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

승인은 없습니다.

1. 톨루엔 건조
참고: 건식 용매 타워에 접근할 수 있는 경우, 5번의 동결 펌프 해동 사이클로 톨루엔과 탈기를 수집하십시오.
<ol><li>250 mL Schlenk 플라스크에서 250-300°C의 진공 하에서 48시간 동안 건조3 Å 분자 체를 건조시키고 글로브박스로 옮니다.</li>
	<li>밤새 150°C에서 오븐에 앰플 2개를 건조시키고 글로브박스로 옮김을 옮김으로 옮김을 옮김으로 옮김을 옮김으로 옮김을 ?...

<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>

삼중합체 PCL 50-PMMA10-PDMA200의 합성 및 살아있는 CDSA가 설명되었다. 엄격한 조건이 필요하지만, σ-caprolactone의 링 개방 중합은 MMA 및 DMA의 성공적인 체인 확장을 가능하게 하는 우수한 특성을 가진 폴리머를 주었다. 이 중합체는 LN 98 nm의 종자 입자로 초음파 처리된 원통형 미셀의 순수한 상을 획득하는 그들의 자기 시딩에 성공했습니다. Unimer의 간단한 추가를 ...

실린더, 섬유 및 튜브와 같은 1차원(1D) 나노 구조는 다양한 분야에서 주목을 받고 있습니다. 이 중, 폴리머 과학에서 그들의 인기는 속성의 그들의 풍부한 다양성에 빚지고있다. 예를 들어, Geng 등은 구형 대조물과 비교하여 설치류 모델의 혈류에서 체류 시간이 10배 증가한다는 것을 입증했으며, 원 외는 폴리부타딘-b-폴리(에틸렌 옥사이드) 섬유를 밝혀냈다. 분산액은 유변학 측정 중 코어를 가교할 때 2배의 크기로 저장계수를 증가시 1,2. 흥미롭게도, 이러한 시스템의 대부분은 블록 공중합체의 자체 조립을 통해 합성되며, 이는 용매 스위칭 및 박막재수화 3, 또는 더 진보된 방법 등을 통해서인지 여부 중합 유도 자가 조립 및 결정화 구동 자가 조립 (CDSA)4,5. 각 기술은 자신의 장점을 보유하고 있지만, 단지 CDSA균일하고 제어 길이 분포와 강성 입자를 생성 할 수 있습니다.
길로이 외. 형성 긴 폴리 페로세닐실란-b-polydimethylsiloxane (PFS-PDMS) 헥산에서 실린더, 온화한 초음파 처리를 사용하는 경우, 낮은 윤곽 길이 분산도매우짧은 실린더 (L n). 일반적인 용매에 소정의 질량의 디블록 공중합체 사슬을 첨가한 후, L n으로 낮은 1.03의 다양한 길이의 실린더를5,6을합성하였다. 매너 그룹에 의한 추가 작업은 PFS 시스템으로 가능한 높은 수준의 제어를 강조, 이는 현저하게 복잡하고 계층 구조를 형성하는 데 사용할 수 있습니다: 블록 - 공동 미셀, 스카프 모양과 아령 미셀 몇 가지 이름을7, 8. 이러한 데모 에 이어, 연구원은 CDSA에 대한 다른, 더 많은 기능 시스템을 조사 : 반 결정 성 상품 폴리머(폴리에틸렌, 폴리 (θ-카프롤락톤), 폴리 락 타이드) 9,10 ,11,12,13 및 전도성 폴리머(폴리(3-헥실티오페네), 폴리셀렌노페네 14,15. 신속하고 효율적으로 조립 할 수있는 디 블록 공중합체 시스템의이 도구 상자로 무장, 연구원은 최근 몇 년 동안 더 많은 응용 프로그램 중심의 연구를 수행16.  Jin 등은 폴리티오페인 블록 공중합체에서 수백 나노미터에서 엑시톤 확산 길이를 입증하였고, 우리 그룹은 원통형 구체를 함유하는 폴리(-caprolactone)(PCL)로부터 겔의 형성을 입증하였다10, 17.
강력한 기술이지만 CDSA에는 한계가 있습니다. 블록 공중합체는 반결정 성분뿐만 아니라 낮은 분산도 값과 하이 엔드 그룹 충실도를 가져야합니다. 낮은 차수 블록 오염물질은 입자 응집을 일으키거나 형태 변화를 유도할 수 있다18,19. 이러한 제한으로 인해 살아있는 중합이 사용됩니다. 그러나 전술한 특성을 가진 폴리머를 얻기 위해서는 상당한 시약 정제, 건조 절차 및 물/산소 가 없는 환경이 필요합니다. 이를 극복하는 시스템을 설계하려는 시도가 있었습니다. 예를 들어, PFS 블록 공중합체는 클릭 화학을 이용하여 폴리머 사슬을함께 20결합하여형성되었다. 생성된 원통형 나노입자가 예시적인 성질을 입증했지만, 블록 공중합체는 일반적으로 예비 크기 배제 크로마토그래피에 의해 정제되고 PFS의 합성은 여전히 살아있는 아니온성의 사용을 필요로 한다. 중합. 우리 그룹은 최근 PCL의 살아있는 CDSA를 실현했으며, 그 성공은 살아있는 유기기 촉매 링 개방 중합 (ROP) 및 가역적 첨가 단편화 사슬 전달 (RAFT) 중합10을모두 사용하여 돌아갔다. 이 방법은 간단하지만, 살아있는 중합은 여전히 필요합니다.
이 분야가 더 많은 응용 기반 연구로 이동하고 있으며 살아있는 중합과 관련된 문제로 인해 폴리머 합성 및 자체 조립 프로토콜의 개요가 미래의 과학 작업에 유리할 것으로 믿습니다. 따라서, 본 원고에서, PCL-b-PMMA-b-PDMA 공중합체의 완전한 합성 및 자가 조립이 설명된다. 건조 기술은 θ-caprolactone의 유기화 ROP의 맥락에서 강조될 것이고 MMA 및 DMA의 후속 뗏목 중합은 설명될 것입니다. 마지막으로, 에탄올에서 이 중합체에 대한 살아있는 CDSA 프로토콜이 제시되고 가난한 실험 기술로 인해 특성화 데이터의 일반적인 오류가 비판될 것입니다.

<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

단분산 원통형 미셀의 생산은 고분자 화학에서 중요한 과제입니다. 디블록 공중합체로 형성된 대부분의 원통형 구조는 박막 재수화, 용매 스위칭 또는 중합 유도 자가 조립의 세 가지 기술 중 하나에 의해 생성되며 유연한 다분산 실린더만 생산합니다. 결정화 구동 자가 조립체(CDSA)는 결정성 코어의 형성으로 인해 낮은 곡률의 구조를 안정화시킴으로써 이러한 특성을 가진 실린더를 생산할 수 있는 방법이다. 그러나 대부분의 코어 형성 블록이 형성되는 살아있는 중합 기술은 사소한 공정이 아니며 CDSA 공정이 잘못 수행되면 만족스럽지 못한 결과를 얻을 수 있습니다. 여기서, 간단한 시약으로부터의 원통형 나노입자의 합성이 도시된다. 디페닐 인산염에 의해 촉매된 θ-caprolactone의 고리 개방 중합 전에 시약의 건조 및 정제가 설명된다. 이 중합체는 다음 메틸 메타 크릴레이트 (MMA)에 의해 확장 체인 N, N-디메틸 아크릴 아크릴아미드 (DMA) 가역 추가-단편화 체인 전달 (RAFT) 중합을 사용하여, CDSA를 겪을 수있는 삼중합체를 제공 에탄올. 살아있는 CDSA 공정은 길이가 500 nm이고 길이가 1.05까지 낮은 원통형 나노 입자를 산출하는 결과를 설명합니다. 이러한 프로토콜을 통해 다른 사람들이 원통형 나노 구조를 생산하고 향후 CDSA 분야를 상승시킬 수 있을 것으로 예상됩니다.

PCL은 1HNMR 분광법 및 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 분석되었다. 1HNMR 스펙트럼은 50의 중합(DP)을 수율화(DP)로, 3.36 ppm 및 4.08 ppm에서 공진을 비교하여, 이는 각각 말단 군 에틸 양성자와 인체인 에스테르 α-양성자(그림1b)에해당한다. 이는 분산값이 1.07인 단일 피크가 10,800 g.mol-1의 Mn으로 관찰된 GPC에 의해 얻어진 분?...

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

결정화 구동 자가 조립체(CDSA)는 좁은 길이 분포의 원통형 나노 구조를 제조하는 고유한 능력을 표시합니다. θ-카프롤락톤의 유기된 고리 개방 중합 및 메틸 메타크릴레이트와 N,N-디메틸아크릴아미드의 후속 사슬 확장이 입증된다. 최대 500nm 길이의 단분산 실린더를 생성하는 살아있는 CDSA 프로토콜이 설명되어 있습니다.

생분해성 블록 공합체의 결정화 구동 자가 조립을 통해 단분산 원통형 나노 입자의 합성

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

당사의 프로토콜은 살아있는 결정화 구동 자체 조립을 사용하여 제어 된 길이의 블록 공중합체 실린더를 생산하기 위해 링 개방 및 RAFT 중합체 모두에 중점을 둡니다. 링 개방과 RAFT 중합제의 조합은 반결정 및 기능 성 영역을 모두 가진 폴리머의 생산을 허용합니다. 이렇게 하면 CDSA 분야가 다른 잠재적 응용 프로그램에 열립니다.프로토콜의 성공은 시작 시약의 건조성을 중심으로 해결됩니다. 건조 절차가 시작되면 시스템이 대기와 접촉하지 않도록하십시오. 이 방법은 공기에 민감한 화학 기술에 대한 지식이 필요합니다.우리는 이러한 관행을 비디오 양식에 투입하면 연구자들이 실질적인 경험의 부족으로 인해 방해받지 않고 새로운 아이디어를 소개할 수 있는 자유를 줄 것이라고 믿습니다. 먼저, 모든 유리 제품을 옮기고 바를 저어밤새 섭씨 150도 오븐에서 벤치로 옮긴다. 교반바, 스티어 플레이트 위에 스탠드를 장착한 2넥 250밀리리터 라운드 하단 플라스크를 고정하고 작은 목에 밀막 탭을 고정합니다.플라스크에 엡실론 카롤락톤의 100 밀리리터를 추가합니다. 둥근 바닥 플라스크를 한 목의 탭을 통해 질소 선에 연결합니다. 3 psi에서 질소의 꾸준한 흐름에서, 1 그램의 칼슘 수화물을 1 그램을 플라스크에 1 개의 목을 통해 넣습니다.두 번째 목에 유리 스토퍼에 맞고 질소 분위기 하에서 실온에서 밤새 저어줍니다. 플라스크를 슐렌크 라인에 공격하고 질소의 꾸준한 흐름에 열려. 엡실론 카롤락톤 라운드 하단 플라스크를 한 스탠드에 고정하고 다른 스탠드에 둥근 바닥 플라스크를 고정하여 두 스탠드에 진공 증류 장비를 조립합니다.물이 시스템에 유입되는 것을 방지하기 위해 시스템을 통해 질소의 꾸준한 흐름을 유지합니다. 온도계를 스틸 헤드에 삽입하고 제자리에 밀봉합니다. 어댑터를 슐렌크 라인에 부착합니다.질소 흐름을 끄고 시스템을 열어 슐렌크 선에 대한 새로운 연결을 통해 진공 청소기로 전환할 수 있습니다. 엡실론 카프롤락톤을 60-80도 가열맨틀에 가열하여 작은 라운드 하부 플라스크에 처음 5밀리리터를 모으고 나머지는 2넥 라운드 하부 플라스크에 넣습니다. 플라스크를 액체 질소에 배치하여 카트롤락톤을 효과적으로 응축시합니다.공정 속도를 높이기 위해 증류 장비를 면봉과 호일로 감쌉니다. 슐렌크 라인을 두 목 의 둥근 바닥 플라스크에 부착합니다. 선을 120초 동안 진공 청소기로 돌리고 10초 동안 질소로 전환하여 총 3회, 라인을 제거합니다.라인과 시스템을 질소로 엽니다. 그런 다음 수집 플라스크에 스토퍼와 함께 맞는 칼슘 하이드라이드 1 그램을 추가하고 하룻밤 동안 질소 분위기에서 저어줍니다. 한편, 이소프로판올 10밀리리터를 드롭와이즈로 첨가하여 초과 칼슘 수화물을 폐기하고, 그 다음으로 메탄올 5밀리리터를 첨가한다.버블링이 중단되면 과도한 물을 추가합니다. 증류 장비를 아세톤으로 헹구고 하룻밤 동안 오븐에 놓습니다. 아침에는 단량체에 칼슘 수화물을 첨가하지 않고 진공 증류를 다시 반복하십시오.그런 다음 플라스크를 질소로 열어 캐뉼라를 통해 카프롤락톤을 앰플로 옮기기 시작합니다. 앰뮬을 장갑 상자에 옮기. 장갑 상자에 스톡 솔루션을 준비합니다.세 개의 별도 바이알에, 추가 0.011 하이드록실 사슬 전송 에이전트의 그램, 시니에이터로, 0.01 디페닐 인산염의 그램, 촉매로, 그리고 0.25 건조 된 단량체의 그램, 카롤락톤. 각 출식기와 촉매 바이알각각에 톨루엔 0.5 밀리리터를 넣고 시약이 용해될 때까지 부드럽게 동요합니다. 그런 다음 이니시에이터와 디페닐 인산염 스톡 솔루션을 하나의 바이알에 넣고 저어줍니다.교반기의 유리병을 고정하고, 속도를 적당한 교반으로 조정하고, 단량제 용액을 시동기 촉매 유리병에 넣습니다. 유리병에 뚜껑을 닫고 실온에서 8시간 동안 저어줍니다. 그런 다음 글러브 박스에서 바이알을 제거하고 즉시 파스퇴르 파이펫을 사용하여 혼합물을 드롭와이즈로 하여 차가운 디틸 에테르를 초과하여 침전시합니다.Buchner 깔때기를 통해 흰색 고체를 걸러내고 주변 대기에서 건조하고 테트라 하이드로 푸란의 1 밀리리터로 녹입니다. 다이틸 에테르에 두 번 더 침전하고 철저히 건조하십시오. 먼저 3 밀리리터 주사기에 몇 가지 기본 알루미나 플러그를 준비합니다.디옥산과 MMA를 별도의 바이알로 필터링하여 안정기를 제거합니다. 무게 0.5 이전에 합성 된 PCL의 그램, MMA의 0.424 그램, 바이알에 디옥산의 두 밀리리터를 측정하고, 용해 할 수 있습니다. 밀리리터당 10밀리그램의 순수 AIBN 스톡 솔루션을 준비하고 파이펫 139 마이크로리터를 반응 혼합물에 준비합니다.혼합물을 교반 바가 장착된 앰뮬레로 옮기고 밀봉합니다. 다음으로 앰뮬을 슐렌크 라인에 부착하고 액체 질소에 넣습니다. 용액이 동결되면 진공 게이지가 음의 1밀리바에 최대 10회 판독될 때까지 앰펠을 진공 청소기로 도입합니다.앰프를 닫고 완전히 해동하십시오. 이 동결 펌프 해동 주기를 두 번 더 반복합니다. 마지막 주기가 완료되면 앰프를 질소로 채우고 4 시간 동안 섭씨 65도에서 예열 된 오일 목욕에 넣습니다.변환을 모니터링하려면 오일 욕조에서 앰프를 얻고, 질소의 흐름하에서 슈퍼 씰캡을 전환하고, 2방울을 추출하고, 유리병에 중음엽소포 600 마이크로리터와 섞어 NMR 튜브로 옮김한다. 샘플을 NMR 계측기의 자동 샘플러로 전송하여 양성자 스펙트럼을 실행합니다. 질소의 꾸준한 흐름에서 캡을 교체하고 오일 목욕에 다시 배치합니다.이제 오일 목욕에서 가열된 앰뮬을 액체 질소에 넣고 연기 후드에 넣고 앰프를 공기로 열어 1분 동안 중합화를 담금질합니다. 다음으로, 드롭와이즈침을 차가운 다이틸 에테르의 광대 한 초과에 혼합물을 추가합니다. 부흐너 여과에 의해 격리하고 건조합니다.폴리머와 테트라하이드로푸란을 용해시키고 두 번 더 침전시합니다. 양성자 NMR 분광및 SEC 분석을 위해 폴리머를 철저히 건조시하십시오. 생성된 PCL-PMMA 의 0.5 그램, DMA의 1.406 그램, 디옥산의 2 밀리리터, 그리고 밀리리터 AIBN과 디옥산 당 10 밀리그램의 111 마이크로 리터와 이 절차를 반복하십시오.중합을 섭씨 70도에서 1시간 동안 가열하고, 차가운 다이틸 에테르에서 반응 혼합물을 세 번 침전시한다. 생성된 트라이블록 공중합체 5밀리그램을 바이알에 넣고 에탄올 1밀리리터를 넣습니다. 유리병을 뚜껑과 파라필름으로 밀봉합니다.섭씨 70도에서 가열하고 3시간 동안 가열맨틀을 가열합니다. 그 후, 실온에 천천히 냉각 유리병을 꺼내. 2 주 동안 실온에서 나이에 대한 솔루션을 남겨주세요.솔루션은 흐린 후 완전히 조립할 때 하단에 뚜렷한 레이어를 형성합니다. 소닉 방지 튜브에 에탄올로 밀리리터당 1밀리그램으로 분산을 희석시다. 튜브를 얼음 욕조에 놓습니다.소닉 프로브의 끝을 분산의 중간 영역에 삽입합니다. 가장 낮은 강도에서 2분 동안 15사이클동안 솔루션을 초음파 처리하여 사이클 사이에 15분 동안 냉각할 수 있습니다. 초음파 처리된 씨앗 분산의 알리쿼트(aliquot)를 튜브에 에탄올로 밀리리터당 0.18 밀리그램으로 희석하십시오.그런 다음 밀리리터당 25밀리그램의 농도로 유니머와 테트라하이드로푸란의 용액을 준비합니다. 유니머 용액의 32.8 마이크로리터를 희석된 종자 분산에 넣고 부드럽게 흔들어 완전한 용해를 허용합니다. 뚜껑을 약간 아자르로 3 일 동안 나이에 분산을 두고, 그래서 테트라 하이드로 푸란이 증발 할 수 있습니다.이것은 500 나노 미터 실린더에 90 나노 미터 시작 씨앗을 생성합니다. epsilon-caprolactone의 링-오프닝 중합은 50의 중합의 정도를 초래, 3.36 PPM에서 최종 그룹 에틸 양성자의 공명양성자 NMR 스펙트럼에 의해 결정, 4.08 PPM에서 말사슬 에스테르 알파 양성자. GPC 추적은 단일 피크를 갖는 전형적인 분자량 분포를 나타내며, 분산값은 1.07이고 두더지 당 10, 800그램의 평균 분자량을 갖는 다.비교하여, 12 시간 동안 반응한 중합은 두더지 당 15, 500 그램에서 높은 분자량 어깨를 주었다. 시약을 사용하여 올바르게 건조되지 않으면 저분자 꼬리가 있는 제품 혼합물을 산출했습니다. 연이은 RAFT 중합은 GPC 흔적에서 단모달 피크를 가진 PMMA 블록에 대해 10의 중합정도를 달성했다.그러나, 의도적으로 70% 이상의 너무 높은 변환으로 이동했을 때, 분자량과 높은 분자량 어깨의 확대가 관찰되었다. PDMA의 최종 블록의 중합정도는 200PPM에서 PCL 엔드 체인 에테르 양성자를 비교하고 2.93 PPM에서 DMA 사이드 체인 메틸 양성자를 비교했다. GPC 추적은 좁고 단조로했습니다.불순한 PCL-PMMA를 사용하여 체인 확장이 반복되면 저분자 어깨가 나타났습니다. 물의 존재가 카트롤락톤의 중합화가 실패할 수 있으므로 시스템을 건조시키는 데 시간을 할애하십시오. 모든 것이 건조한지 확인하십시오.실린더의 코어와 코로나 사이의 버퍼 영역을 통해 다른 CDSA 구조가 물 속에서 안정화되어 새로운 연구 및 협업 의 길을 열 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

종이 접기 고취 패턴 및 재구성 입자의 자기 조립

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

연구

화학

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

짧은 펩타이드의 자기 조립에 의해 주문 생체 고분자 구조의 형성

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

단일 가닥 DNA 타일에서 단지 두 차원 모양의 자기 조립 (self-assembly)

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

작은 각도 중성자 산란에 의한 열 가역적 블록 공중 합체 및 특성 단일 벽 탄소 나노 튜브의 기능화

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

황 합체 매트릭스 내의 자유 리간드의 CDS 나노 입자의 합성

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

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

나노 입자의 자기 조립 추적에 대 한 액체 셀 전송 전자 현미경 검사 법

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

반도체 Gyroidal 금속-황 프레임 워크의 결정 화에 대 한 Thiol 빌딩 블록의 합성

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

활성 표면 성장 메커니즘을 통해 기판 바인딩된 Au 나노 와이어의 합성

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

이온 액체의 바이메탈 Pt/Sn 기반 나노 입자의 합성

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