Name: assembly and characterization of polyelectrolyte complex micelles
Uploaded: 2020-03-02T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles at JoVE.com

אנו מודים פיל גריפין ו Tera Lavoie של מתקן האפיון של החומר הרך ומתקן המיקרוסקופיה אלקטרון מתקדם, בהתאמה, באוניברסיטת שיקגו. כמו כן, אנו מודים לאוקובאינג זואו ולסואנקה סייפרט של מקור הפוטון המתקדם במרכז המעבדה הלאומית של ארגוננה ומרכז נשים לעיצוב חומרים הירארכיים (CHiMaD) לקבלת תמיכה. אנו מודים לג טינג ולמייקל. לואקלי על תרומתם לעבודה זו

1. הכנת חומרים
<ol><li>לשקול החוצה מפולימר diblock ולהוסיף מים עד כמעט נפח הנדרש עבור פתרון מניות של 10 מ"ג/mL ריכוז סופי. מערבולת במהירות מקסימלית עבור 2 דקות.</li>
	<li>Sonicate עבור 5 דקות. מאוד הרבה diblocks עשויים לדרוש sonication נוספים. פתרון המניה אמור להופיע שקוף ואחיד לחלוטין.</li>
	<li>התאם את ה-pH ל 7.4 באמצעות NaOH א...

כפי שהוזכר לעיל, הפרוטוקולים המוצגים כאן נכתבים עם דגש על פורוזימטר כמו מרכיב polyanion ו plys-יתד כמו בלוק נייטרלי מחוסמת, אבל בדקנו אותם עם מגוון רחב של פולימרים, כגון פולי (חומצה אקרילית), polyגלוטמט, ו יתד-פולי (vinylבנזיל trimethממוניום), ולהאמין שהם יהיו ישימים בדרך כלל עבור רוב הצמדים הפוליפונים. פר?...

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>70 mm circle filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1001-070</td>
			<td>Filter paper for wicking during grid prep</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Film TEM grid</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>CF200-Cu</td>
			<td>TEM grid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAWN</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>DAWN</td>
			<td>MALS instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNA oligonucleotide</td>
			<td>Integrated DNA Nanotechnologies Inc</td>
			<td></td>
			<td>Custom oligonucleotide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lacey Carbon TEM grid</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>LC200-Cu</td>
			<td>TEM grid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methoxy-poly(ethylene glycol)-block-poly(l-lysine hydrochloride) PEG5k - PLKC50</td>
			<td>Alamanda Polymers Inc</td>
			<td>mPEG5K-b-PLKC50</td>
			<td>Example block copolymer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Milli-Q</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td></td>
			<td>Ultrapure water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td>For measuring nucleic acid concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>negative-action tweezers</td>
			<td>Dumont</td>
			<td>N7</td>
			<td>Tweezers for grid preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm &#34;M&#34;</td>
			<td>Bemis Company Inc</td>
			<td>PM996</td>
			<td>Laboratory film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantifoil Holey Carbon TEM grid</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>Q210CR1.3</td>
			<td>TEM grid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Research Goniometer and Laser Light Scattering System</td>
			<td>Brookhaven Instruments</td>
			<td>BI-200SM</td>
			<td>DLS/MALS instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slide-A-Lyzer G2 2K 0.5 mL</td>
			<td>Thermo Scientific Pierce Protein Biology</td>
			<td>87723</td>
			<td>Dialysis cartridge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>small volume cuvette</td>
			<td>Brookhaven Instruments</td>
			<td>BI-SVC</td>
			<td>Cuvette for DLS/MALS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solarus 950 Advanced Plasma System</td>
			<td>Gatan</td>
			<td>Solarus 950</td>
			<td>Plasma system for TEM grids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Talos TEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Talos</td>
			<td>TEM used for cryo samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tecnai Spirit TEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Spirit</td>
			<td>TEM used for dry samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl Formate</td>
			<td>SPI-Chem</td>
			<td>16984-59-1</td>
			<td>For negative staining samples for TEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vitrobot</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Vitrobot</td>
			<td>Vitrification robot for cryo grid preparation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assembly and characterization of polyelectrolyte complex micelles

מיקרואלקטרוליטים מורכבים (PCMs), ליבה פגז חלקיקים נוצר על ידי הרכבה עצמית של פולימרים טעונים בתמיסה מימית, לספק פלטפורמה רבת עוצמה לחקור את הפיסיקה של אינטראקציות פוליאלקטרוליט וגם להציע פתרון מבטיח הבעיה הדחופה של העברת הטיפול הרפואי בvivo. פיתוח מבנה חזוי-קשרי גומלין עבור PCMs הוכיחה קשה, בין השאר בשל נוכחותם של מלכודות קינטי חזקים במהלך ננו-חלקיק self-הרכבה. מאמר זה דן בקריטריונים לבחירת פולימרים עבור בניית PCM ומספק פרוטוקולים המבוססים על ריפוי מלחים המאפשרים הרכבה של חלקיקים מתאפשרים לשחזור, בעלי מבנה מצומצם. אנו דנים גם באפיון PCM באמצעות פיזור אור, פיזור של קרני רנטגן קטנים ומיקרוסקופ אלקטרוני.

על מנת להמחיש את שיטות האפיון המתוארות לעיל, אנו מראים תוצאות טיפוסיות עבור pcms התאספו מ פורוזימטר ולחסום סופולימרים באורכים שונים וchemistries (איור 1). איור 2 מספק דוגמה לגודל הליבה PCM (כפי שנקבע מ-סאקאס ו-TEM, איור 4 ואיור 5) מגוון עם ?...

Watch this Scientific Journal Video about Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles at JoVE.com

Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles

אנו מספקים פרוטוקולים ונתונים מייצגים עבור עיצוב, הרכבה, ואפיון מיקרו מורכבות מורכבים, חלקיקים ליבה פגז שנוצרו על ידי פוליאלקטרוליטים וטעונה הידרופילי מחויב לחסום הסופולימרים.

הרכבה ואפיון של מטלות מורכבות פוליאלקטרוליט

Polyelectrolyte complex micelles (PCMs), core-shell nanoparticles formed by self-assembly of charged polymers in aqueous solution, provide a powerful ...

שיטה זו מתארת את הנתיב המלא של העיצוב, ההרכבה והאפיון של מיקלים מורכבים פוליאלקטריטיים שהם חלקיקים שנוצרו מהרכבה עצמית של פולימרים טעונים הפוך. כמה אתגרים עיקריים עם הרכבה עצמית polyelectrolyte הם הימנעות מלכודות קינטיות ואפיון חלקיקים. טכניקת חישול המלח שאנו מתארים מאפשרת הרכבה חוזרת של micelles עם פיזור נמוך הן בגודל והן בצורה ואנחנו מתארים שיטות אפיון כולל פיזור אור, פיזור רנטגן בזווית קטנה, מיקרוסקופ אלקטרונים.אספקת חומצות גרעין טיפוליות היא אתגר ארוך שנים עבור ננו-רפואי. מיצלים מורכבים פוליאלקטרוליט אלה מנצלים את המטען השלילי החזק של חומצת הגרעין כדי לרווח אותם בליבת המקל שבו קורונה פולימרית ניטרלית מגנה עליהם מפני גרעינים ותגובה חיסונית. שיטת ההרכבה צריכה להיות ישימה לכל סוג של פולימרים טעונים.בדקנו אותם עם כמה פוליאנים ופוליאקציות ושיטת האפיון צריכה להיות ישימה לכל חלקיקים בהרכבה עצמית כולל חלקיקים פעילי שטח ומערכות אחרות מונחות הידרופוביות. התחל על ידי דגירה פתרון oligonucleotide ב 70 מעלות צלזיוס במשך חמש דקות. לאחר הדגירה, לקרר אותו במשך 15 דקות בטמפרטורת החדר כדי anneal תרמית את חומצות הגרעין, ולאחר מכן להוסיף 40 microliters של 20 מילימולאר טעון ריכוז diblock copolymer.Vortex הפתרון באופן מיידי להדרגר אותו במשך חמש דקות בטמפרטורת החדר. כדי לבצע את המלח anneal, להוסיף פתרון נתרן כלורי תספורת oligonucleotide לריכוז סופי של טוחנת אחת ומערבולת זה במשך 10 שניות במהירות המרבית. הדגירה את התערובת במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר, ולאחר מכן להמשיך עם טעינת אותו לתוך מחסנית דיאליזה.לפני הטעינה, מחסניות תווית עם סמן קבוע להשרות אותם במאגר לפחות שתי דקות כדי לחות את הממברנות. הסר את המכסה על ידי פיתול נגד כיוון השעון וטען את הדגימה באמצעות קצה צינור טעינת ג'ל. לסחוט בעדינות את הממברנה כדי להסיר אוויר עודף ולהחליף את המכסה.שים את המחסניות לתוך 1X PBS 0.5 דיאליזה נתרן כלורי טוחנת לוודא שהם צפים עם שני הממברנות חשופים לאמבטיה. לאחר 24 שעות, מעבירים את המחסניות ל-PBS 1X ומשרים אותן למשך 24 שעות נוספות. לאחר הדיאליזה הסופית, לשחזר את הדגימה על ידי הסרת המחסניות מהאמבטיה, הסרת המכסה והסרת המדגם עם קצה פיפטה טעינת ג'ל.מניחים את הדגימה לתוך צינור מיקרוצנטריפוגה נקי 1.5 מיליליטר ומקררים אותו עד מוכן לשימוש. הכן את המדגם בכלי DLS בהתאם לכיווני כתב היד, ולאחר מכן רכוש נתונים למשך דקה אחת לפחות כדי לוודא שקצב הספירה קבוע לאורך כל זמן הרכישה. בדוק את נתוני התיקון האוטומטי.בסיס הזמן הארוך צריך להיות שטוח ועקומות התיקון האוטומטי צריכות להיות חלקות עם פיזור מינימלי. ניתן לשפר את הרעש בנתונים על-ידי השגת נתונים נוספים. כדי לבצע הפחתת נתונים וניתוח באמצעות אירנה, התחל על-ידי ייבוא מיקלה בערכות נתונים ברקע.התווה את הדוגמה והרקע יחד בסולם יומן רישום ושכפל את המדגם ליחס רקע ואמת את האסימפטוטה הגבוהה של Q. מחשב את היחס הממוצע בטווח Q זה ולהשתמש במאקרו טיפול בנתונים כדי לשנות את קנה המידה של הרקע עם היחס המחושב. לאחר מכן התווה את האות המחסיר ברקע על Q ושמור את הנתונים בשם חדש כדי לוודא שלא להחליף את הנתונים המקוריים.פתח את מאקרו מידול ולאחר מכן טען והתוות את הנתונים המופחתים ברקע. כדי למצוא מודל משוער עבור המשטח החיצוני של micelle מורכב polyelectrolyte, או PCM, בחר זרימה לטווח Q מתון בפקדי הנתונים הקפדה לכלול תנודות אם הם קיימים. בפקדי מודל, בחר את האוכלוסיה המתפזרת הראשונה וודא שהיא היחידה בשימוש.בחר התפלגות גודל עבור מודל, בחר את סוג ההפצה הרצוי ובחר את מ פקטור הטופס. דוגמה זו היא עבור גליל גמיש אשר יש להוסיף באופן ידני תחת גורם הטופס של המשתמש. הורד והוסף את גורם הצורה הגמיש של הצילינדר, ולאחר מכן הזן את שמות הפונקציות והערכים ההתחלתיים עבור פרמטרים 1 ו- 2 התואמים לאורך הצילינדר ואורך קון בהתאמה.צילינדרים אלה ארוכים יותר ממה שניתן לפתור על ידי SAXS כך הפרמטר אורך הצילינדר קבוע בערך גדול. הגדר פרמטרים התחלתיים עבור החיפוש על-ידי הזנת ערכים בשדות קנה המידה, הגודל הממוצע והרוחב. לאחר מכן לחץ על חשב מודל כדי לצייר את גורם הצורה שנוצר.לאחר שנמצאו פרמטרים סבירים, לחץ על התאם מודל כדי לבצע ריבועים פחות ליניאריים המתאימים לנתונים. לאחר מכן, דגם את פיזור הפולימרים הבודדים בליבת PCM. התאם את פקדי הנתונים כדי לבחור את טווח ה- Q שבו מתרחש פיזור עודף שהוא בדרך כלל בטווח בינוני עד גבוה.הוסף אוכלוסייה פיזור שנייה וודא שהוא היחיד בשימוש. בחר רמה מאוחדת עבור המודל, התאם את גורמי GDA G ו- RG כדי להבטיח שהמודל לא ינבז פיזור מוגזם ב- Q נמוך וישתמש במאקרו PB מתאים בין סמנים כדי לקבל ניחוש ראשוני עבור פרמטרים אלה. באשר למדרגת הטופס, בצע התאמה לא ליניארית עבור מודל הרמה המאוחדת.אם קיים שיא דיפוזיה, הוסף דגם שלישי עבור שיא ההיפזרות בטווח הריבית Q. לאחר שהושגו ערכי התאמה משוערים עבור אוכלוסיות פיזור בודדות, הפעל את כל השלושה יחד וייעל את הערכה המשולבת. לבסוף, ודא שכל ערך נשאר סביר פיזית ושמור את החנות בתיקיה.התוצאה של הליך זה צריכה להיות מודל מורכב המתאר את זווית רנטגן קטנה פיזור נתונים היטב על פני מגוון גדול של סולמות גודל. פרוטוקול זה שימש לתכנן, להרכיב, ולאפיין חומצת גרעין polyelectrolyte מורכב micelles או PCMs. גודל הליבה Micelle מונע בעיקר על ידי אורך הבלוק טעון של קופולימר בלוק והוא עצמאי במידה רבה של אורך homopolymer.נתוני פיזור אור דינמי נרכשו עבור PCMs כדוריים שנוצרו מ copolymers בלוק ארוך יחסית ב אוליגונוקלאוטידים חד-תקע קצר. פונקציית התיקון האוטומטי נרקבה לערך שטוח כאשר סרגל הזמן הבודד גרם לשיא הגודל הבודד בהתפלגות גודל repIS. פיזור רנטגן מלאך קטן מורכב או ספקטרום עוצמת SAXS יכול להיות מתאים במדויק על ידי שילוב מודלים עבור מתאמים מרחביים מרובים הקיימים פיזור אור multiangle יכול לשמש כדי להרחיב את מדידות פיזור קשקשים באורך ארוך יותר.PCMs של מורפולוגיה משתנה ניתן גם לדמיין עם מיקרוסקופ אלקטרונים כדי לוודא כי רדיוי הליבה והצורה עולים בקנה אחד עם הערכים המתקבלים התאמת נתוני SAXS. בעת התאמת נתוני SAXS, חשוב לקחת בחשבון כל תכונת פיזור ולהשתמש בשיטות משלימות כמו TEM כדי לוודא שאתה משתמש במגורם הצורה הנכון.

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 ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

מסגרות סינתזה ואפיון של פונקציונליות מתכת אורגנית

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

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 ...

Preparation and Characterization of Individual and Multi-drug Loaded Physically Entrapped Polymeric Micelles

הכנה ואפיון של פרט ורב-סמים נטענים בפח פיזי Micelles פולימרית

Amphiphilic block copolymers like polyethyleneglycol-block-polylactic acid (PEG-b-PLA) can self-assemble into micelles above their critical micellar ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

ניתוח אונליין של חנקן המכיל תרכובות ב מטריצות פחמימן Complex

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

סינתזה קלילה של Micelles תולעת דמוית ידי גלוי אור מתווכת פילמור נפיצה שימוש Photoredox Catalyst

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Anionic Polymerization of an Amphiphilic Copolymer for Preparation of Block Copolymer Micelles Stabilized by &#960;-&#960; Stacking Interactions

Anionic Polymerization of an Amphiphilic Copolymer for Preparation of Block Copolymer Micelles Stabilized by ÃƒÆ’Ã‚ÂÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬-ÃƒÆ’Ã‚ÂÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ Stacking Interactions

Anionic פילמור של קופולימר amphiphilic עבור הכנת Micelles קופולימר בלוק מיוצב על ידי אינטראקציות הנחת π-π

In this study, an amphiphilic copolymer that includes a core-forming block with phenyl groups was synthesized by living anionic polymerization of phenyl ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

הכנה ואפיון של C60/Graphene היברידית Nanostructures

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...