכי ייבוש ובסביבות מים/חמצן, כדי להשיג פולימרים עם המאפיינים הנ ל. נעשו ניסיונות לעצב מערכות שהתגבר על זה. לדוגמה, PFS בלוק סופולימרים נוצרו באמצעות כימיה לחץ לזוג שרשראות פולימר יחד20. למרות חלקיקי הגליל וכתוצאה מכך הפגינו תכונות מופת, הסופולימרים בלוקים מטוהרים בדרך כלל על ידי הכללה בגודל המקובל כרומטוגרפיה הסינתזה של PFS עדיין דורש את השימוש באנייוני חיים מריריציות. הקבוצה שלנו הבינה לאחרונה CDSA החיים של PCL, הצלחת אשר הסתובב סביב באמצעות שניהם אורגאוסיס הטבעת החיים-הפתיחה פוליריציות (ROP) ו הפיך תוספת-פיצול שרשרת העברת (רפסודה) polymerizations10. למרות ששיטה זו פשוטה יותר, ריבוי החיות עדיין נדרש.
ככל שהשדה מתקדם לקראת מחקר מונחה יישומים, ובגלל הבעיות הקשורות לפוליריציות חי, הוא האמין כי המתאר של סינתזה הפולימר ופרוטוקולי ההרכבה העצמית יהיה יתרון לעבודה מדעית עתידית. לפיכך, בכתב היד הזה, סינתזה מלאה והרכבה עצמית של PCL-b-pmma-b-pdma מתואר. טכניקות ייבוש יהיה מודגש בהקשר של ROP אורגונציאליל של ε-caprolactone ואת הבאים מגוון הרפסודה של MMA ו-DMA יהיה מיתאר. בסופו של דבר, פרוטוקול CDSA חי עבור פולימר זה באתנול יוצגו ושגיאות נפוצות בנתוני אפיון בשל טכניקה ניסויית נמוכה יהיה ביקורת.

<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

הייצור של מיקרוצילות גלילים גלילי הוא אתגר משמעותי בכימיה פולימר. רוב המבנים הגליליים שנוצרו בעזרת אחת משלוש הטכניקות: מעבר הסרט הדק, החלפת ממיסים או הרכבה עצמית מושרה, ומייצרים רק צילינדרים גמישים ומבודדים. הרכבה עצמית מבוססת התגבשות (CDSA) היא שיטה שיכולה לייצר צילינדרים עם מאפיינים אלה, על ידי ייצוב מבנים של עקמומיות נמוכה יותר בשל היווצרות ליבה גבישי. עם זאת, טכניקות החיים שבהן נוצרות רוב אבני היסוד, אינן תהליכים טריוויאליים ותהליך CDSA עשוי להניב תוצאות בלתי מספקות אם בוצעו באופן שגוי. כאן, סינתזה של חלקיקים גליליים מן ריאגנטים פשוטים מוצג. ייבוש וטיהור של ריאגנטים לפני הטבעת פתח פולימוניזציה של ε-caprolactone מזרז על ידי diphenyl פוספט מתואר. פולימר זה לאחר מכן שרשרת מורחבת על ידי מתיל מתיונין (MMA) ואחריו n-diמתיל אקרילאמיד (DMA) באמצעות תוספת הפיך-פיצול שרשרת העברת (רפסודה) פולימור, המאפשר משולש מסוג מפוצל שיכול לעבור cdsa ב אתנול. תהליך CDSA חי מחולקת, התוצאות של אשר יבול חלקיקי חלקיקים עד 500 ננומטר באורך ואורך מפזר נמוך כמו 1.05. צפוי כי פרוטוקולים אלה יאפשרו לאחרים לייצר מבני ננו גלילי ולהעלות את התחום של CDSA בעתיד.

PCL נותח על-ידי 1H מספקטרוסקופיית וחדירות ג'ל כרומטוגרפיה (gpc). הספקטרום 1H nmr הניב מידה של פולימור (DP) של 50, על ידי השוואה של התהודה ב 3.36 ppm ו 4.08 ppm, אשר מתאים את הקבוצה סוף הפרוטונים אתיל ואת אסתר בשרשרת α-פרוטונים בהתאמה (איור 1b). זה סיפק את האימות של ער...

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

הרכבה עצמית מונחית התגבשות (CDSA) מציגה את היכולת הייחודית לייצור מבנים ננו-רובוטים של הפצות באורך צר. הטבעת האורגניטיבית פותחת את הε-הקרניים והרחבות השרשרת העוקבות של מתיל מתיונין ו- n, מומחש n-dimethyl תיל אקרילאמיד. פרוטוקול CDSA חי אשר מייצרת גלילים של עד 500 ננומטר באורך מחולקת לרוחב.

סינתזה של חלקיקים מונוטהתפזר גלילי באמצעות התגבשות עצמית מונחה-הרכבה של סופולימרים מתכלים לחסום

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

הפרוטוקול שלנו מתמקד הן בפילמורים של פתיחת טבעת והן בפילמור רפסודה כדי לייצר צילינדרים קופולימרים בלוק באורך מבוקר באמצעות הרכבה עצמית מונעת התגבשות חיה. השילוב של פולמריזציה של פתיחת טבעת ו- RAFT מאפשר ייצור של פולימרים עם אזורים גבישיים למחצה ואזורים פונקציונליים כאחד. פעולה זו פותחת את השדה של CDSA ליישומים פוטנציאליים אחרים.ההצלחה של הפרוטוקול נפתרת סביב היובש של חברי ההנהלה ההתחלתיים. ודא שהמערכת לעולם לא באה במגע עם האטמוספירה ברגע שהליך הייבוש החל. השיטה דורשת ידע בטכניקות כימיה רגישות לאוויר.אנו מאמינים כי ביצוע פרקטיקות אלה לצורת וידאו ייתן לחוקרים חופש להציג רעיונות חדשים ללא הפרעה מחוסר ניסיון מעשי. כדי להתחיל, להעביר את כל כלי הזכוכית ומערבבים ברים, מיובש בתנור 150 מעלות צלזיוס לילה, לספסל. מהדקים את הבקבוק הדו-מצמדי 250 מיליליטר עם תחתית עגולה, מצוידים בבר ערבוב, על דוכן מעל צלחת ערבוב, ומאבטחים ברז אטום לאוויר על הצוואר הקטן.מוסיפים 100 מיליליטר של אפסילון-קפרולקטון לבקבוקון. חבר את הבקבוק התחתון העגול לקו חנקן דרך הברז על צוואר אחד. תחת זרימה קבועה של חנקן בשלוש psi, להוסיף גרם אחד של סידן הידרד לתוך הבקבוק דרך הצוואר הראשי.מתאימים את הצוואר השני עם פקק זכוכית, ומערבבים לילה בטמפרטורת החדר תחת אווירת חנקן. לתקוף את הבקבוק לקו שלנק, ולפתוח לזרימה קבועה של חנקן. להרכיב את ציוד זיקוק ואקום על שני דוכנים, על ידי הידוק הבקבוק אפסילון-קפרולקטון עגול למטה לעמוד אחד ועוד בקבוקון עגול למטה לעמוד השני.לשמור על זרימה קבועה של חנקן דרך המערכת כדי למנוע מים מלהיכנס למערכת. הכנס מדחום לתוך הראש עדיין, ולאטום במקום. חבר את המתאם לקו שלנק.לכבות את זרימת החנקן, ולפתוח את המערכת כדי לשאוב דרך חיבור חדש זה לקו שלנק. מחממים את האפסילון-קפרולקטון במכת חימום של 60 עד 80 מעלות, אוספים את חמשת המיליליטרים הראשונים בבקבוקים הקטנים בתחתית העגולה והשאר בבקבוקון עם שני צווארים עגולים. מניחים את flasks בחנקן נוזלי כדי לדחוס את caprolactone ביעילות.כדי להאיץ את התהליך, לעטוף את ציוד הזיקוק צמר גפן ונייר כסף. חבר את קו שלנק לבקבוקון העגול התחתון עם שני הצווארים. להפוך את הקו כדי ואקום במשך 120 שניות לחנקן במשך 10 שניות, בסך הכל שלוש פעמים, כדי לטהר את הקו.פתח את הקו ואת המערכת לחנקן. לאחר מכן מוסיפים גרם אחד של סידן הידריד לבקבוק האיסוף שמתאים עם פקק, ומערבבים תחת אווירת חנקן בן לילה. בינתיים, להיפטר עודף סידן הידיד על ידי תוספת dropwise של 10 מיליליטר של isopropanol, ואחריו חמישה מיליליטר של מתנול.לאחר מבעבע מפסיק, להוסיף עודף של מים. שוטפים את ציוד הזיקוק עם אצטון, ומניחים בתנור לילה. בבוקר, לחזור על זיקוק ואקום שוב מבלי להוסיף סידן הידראיד למונומר פעם סיים.ואז לפתוח את הבקבוק לחנקן כדי להתחיל להעביר את caprolactone, באמצעות cannula, לתוך אמפול. מעבירים את האמפולה לתיבת כפפות. בתא הכפפות, הכינו פתרונות מלאי.לתוך שלושה בקבוקונים נפרדים, להוסיף 0.011 גרם של סוכן העברת שרשרת הידרוקסיל, כיזם, 0.01 גרם של דיפניל פוספט, כזרז, ו 0.25 גרם של מונומר מיובש, קפרולקטון. מוסיפים 0.5 מיליליטר של טולואן לכל אחד מבקבוקוני היוזם והזרז, ומתסיסים בעדינות עד שהמתמסים. לאחר מכן מערבבים את היזם ואת פתרונות מלאי דיפניל פוספט לתוך בקבוקון אחד, ומוסיפים בר ערבוב.לתקן את הבקבוקון על stirrer, להתאים את המהירות כדי ערבוב מתון, ולהוסיף את הפתרון מונומר לתוך הבקבוקון יוזם-זרז. מתאימים את הבקבוקון עם מכסה, ומערבבים במשך שמונה שעות בטמפרטורת החדר. לאחר מכן להסיר את הבקבוקון מתיבת הכפפות, ומיד להשתמש פיפטה פסטר להוסיף את התערובת, dropwise, לתוך עודף של אתר diethyl קר, כדי לזרז.דרך משפך בוכנר, מסננים את המוצק הלבן, יבשים באווירת הסביבה, וממיסים אותו במיליליטר אחד של טטרהידרופון. לזרז אתר diethyl פעמיים נוספות, ויבש ביסודיות. ראשית הכינו מספר תקעים בסיסיים של אלומינה במזרקים של שלושה מיליליטר.מסננים את דיוקסן ו- MMA לתוך בקבוקונים נפרדים כדי להסיר מייצבים. לשקול 0.5 גרם של PCL מסונתז בעבר, 0.424 גרם של MMA, למדוד שני מיליליטר של דיוקסן לתוך בקבוקון, ולאפשר להתמוסס. הכינו פתרון מלאי AIBN טהור של 10 מיליגרם למיליליטר, ו-pipette 139 microliters לתערובת התגובות.מעבירים את התערובת לאמפולה המצוידת בבר ערבוב, וחותמים. לאחר מכן חבר את האמפולה לקו שלנק, והכנס לחנקן נוזלי. לאחר הפתרון קפוא, להציג את האמפולה כדי ואקום עד מד ואקום קורא לכל היותר פעם אחת 10 למיליבר אחד שלילי.סגור את האמפולה, ולאפשר להפשיר לחלוטין. חזור על מחזור הפשרת משאבת ההקפאה פעמיים נוספות. עם סיום המחזור האחרון, מלאו את האמפולה בחנקן, והם מניחים אותה באמבט שמן שחומם מראש ב-65 מעלות צלזיוס במשך ארבע שעות.כדי לפקח על ההמרה, להשיג את האמפולה מהאמבטיה שמן, לעבור את הכובע עבור חותם סופר תחת זרימה של חנקן, לחלץ שתי טיפות, לערבב עם 600 microliters של כלורופורם deuterated בבקבוקון, ולהעביר צינור NMR. העבר את הדגימה לדגימה האוטומטית של מכשיר NMR כדי להפעיל ספקטרום פרוטונים. החלף את הכובע תוך זרימה קבועה של חנקן, והחזר לאמבט השמן.עכשיו, מניחים את האמפולה כי כבר מחומם באמבט השמן לתוך חנקן נוזלי עד קפוא, ולאחר מכן במכסה המנוע אדים, לפתוח את האמפולה לאוויר כדי לרוות את הפולימריזציה במשך דקה אחת. לאחר מכן, dropwise להוסיף את התערובת לתוך עודף עצום של אתר diethyl קר לזרז. לבודד על ידי סינון Buchner, ויבש.ממיסים את הפולימר והטטרהידרופון, ומזרזים עוד פעמיים. יבש את הפולימר ביסודיות עבור ספקטרוסקופיית פרוטון NMR וניתוח SEC. חזור על הליך זה עם 0.5 גרם של PCL-PMMA שנוצר, 1.406 גרם של DMA, שני מיליליטר של דיוקסאן, ו 111 microliters של עשרה מיליגרם לכל AIBN מיליליטר ודיוקסן.מחממים את פילמור ב 70 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת, ולזרז את תערובת התגובה אתר diethyl קר שלוש פעמים. מניחים חמישה מיליגרם של קופולימר טריבלוק שנוצר לתוך בקבוקון, ולהוסיף מיליליטר אחד של אתנול. לאטום את הבקבוקון עם מכסה ופרפילם.מחממים ב-70 מעלות צלזיוס וגלימה מחממת במשך שלוש שעות. לאחר מכן, מוציאים את הבקבוקון להתקרר לאט לטמפרטורת החדר. השאירו את הפתרון לגיל בטמפרטורת החדר במשך שבועיים.הפתרון הופך מעונן ויוצר שכבה ברורה בתחתית כאשר מורכב במלואו. לדלל את הפיזור למיליגרם אחד למיליליטר עם אתנול בצינור חסין sonication. מניחים את הצינור באמבט קרח.הכנס את קצה בדיקה sonication לאזור האמצעי של הפיזור. Sonicate הפתרון במשך 15 מחזורים של שתי דקות בעוצמה הנמוכה ביותר, המאפשר להתקרר במשך 15 דקות בין מחזורים. קח aliquot של פיזור זרעים sonicated לדלל ל 0.18 מיליגרם למיליליטר עם אתנול בצינור.לאחר מכן, להכין פתרון של יונימר ו tetrahydrofuran לריכוז של 25 מיליגרם למיליליטר. הוסיפו 32.8 מיקרוליטרים של תווי ה-unimer לפיזור הזרעים המדולל ונערו בעדינות כדי לאפשר פירוק מלא. השאירו את הפיזור לגיל במשך שלושה ימים עם המכסה מעט פתוח, כך tetrahydrofuran יכול להתאדות.זה יפיק 90 ננומטר החל זרעים ל 500 צילינדרים ננומטר. פילמור פותח טבעת של אפסילון-קפרולקטון הביא מידה מסוימת של פילמור של 50, נקבע על ידי ספקטרום NMR פרוטון עם תהודה של פרוטונים אתיל קבוצת הקצה ב 3.36 עמודים לדקה, ואת פרוטונים אסתר אלפא בסוף שרשרת ב 4.08 עמודים לדקה. עקבות GPC מראה התפלגות משקל מולקולרית טיפוסית עם שיא אחד, בעל ערך פיזור של 1.07 ומשקל מולקולרי ממוצע מספר של 10, 800 גרם לכל שומה.לשם השוואה, פולמריזציה שהגיבה במשך 12 שעות נתנה כתף משקל מולקולרית גבוהה ב 15, 500 גרם לכל שומה. שימוש בריאגנטים לא מיובשים כראוי הניב תערובת מוצר עם זנב משקל מולקולרי נמוך. הפולימרים העוקבים של RAFT השיגו מידה מסוימת של פילמיזציה של 10 עבור בלוק PMMA עם שיא unimodal במעקב GPC.עם זאת, כאשר נלקח בכוונה המרות גבוהות מדי יותר מ 70 אחוזים, הרחבה של משקל מולקולרי כתף משקל מולקולרי גבוה נצפתה. מידת הפולימריזציה של הבלוק האחרון של PDMA הייתה 200, בהשוואה לפרוטונים של רשת הקצה PCL ב- 4.08 PPM ופרוטונים מתיל בשרשרת הצדדית DMA ב- 2.93 PPM. עקבות GPC היו צרות ובלתי מעורערות.עם החזרה על הארכת השרשרת באמצעות PCL-PMMA טמא, כתף משקל מולקולרית נמוכה הופיעה. זכור לקחת את הזמן שלך על ייבוש המערכת, כמו כל נוכחות של מים יכול לגרום לפולימור של caprolactone להיכשל. תוודא שהכל יבש.אזור חיץ בין הליבה לקורונה של הצילינדר יכול לאפשר לייצב מבנים אחרים של CDSA במים, ולפתוח אפיקים חדשים של מחקר ושיתוף פעולה.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

אוריגמי השראה עצמית הרכבה של חלקיקים בדוגמת וReconfigurable

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

היווצרות של מבני Biomolecular הוזמנו על ידי ההרכבה העצמית של פפטידים קצרים

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

עצמי הרכבה של צורות דו-ממדיות מורכבות מחד-גדילי דנ&quot;א אריחים

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 של ננו-צינורות פחמן חד-דופנות עם קופולימרים לחסום Thermo-הפיך אפיון על ידי פיזור קטן זווית ניוטרון

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

סינתזה של חלקיקים CDS-חינם ליגנד בתוך מטריקס קופולימר גופרית

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

סינתזה של חלבון Bioconjugates<em&gt; דרך</em&gt; כימיה ציסטאין-maleimide

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

במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים נוזלי-תא לצורך מעקב הרכבה עצמית של חלקיקים

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

סינתזה של אבן בניין תיול עבור התגבשויות של מסגרת מתכת Gyroidal-גופרית מוליכים למחצה

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

סינתזה של המצע מכורך Au Nanowires באמצעות מנגנון הצמיחה הפעילה משטח

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

סינתזה של חלקיקים מבוססות-Pt/Sn בי-מתכתיים נוזלים יוניים

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