Method Article
A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.
A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).
Elektroaktive Polymere die Eigenschaften (Farbe, Leitfähigkeit, Reaktivität, Volumen, etc.) ändern, in Gegenwart eines elektrischen Feldes. Die schnelle Schaltzeiten, Einstellbarkeit, Langlebigkeit und leichten Eigenschaften der elektroaktiven Polymere sind in viele vorgeschlagenen Anwendungen, einschließlich der alternativen Energie, Sensoren, elektrochrome und biomedizinische Geräte geführt. Elektroaktive Polymere sind potentiell als flexible, leichte Batterie und Kondensator-Elektroden. 1 Anwendungen der elektroaktiven Polymere in elektrochromen Vorrichtungen sind blendMinderungsSysteme für Gebäude und Autos, Sonnenbrillen, Schutzbrillen, optische Speichergeräte und Smart Textiles. 2-5 Smart-Fenster kann der Energiebedarf durch die Blockade spezifischer Wellenlängen des Lichts auf Abruf und zum Schutz der Innenräume von Häusern und Autos zu reduzieren. Intelligente Textilien können in der Kleidung verwendet werden, um zum Schutz vor UV-Strahlung. 6 Elektroaktive Polymere haben also begonnen, bei medizinischen Vorrichtungen verwendet werden. Unter elektroaktive Polymere in biomedizinischen Vorrichtungen verwendet, Polypyrrol (PPy), Polyanilin (PANI) und Poly (3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) gehören zu den am häufigsten. Beispielsweise werden diese Typen von Polymeren allgemein als Wandler in Biosensorvorrichtungen benutzt 7 Anwendungen in therapeutischen Abgabe wurden ebenfalls als vielversprechend erwiesen. Studien haben die Freisetzung von Medikamenten und therapeutischen Proteinen aus Vorrichtungen aus elektroaktiven Polymeren, hergestellt jüngerer demonstriert. 8-12 wurden elektroaktive Polymere als therapeutische Mittel in photothermische Therapie verwendet worden. 13-15 In photothermische Therapie muss der photothermischen Mitteln Licht im nahen absorbieren -Infrarot (NIR) Region (~ 700-900 nm), die auch als therapeutische Fenster, wo Licht die maximale Eindringtiefe in Gewebe, in der Regel bis zu 1 cm. 16,17 In diesem Bereich ist bekannt, biologische Chromophore wie Hämoglobin haben oxygeniertem Hämoglobin, Lipiden und Wasser wenig bis keinenAbsorption, die Licht ermöglicht, leicht durchdringen. Wenn photothermische Mittel absorbieren Licht in diesem therapeutischen Fensters wird die Lichtenergie, um photothermische Energie umgewandelt.
Irvin und Mitarbeiter haben zuvor berichtet alkoxysubstituierten Bis-EDOT Benzol Monomere, die unter Verwendung von Negishi-Kupplung synthetisiert. 18 Negishi-Kupplung ist eine bevorzugte Methode für die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsbildung. Dieses Verfahren hat viele Vorteile, einschließlich der Verwendung von zinkorganischen Zwischenprodukte, die weniger toxisch sind und in der Regel höhere Reaktivität aufweisen als andere metallorganische Verbindungen eingesetzt. 19,20 organischer Verbindungen sind auch mit einer Vielzahl von funktionellen Gruppen an den Organohalogeniden kompatibel. 20 in der Negishi-Kupplungsreaktion, ein Organohalogenid und Organometall werden durch die Verwendung eines Palladium (0) -Katalysators 20 gekoppelt ist. In der hier vorgestellten Arbeit wird diese Kreuzkupplungsverfahren zur Synthese von 1,4-Dialkoxy-2,5-bis genutzt ( 3,4-ethylenedioxythienyl) benzene (Bedot-B (OR) 2) Monomeren. Diese Monomere können dann leicht elektrochemisch oder chemisch polymerisiert werden, um Polymere, die vielversprechende Kandidaten für die Verwendung in biomedizinischen Anwendungen ergeben.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von kolloidalen, polymeren Suspensionen in wässrigen Lösungen für biomedizinische Anwendungen beinhalten typischerweise die Auflösung des Massenpolymeren gefolgt von Nanopräzipitation oder Emulsion-Lösungsmittelverdampfungsverfahren. 21,22 Um NPs Poly (Bedot-B (OR) 2) , ein Bottom-up-Ansatz ist hier gezeigt, in der die nationalen Parlamente werden über in situ Emulsionspolymerisation synthetisiert. Die Emulsionspolymerisation ist ein Prozess, der leicht skalierbar ist und eine relativ schnelle Methode zur NP Vorbereitung. 22 Studien mit Emulsionspolymerisation NPs anderer elektroaktive Polymere herzustellen, sind für PPy und PEDOT gemeldet. 15,23,24 PEDOT NPs beispielsweise Verwendung Sprühemulsion p sind vorbereitetolymerization. 24. Dieses Verfahren ist nur schwer zu reproduzieren, und in der Regel ergibt größer Mikrometergrße Teilchen. Die in diesem Artikel beschriebenen Protokoll untersucht die Verwendung von einem Drop-Beschallungsverfahren reproduzierbar herzustellen 100-nm-Polymer-Nanopartikel.
In diesem Protokoll elektroPolymere auf Licht im NIR-Bereich ähnlich wie zuvor berichtet Poly absorbieren (Bedot-B (OR) 2) synthetisiert und charakterisiert, um ihr Potential in elektrochromen Vorrichtungen und als PTT Mittel demonstrieren. Zuerst wird das Protokoll für die Synthese der Monomere über Negishi-Kupplung beschrieben. Die Monomere werden unter Verwendung von NMR und UV-Vis-NIR-Spektroskopie charakterisiert. Die Herstellung von NP Kolloidsuspensionen über oxidative Emulsionspolymerisation in wässrigen Medien ist ebenfalls beschrieben. Das Verfahren beruht auf einer bereits von Han et al., Die den verschiedenen Monomeren angewendet wird beschriebene zweistufige Emulsionspolymerisationsverfahren basiert. Ein Zwei-Tensidsystemverwendet, um die NP Monodispersität steuern. Eine Zelllebensfähigkeitstest wird verwendet, um cytocompatibility der NPs zu bewerten. Schließlich wird das Potential dieser Nanopartikel als PTT Wandler wirken durch Bestrahlung mit einem NIR-Laser nachgewiesen.
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1. Monomersynthese
ANMERKUNG: Abbildung 1 zeigt die chemischen Weg zur Herstellung von Grundstoffen und Monomeren, deren Synthese wird in den Abschnitten 1.2 - 1.5.
2. Elektrochemie
3. NP Vorbereitung
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der für NP Herstellung durch Emulsionspolymerisation verwendete Verfahren.
4. Polymerfolien und NP Charakterisierung
Anmerkung: Charakterisieren der Polymerfolien und Nanopartikeln mittels UV-Vis-NIR-Spektroskopie und die Nanopartikel unter Verwendung von dynamischer Lichtstreuung, Zeta-Potential-Analyse und Elektronenmikroskopie.
5. Untersuchen Sie die Cytocompatibility der NPs
Anmerkung: Alle Zellmanipulationen sollte in einem biologischen Sicherheitsschrank (Laminarströmungshaube), um eine Kontamination der Zellen mit Bakterien, Hefen oder Pilze aus der Umgebung zu verhindern und um den Benutzer von potentiell infektiösen Krankheiten schützen erfolgen. Alle Lösungen und liefert mit den Zellen verwendet werden, sollten steril sein. Verwenden Sie geeignete aseptische Zellkulturtechniken.
6. Photothermische Transduktionsuntersuchungen
. Hinweis: In dieser Arbeit wird ein zuvor von Pattani und Tunell beschriebenen Lasersystem verwendet wird 33
Das Reaktionsprotokoll ergibt M1 und M2 wird in 1 gezeigt. Die Monomere können durch 1 H und 13 C NMR-Spektroskopie charakterisiert werden, der Schmelzpunkt und Elementaranalyse. Das 1 H-NMR-Spektrum enthält Informationen hinsichtlich der Konnektivität der Atome und ihre elektronischen Umgebungen; Somit ist es routinemäßig verwendet, um zu verifizieren, dass die Reaktionen erfolgreich durchgeführt wurden. Negishi-Reaktionen involvieren Kopplung des Phenylrings an den EDOT, wodurch das Phenyl ender Protonen-Peak von 7,1 ppm bis 7,8 ppm verschieben. Die Thienyl Protonen auch verschieben Hochfeld bis 6,5 ppm. Die vier Protonen am Ethylendioxy-Brücke Kohlenstoffe bei 4,3 ppm in zwei Sätze von Multipletts aufgeteilt. Protonen an aliphatische Kohlenstoffatome werden nicht signifikant verändert. 13 C-NMR-Spektrum wird bei 170 Spitzen aufweisen, 145, 140 und 113 für die thienyl Kohlenstoffen, und 150, 120 und 112 für das Phenylen Kohlenstoffen. Positionen aliphatische Kohlenstoffe nicht wesentlich ändern. Die chemische Struktur, 1 H NMR und 13 C-NMR von M2 sind in Abbildung 3 dargestellt.
Electropolymerizations M2 wodurch Polymer (P2) und Cyclovoltammetrie von P2 in Figur 4 gezeigt In 4A zunächst, gibt es keinen Stromantwort. als potentielle zunimmt, tritt die Oxidation des Monomers M1 (E auf, m) kann bei + 0,25 V zu sehen ist, mit dem Gipfel der Oxidation des Monomers (E p, m) auf + 0,61 V. Während des ersten Zyklus wird das beobachteten anfänglichen Peaks für irreversible Oxidation Monomer, was zu P2 Bildung auf der Oberfläche der Arbeitselektrode. Während der zweiten Abtastung zwei Oxidationsverfahren eingehalten werden: Monomer Oxidation noch +0,25 V gesehen, und Polymer Oxidation wird bei 0 V. Cyclovoltammetrische P2 (4B) gesehen wurde bei Scanraten von 50 bis 4 durchgeführt,00 mV / s. Die Polymerfolie ist dunkelblau im oxidierten Zustand und rot in den neutralen Zustand. Rad des Polymers bei einer Vielzahl von Abtastraten zeigt eine lineare Beziehung zwischen der Abtastrate und der Spitzenstrom, was anzeigt, daß das Polymer elektroaktive und zur Elektrode. 18 Polymer Oxidations verklebt (E a, p) bei -0.02 V P2 beobachtet, und Polymerreduktion (E c, p) wird bei -0,3 V beobachtet, wenn bei 100 mV / s gefahren.
Die Nanopartikel wurden synthetisiert, wie in 2 gezeigt und unter Verwendung von UV-Vis-NIR-Spektroskopie, Elektronenmikroskopie und DLS aus. Das UV-Vis-NIR-Spektren der oxidierten und reduzierten P2 Folien und oxidierter P2 NPs sind in Figur 5 bei 1,56 eV (795 nm) angegeben. Die oxidierte Polymerfolien und Nanopartikel weisen eine Peakabsorption λ max. Wenn in Hydrazin reduziert, geht die Filmabsorptionsmaximum an eine λ max von 2,3 eV (540 nm). Das Polymerband gap (E g) von dem Beginn der & pgr; * -Übergang & pgr im neutralen Polymers bestimmt, wie durch den schwarzen Pfeil in 5 angezeigt.
Das SEM-Bild P2 NPs in 6A zeigt, dass die Nanopartikel sphärisch sind und Sub-100 nm im Durchmesser. DLS-Daten in 6B zeigt ein Z-Mittel der Suspensionen bis 104 nm Durchmesser mit einem Polydispersitätsindex (PDI) von 0,13, was anzeigt, dass die Probe mäßig monodispers. Das Zeta-Potential der P2-Nanopartikel wurde gefunden -30.5 mV. Änderung der Temperatur, wenn Nanopartikel sind NIR-Strahlung ausgesetzt zeigt Lichtwärmeumsetzmaterial. Im Vergleich zu Wasser steuert, die weniger als 1 ° C Temperaturerhöhung unterzogen werden, sind in der Lage, die absorbierte Laserenergie in Wärme umwandeln NP Suspensionen in Wasser, wie durch die 30 ° C Temperaturerhöhung der NP Suspensionen (Abbildung gezeigt6C). Eine ähnliche Temperaturerhöhung (28 ° C) beobachtet wird, wenn Polymerfilme auf ITO-Glas bei 808 nm (6C) bestrahlt.
Die cytocompatibility von Polymer-Nanopartikel wird mit MTT Lebensfähigkeit der Zellen-Assays bestimmt. Ergebnisse cytocompatibility Untersuchungen für PEDOT:. PSS-co-MA NPs sind in 7 dargestellt, wie gezeigt, innerhalb des NP Konzentrationsbereich von 0,23 bis 56 & mgr; g / ml, werden die Nanopartikel nicht die Lebensfähigkeit der Zellen zu verringern, um weniger als 90% der Kontrolle. Typischerweise wird eine Verringerung der Lebensfähigkeit der Zellen von weniger als 20% (dh, bis zu 80% Lebensfähigkeit) als für die Bestimmung von NP cytocompatibility akzeptabel.
Figur 1. Allgemeine Monomersynthese beginnend mit dem Vorläufer-Synthese. (A) Synthese von 1,4-Dialkoxy-2,5-Dibrombenzol. (B) Synthese von 1,4-Dialkoxy-2,5-Dibrombenzol enthaltende Estereinheit. (C) Kreuzkupplung von 1,4-Dialkoxy-2,5-Dibrombenzol mit EDOT, was Monomere M1 und M2. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2. Polymerisationsverfahren, bei dem die organische Lösung wird zu einer wässrigen Lösung, die Schaffung einer Emulsion. Das Monomer und das organische Lösungsmittel kann variieren zugegeben. Oxidative Polymerisation tritt FeCl 3 zu der Emulsion zugegeben. Nach der Reinigung der kolloidalen Suspension werden die Nanopartikel in dem wässrigen Medium suspendiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version davon zu sehenAbbildung.
Abbildung 3. NMR-Spektrum des Monomers M2. (A) 1 H-NMR-Spektroskopie von M2, wo die Spaltung der Ethylendioxy-Protonen bei 4,32 ppm, der Hochfeldverschiebung der Thienyl-Protonen und der Hochfeldverschiebung der Phenylprotonen sind bezeichnend für erfolgreiche Kopplung . (B) 13 C-NMR-Spektroskopie von M2, die die Thienyl und Phenyl Kohlenspitzen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4 (A) elektrochemische Polymerisation von M2 bis P2; fünf Zyklen bei 100 mV / sec von 0,01 M M2 in 0,1 M TBAP / CH 3 CN. (B) Cyclovoltammetrie der Polymerfolie in 0,1 M TBAP / CH 3 CN radelte bei 50, 100, 200, 300 und 400 mV / sec. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Figur 5. UV-Vis-NIR-Spektren von P2 sowohl als Film und als eine Suspension von Nanopartikeln. Das Spektrum des oxidierten Films ist in blau dargestellt, ist das Spektrum des reduzierten Folien rot dargestellt wird, und das Spektrum des oxidierten NP Suspension wird in grün dargestellt. Der schwarze Pfeil entspricht der Tangente zur Bestimmung der Polymerbandlücke verwendet wird. Spitzenabsorptionswellenlängen für die Polymere sind zur Verfügung gestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version davon zu sehenAbbildung.
Abbildung 6. (A) REM-Aufnahme, die die Morphologie und Größe der P2-Nanopartikel. (B) Größenverteilung P2: PSS-co-MA NP Suspension in dem die Z-Mittelwert beträgt 104 nm und die PDI 0,13. (C) Temperaturänderung eines P2:. PSS-co-MA NP Suspension bei 1 mg / ml (blau) und Film (grün), wenn sie mit NIR-Licht für 300 Sekunden bestrahlt, gefolgt von passiven Kühlung nach Beendigung der Laserbestrahlung Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 7. Cytocompatibility von PEDOT: PSS-co-MA NP Suspensionen, wie durch den MTT-Assay bestimmt Lebensfähigkeit ist.für Zellen, die variierende Konzentrationen von Nanopartikeln als durchschnittliche prozentuale relativ zu derjenigen von Zellen mit NP-freien Medien (positive Kontrolle) inkubiert ausgesetzt gezeigt. Negative Kontrolle besteht aus Zellen, die durch Exposition getötet, um vor dem MTT-Assay Methanol ist. Fehlerbalken stellen die Standardabweichung zwischen den Wiederholungen (n = 6). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
In dieser Arbeit wurden elektroaktiven Polymer-Nanopartikel als potenzielle PTT Agenten zur Behandlung von Krebs synthetisiert. Die Herstellung der Nanopartikel beschrieben, beginnend mit der Synthese der Monomere, gefolgt von Emulsionspolymerisation. Während die Herstellung von Nanopartikeln mit elektroaktiven Polymeren wie EDOT und Pyrrol zuvor beschrieben worden ist, beschreibt dieses Dokument die Herstellung von polymeren Nanopartikeln, beginnend mit einzigartigen ausgedehnte Konjugation Monomere, die zeigen, dass dieses Verfahren auf die größere, komplexere Monomeren verlängert.
Zwei verschiedene Routen sind notwendig, um die Dialkoxybenzol Monomere zu synthetisieren. Während die 1,4-Dihexyloxybenzol kann mit KOH / EtOH synthetisiert werden können, ist diese Vorgehensweise nicht erfolgreich bei der Synthese von 1,4-Bis (ethyl butanoyloxy) benzol aufgrund basenkatalysierte Esterhydrolyse am wahrscheinlichsten. Wenn eine KI / K 2 CO 3 Gemisch eingesetzt, so wird die Hydrolyse vermieden wird und das Produkt erfolgreich erhalten. Bromierung von Bot-h dialkoxybenzenes wird mit Br 2 erreicht. Es ist notwendig, dieses Experiment unter strömendem Argon auf HBr während der Reaktion gebildete verdrängen befragen. Der Gasaustritt sollte über Entlüftungs eine neutralisierende NaOH-Lösung auf HBr korrodiert Haube Einrichtungen in Berührung kommt; beachten Sie, dass HBr kann dazu führen, Kunststoffschlauch, um im Laufe der Zeit zu härten.
Bedot-B (OR) 2 Monomeren M1 und M2 wurden mit Negishi-Kupplung synthetisiert. Dies ist eine wirksame Methode für die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kupplung von EDOT mit 1,4-Dialkoxy-2,5-Dibrombenzolen zu Bedot-B (OR) 2 Monomeren ergeben. Es ist entscheidend, die EDOT Chill auf -78 ° C vor der Zugabe von n-BuLi, um unerwünschte Nebenreaktionen zu minimieren. Wenn das gesamte 1,4-Dialkoxy-2,5-Dibrombenzol ist, aus dem Reaktionsgemisch abgereichert (bestimmt mit DSC, dies dauert üblicherweise 3-5 Tage), ist die Reaktion beendet. Die Reaktion ist extrem luftempfindlich, und jeder Kontakt mit Luft wird die Ausbeute der Reaktion beeinflussen. Somit wird, wenn Introducing festen Verbindungen (wie beispielsweise des Katalysators) in den versiegelten Kolben sollte Luftexposition durch Erhöhung Argonstrom minimiert werden.
Elektroaktive Monomere und Polymere werden routinemäßig unter Verwendung von cyclischer Voltametrie an Monomer und Polymer Oxidationspotentiale und Polymerreduktionspotentiale zu bestimmen ist, und Folien mittels elektrochemischer Polymerisation hergestellt werden verwendet, um Polymer-Absorption im UV-VIS-NIR-Spektrum sowohl die oxidierten und reduzierten Zuständen zu bestimmen. In dieser Arbeit wurden Polymerfilme auf beiden Platintaste und ITO-beschichtetes Glas durch Elektropolymerisation hinterlegt. Einige der Vorteile der Elektropolymerisation werden die Reproduzierbarkeit und die Möglichkeit, die Filmdicke durch Überwachen des Stroms des polymerisierten Films und Stoppen der Elektropolymerisation, wenn eine spezifische Reaktion erreicht die Steuerung 34 Elektrochemische Experimente muß unter einer inerten Atmosphäre, wie Argon, durchgeführt werden. der Argonstrom sollte so langsam, daß nicht Störungen der Oberfläche der Lösung, um eine diffusionskontrollierte Prozesses sicherzustellen. Alternativ können die elektrochemischen Experimenten in einer inerten Atmosphäre Trockenbox mit elektroFührungen ausgestattet geführt werden. Es ist wichtig, dass keine der drei Elektroden während Elektropolymerisation berühren einander. Vor Cyclovoltammetrie Studien Polymer müssen die abgeschiedenen Polymerfilme mit monomerenfreien Elektrolytlösung gewaschen werden, um jegliches nicht umgesetztes Monomer aus den Filmen zu entfernen. Für alle elektrochemischen Untersuchungen der Potentialbereich benötigt wird von der Struktur des Monomers / Polymers ab; so dass dieser Bereich kann mit alternativen Monomeren und Polymeren variieren. Abhängig von der Struktur der Alkoxysubstituenten verwendete Lösungsmittel, um das Monomer Elektrolytlösungen herzustellen kann auch das Polymer zu lösen. In diesem Fall wird die Polymerabscheidung an der Elektrode während der Elektropolymerisation langsam oder gar nicht vorhanden sein, und die für die Polymerisation verwendete Lösungsmittel muss geändert werden.
e_content "> Die Emulsionspolymerisation zur Herstellung von Nanopartikeln aus elektroaktiven Polymeren besteht, ist eine effektive Methode, die Nanopartikel mit einer einheitlichen Morphologie Ausbeuten bei dieser Arbeit verwendet die Emulsionspolymerisation die während der elektrochemischen Polymerisation verwendet gleiche oxidative Polymerisation Mechanismus;. Der Hauptunterschied ist, dass ein chemisches Oxidationsmittel (Eisenchlorid) anstelle einer angelegten elektrochemische Potential verwendet. Diese Emulsionspolymerisation erzeugt daher NPs in der chemischen Zusammensetzung auf die mittels elektrochemischer Polymerisation hergestellten Folien identisch. Während elektrochemische Polymerisation stellt ein einfaches Mittel zur Charakterisierung der Redoxeigenschaften des Monomere und Polymere, ist die Emulsionspolymerisation eine schnelle, kostengünstige und reproduzierbares Verfahren, das leicht skalierbar und können möglicherweise mit einer Reihe von verschiedenen elektroaktiven Polymere verwendet werden. Die Emulsionspolymerisation ermöglicht auch die Herstellung von Nanopartikeln, die aus Polymeren, die eine geringe Löslichkeit in organischen habenund wässrige Lösungen, die nicht wirksam von der polymeren Zustand emulgiert werden konnte. In unserem Emulsionspolymerisationen, die organische Phase-Monomer, ein organisches Lösungsmittel (Hexan) und Dodecylbenzolsulfonsäure (Tensid). Die wässrige Phase aus Wasser, Eisenchlorid (Oxidationsmittel) und PSS-co-MA (Tensid). Verfahren zur Emulsionspolymerisation von einem Beschallungsschritt vorausgeht, um die organische Phase und in der wässrigen Phase dispergiert gewährleisten. Während der Beschallung, ist es notwendig, die Emulsion in einem Eisbad einzutauchen Schütt Erwärmung zu verhindern. Die Tenside PSS-co-MA und DBSA ermöglichen die Dispersion der synthetisierten Nanopartikel in wässriger Lösung durch interpartikuläre elektrostatischen Abstoßungskräfte. Diese oberflächenaktiven Mittel als zusätzliche ladungsausgleich Dotanden wirken auch und haben gezeigt, dass sphärische NP Geometrie erzeugen 24 Die polymeren Nanopartikel verbleiben im oxidierten Zustand (wie durch das Absorptionsmaximum bei 795 nm nachgewiesen; Abbildung 4)., Die Kritiker istal für biomedizinische Anwendungen, bei denen die Absorption im NIR-Bereich erforderlich ist. 24Zeta-Potential-Analyse wird gewöhnlich durchgeführt, um die Stabilität der Suspensionen NP zu beurteilen. Zeta-Potential ist das Potential an der Grenze zwischen der Stern-Schicht, wo Ionen stark mit dem NP Fläche zugeordnet ist und der diffusen Schicht in dem Ionen nicht mehr mit dem NP Oberfläche wechselwirken. 31 Zeta-Potential-Messungen basieren auf der Bewegung geladener Nanopartikel, wenn ein elektrisches Feld an die Suspension angelegt wird. Insbesondere werden negativ geladene Nanopartikel in Richtung der positiven Elektrode angezogen, und umgekehrt. Kolloidalen Suspensionen können über elektrostatische Abstoßung stabilisiert werden. Insbesondere werden Suspensionen als stabil, wenn ihre Zetapotential größer als +/- 30 mV. In unserem NP-Formulierungen, die Anwesenheit von Sulfonat- und Carboxylatgruppen von DBSA und PSS-co-MA ergibt sich eine negative Oberflächenladung auf den Nanopartikeln.
Reinigung von the-Nanopartikel ist ein entscheidender Schritt, um überschüssiges Tensid und nicht umgesetztes Ausgangsmaterial vor der In-vitro-Zellstudien zu entfernen. Unwirksame Tensidentfernung kann zu erheblichen Zelltod führen. Wie bei allen anderen in vitro-Zellassay, ist es wichtig, in einer Haube mit laminarer Strömung zu arbeiten und unter sterilen Bedingungen zu arbeiten. NPs sollte auch vor, indem die Suspension durch ein steriles 0,2-um-Filter Gebrauch sterilisiert werden. Es ist auch wichtig, die Konzentration an NP Suspensionen nach sterilfiltrieren verifizieren. Zu diesem Zweck kann ein Bruchteil des gefilterten NP Suspension mit bekanntem Volumen gefriergetrocknet werden, um das Trockengewicht zu erhalten. Der MTT Zellviabilität Assay wird üblicherweise verwendet, um die Wirkung von Biomaterialien, einschließlich Nanopartikeln, an kultivierten Zellen zu untersuchen. Dieser einfache Test kann zur Untersuchung der cytocompatibility NP Suspensionen mit irgendeinem Säugerzelllinie angepasst werden. Der MTT colorimetrischen Test basiert auf der Umwandlung eines gelben Tetrazolium Farbstoff auf der Basis in lila, insoluble Formazankristalle, die dann in DMSO oder sauren Alkohollösungen, gelöst werden kann. 35,36 Bei Durchführung in-vitro-Zellassays, wie dem MTT-Zelllebensfähigkeit Assay in Platten mit mehreren Vertiefungen, ist die Konsistenz der Zell Aussaat und Manipulation kritische minimale Unterschiede zwischen erreichen Parallelproben. Vor und während dem Versuch sollten die angesiedelten Zellen unter einem Mikroskop untersucht werden, um konsistente Aussaat und Wachstum und auch zu gewährleisten, dass jegliche Verunreinigungen. Schließlich kann die Mikroskopie ebenfalls verwendet werden, um eine vollständige Auflösung Formazankristalle nach Zugabe von DMSO zu bestätigen.
Photothermische Untersuchungen wurden unter Verwendung eines kontinuierlichen Lasers bei 808 nm durchgeführt. Der Einsatz von kontinuierlichen vs. gepulste Laser können Materialien unterschiedlich zu erwärmen. Frühere Studien haben Lichtwärmeumsetzmaterial und photothermische Ablation mit Gold-Nanostrukturen als PTT Mittel, 37, aber mehr Forschung ist notwendig, um photothermische Umwandlungs von Polymeri untersuchen Vergleichc NPs wie die hier beschriebenen. In dieser Arbeit wurde der Laser in eine konvexe Linse divergiert und konzentrierte sich auf einen 6 mm Spotgröße. Es ist wichtig, darauf, nicht die Optik stören bei der Ausführung von Experimenten, um versehentliche Änderungen in der Brennebene, die Unterschiede in den photothermischen Umwandlungs Ergebnissen führen würde, zu verhindern ist. Eine heiße Platte wurde verwendet, um zu wärmen und eine konstante Grundlinientemperatur für die Studie.
Zusammenfassend ist ein Protokoll für den NP Herstellung der elektroaktiven Polymere in wäßrigen Medium suspendiert beschrieben. Negishi-Kupplung ist eine wirksame Methode zum Kuppeln 1,4-Dialkoxy-2,5-Dibrombenzolen mit 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT). Elektropolymerisation der Monomere in diesem Protokoll detailliert. Dies erweist sich als ein wirksames Mittel, um schnell zu produzieren Polymerfolien und studieren ihre elektronischen Eigenschaften sein. Die Polymerfolien werden weiter unter Verwendung von UV-Vis-NIR-Spektroskopie, um die Bandlücken der neutralen Polymere zu bestimmen ist. Electrochemical Emulsionspolymerisation Erträge Sub-100 nm-Nanopartikel mit einheitlicher sphärischer Morphologie. Zusätzlich zur photothermischen Ablationsbehandlung haben diese NPs viele mögliche Anwendungen in elektroaktive Geräte, einschließlich der Energiespeicherung und Sensoren. Die thermischen und cytocompatibility Studien durchgeführt, zeigen, dass diese Nanopartikel könnten potenzielle Kandidaten für biomedizinische Anwendungen als photothermische Mittel sein.
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde zum Teil durch die Texas Emerging Technology Fund (Startup, um TB), der Texas State University Research Enhancement Program, der Texas State University Doctoral Research Fellowship (TC), der NSF Partnerschaft für Bildung und Forschung in der Material (PREM finanziert, DMR-1205670), The Welch Foundation (AI-0045), und die National Institutes of Health (R01CA032132).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 mm diameter platinum working electrode | CH Instruments | CH102 | Polished using very fine sandpaper |
3,4-ethylenedioxythiophene | Sigma-Aldrich | 483028 | Purified by vacuum distillation |
3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazolium Bromide (MTT) 98% | Alfa Aesar | L11939 | |
505 Sonic Dismembrator | Fisher Scientific™ | FB505110 | 1/8“ tip and rated at 500 watts |
808 nm laser diode | ThorLabs | L808P1WJ | Rated at 1 W |
Acetonitrile anhydrous 99% | Acros | 61022-0010 | |
Avanti J-26 XPI | Beckman Coulter | 393127 | |
Bromohexane 98% | MP Biomedicals | 202323 | |
Dialysis (100,000) MWCO | SpectrumLabs | G235071 | |
Dimethyl sulfoxide 99% (DMSO) | BDH | BDH1115 | |
Dimethylformamide anhydrous (DMF) 99% | Acros | 326870010 | |
Dodecyl benzenesulfonate (DBSA) | TCI | D0989 | |
Dulbecco’s modified eagle medium (DMEM) | Corning | 10-013 CV | |
EMS 150 TES sputter coater | Electron Microscopy Sciences | ||
Ethanol (EtOH) 100% | BDH | BDH1156 | |
ethyl 4-bromobutyrate (98%) | Acros | 173551000 | |
Ethyl acetate 99% | Fisher | UN1173 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Corning | 35-010-CV | |
Helios NanoLab 400 | FEI | ||
Hexane | Fisher | H306-4 | |
Hydrochloric acid (HCl) | Fisher | A142-212 | |
Hydroquinone 99.5% | Acros | 120915000 | |
Hydrozine anhydrous 98% | Sigma-Aldrich | 215155 | |
Indium tin oxide (ITO) coated galss | Delta Technologies | CG-41IN-CUV | 4-8 Ω/sq |
Iron chloride 97% FeCl3 | Sigma-Aldrich | 157740 | |
Magnesium sulfate (MgSO4) | Fisher | 593295 | Dried at 100 °C |
SKOV-3 | ATCC | HTB-26 | |
Methanol | BDH | BHD1135 | |
n-Butlithium (2.5 M) | Sigma-Aldrich | 230707 | Pyrophoric |
Poly(styrenesulfonate-co-malic acid) (PSS-co-MA) 20,000 MW | Sigma-Aldrich | 434566 | |
Potassium carbonate | Sigma-Aldrich | 209619 | Dried at 100 °C |
Potassium hydroxide | Alfa Aesar | A18854 | |
Potassium iodide | Fisher | P410-100 | |
RO-5 stirplate | IKA-Werke | ||
SC4000 IR camera | FLIR | ||
Synergy H4 Hybrid Reader | Biotek | ||
Tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) 99% | Sigma-Aldrich | 3579274 | Purified by recrystallization in ethyl acetate |
Tetrahydrofuran anhydrous (THF) 99% | Sigma-Aldrich | 401757 | |
tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0) | Sigma-Aldrich | 216666 | Moisture sensitive |
Thermomixer | Eppendorf | ||
USB potentiostat/galvanostat | WaveNow | AFTP1 | |
Zetasizer Nano Zs | Malvern | Optical Arrangment 175° | |
Zinc chloride (1 M) ZnCl2 | Acros | 370057000 |
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