Gli autori riconoscono l&#39;Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO ECHO-STIP di Grant 717.013.005, NWO VIDI Concessione 723.014.006) per il sostegno finanziario.

1. Sintesi di core-shell Silice Particelle Nota: particelle di silice sono sintetizzati secondo la seguente procedura, che si basa sul metodo Stöber 24,25. <ol><li> Sintesi di semi di silice fluorescenti <ol><li> Sciogliere 105 mg (0,27 mmoli) di fluoresceina isotiocianato in 5 ml di etanolo. </li><li> Aggiungere 100 ml di (3-amminopropil) triethoxysilane (APTES, 0,43 mmol) alla soluzione precedente. </li><li> Sonicare soluzione durante 5 min e lasciare reagire per una notte sotto atmosfera di argon a temperatura ambiente sotto agitazione. Il complesso APTES dye-funzionalizzati viene usato senza purificazione. </li><li> In un 1 L a fondo rotondo mix matraccio 2,5 ml delle APTES colorante funzionalizzata con 25 ml di ammoniaca (25% in acqua) e 250 ml di etanolo. </li><li> Aggiungere 10 ml di tetraetilortosilicato (TEOS) sotto il menisco della miscela di reazione precedente con l&#39;aiuto di una pipetta di vetro while agitazione con un agitatore magnetico. </li><li> Analogamente, dopo 5 ore, aggiungere un altro 1,75 ml di TEOS e agitare la miscela per una notte sotto atmosfera di argon. </li><li> Versare la dispersione in più di 45 ml tubi. </li><li> Centrifugare le provette (350 XG, 30 min), rimuovere il surnatante e aggiungere 30 ml di etanolo fresco in ogni tubo. Sonicare le nuove dispersioni per 3 minuti, e centrifugare di nuovo per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 3 volte. </li><li> Mantenere i semi fluorescenti in etanolo in una concentrazione di circa 13,6 mg / ml e al buio (evitare l&#39;esposizione alla luce). </li><li> Preparare semi non fluorescenti seguendo la stessa procedura omettendo l&#39;aggiunta del colorante fluorescente. Nota: A seguito di questa procedura, i semi di circa 100 nm di raggio si ottengono. </li></ol></li><li> Sintesi di particelle di silice core-shell <ol><li> Riempire un pallone da 1 L con 51 ml di etanolo, 17 ml di acqua deionizzata, 3,4 ml di ammoniaca (25% in acqua) e 4ml della dispersione seme (54,4 mg di semi fluorescenti circa). </li><li> Riempire una siringa di plastica con 5 ml di TEOS e 10 ml di etanolo. </li><li> Riempire una siringa di plastica con 1,34 ml di ammoniaca (25% in acqua), 3,4 ml di acqua deionizzata e 10,25 ml di etanolo. </li><li> Collegare entrambi siringhe al pallone a fondo tondo con tubi di plastica. </li><li> Dotare il pallone con un flusso di argon e un agitatore magnetico. L&#39;ingresso argon deve essere vicino alla presa della seconda siringa per evitare il contatto tra i gas di ammoniaca dalle goccioline TEOS per evitare nucleazione secondaria. </li><li> Aggiungere il contenuto di entrambe le siringhe contemporaneamente a 1,7 ml / hr utilizzando pompe peristaltiche agitando la miscela. Assicurarsi di ottenere caduta libera gocce per evitare di scivolare sulle pareti e nucleazione quindi secondaria. </li><li> Interrompere l&#39;aggiunta dopo 7 ore per ottenere particelle core-shell di circa 300 nm in raggi. </li><li> Versare il contenuto del pallone in più di 45 ml provette. </li><li> Centrifugare le provette (350 XG, 30 min), rimuovere il surnatante e aggiungere 30 ml di etanolo fresco in ogni tubo. Sonicare nuova dispersione per 3 min, e centrifugare nuovamente per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 3 volte. </li><li> Mantenere le particelle core-shell in etanolo e al buio (evitare l&#39;esposizione alla luce). </li><li> Preparare particelle di silice non fluorescenti seguendo la stessa procedura, ma utilizzando i semi non fluorescenti. </li></ol></li></ol> 2. Funzionalizzazione di silice colloidi <ol><li> Sintesi di colloidi NVOC-funzionalizzati <ol><li> Disperse 10 mg di particelle di silice core-shell in 1 ml di etanolo assieme con 12 mg (0,03 mmol) della molecola NVOC-C11-OH e 31 mg (0,11 mmoli) di alcol stearilico in 50 ml pallone a fondo rotondo (risultante in 20/80 NVOC-C11-OH / stearil rapporto molare alcool). </li><li> Sonicare la miscela per 10 minuti per garantire che tutte le molecole si dissolvono e le particelle sono ben Vernicersed. </li><li> Aggiungere alla miscela una barra agitatore magnetico e si evapora l&#39;etanolo con un flusso costante di argon a temperatura ambiente. Prima di procedere accertarsi che non vi sia etanolo sinistra, altrimenti potrebbe reagire con i gruppi silanolici delle particelle. Per verificare se l&#39;etanolo è completamente evaporato prestare attenzione alla temperatura del fondo del pallone. Se ci si sente freddo, l&#39;etanolo non è ancora del tutto evaporato. </li><li> Riscaldare il pallone fino a 180 ° C per 6 ore sotto continua agitazione e sotto un flusso costante di argon 22. </li><li> Lasciare la muffola raffreddare a temperatura ambiente. </li><li> Aggiungere 3 ml di CHCl 3 nel pallone e ultrasuoni per 5 minuti (o fino a quando tutto il contenuto solido è stato disciolto o disperso). </li><li> Centrifuga la dispersione (2.600 xg, 4 min), rimuovere il surnatante e aggiungere CHCl fresco 3. Sonicare nuova dispersione per 3 min, e centrifugare nuovamente per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 6 volte. </li&gt; <li> Asciugare le particelle a 70 ° C in vuoto per una notte e memorizzarli in un essiccatore. </li></ol></li><li> Sintesi di BTA-colloidi <ol><li> Disperse 10 mg di particelle funzionalizzate con un rapporto molare 20/80 di alcool NVOC-C11-OH / stearil in 3 ml di CHCl 3. </li><li> Irradiare la dispersione in un UV-forno (λ max = 354 nm) per 1 ora a fendere il gruppo NVOC. Assicurarsi che la deprotezione è omogenea sulla superficie delle particelle agitando la dispersione delicatamente con un agitatore magnetico mentre deprotezione. Questo produce le particelle ammina-funzionalizzato (Figura 1a). </li><li> Sciogliere 9 mg del derivato del benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA, 0,01 mmoli), 8,7 ml di N, N -diisopropylethylamine (DIPEA, 0,05 mmoli) e 5,2 mg di (benzotriazol-1-ilossi) tripyrrolidinophosphonium esafluorofosfato ( PyBOP, 0.01 mmol) in 1 ml di CHCl 3. </li><li> Aggiungere la soluzione al quali ammine p funzionalizzatoarticolo dispersione e mescolare notte a temperatura ambiente e sotto atmosfera di argon. </li><li> Centrifuga la dispersione (2.600 xg, 4 min), rimuovere il surnatante e aggiungere 3 ml di CHCl fresco 3. Sonicare nuova dispersione per 3 min, e centrifugare nuovamente per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 6 volte. </li><li> Asciugare le particelle a 70 ° C sotto vuoto per 48 ore e memorizzarli in un essiccatore. </li></ol></li></ol> 3. statico leggeri Misure Scattering (SLS) Nota: utilizzare particelle non fluorescenti, poiché il nucleo fluorescente assorbe la luce della stessa lunghezza d&#39;onda della luce laser incidente di apparecchiature dispersione della luce convenzionale. <ol><li> Funzionalizzare 10 mg di particelle di silice non fluorescenti con alcool stearilico solo (senza NVOC-C11-OH) seguendo la procedura descritta nella sezione 2.1. </li><li> Preparare 500 ml di una dispersione di 0,033 mg / ml di particelle non-funzionalizzata in acqua ed unaltro di 2 mg / ml dei stearilico particelle alcol rivestite in cicloesano. </li><li> Sonicare entrambe dispersioni per almeno 20 minuti per assicurare che le particelle sono ben disperse. </li><li> Misurare l&#39;intensità sparso di due dispersioni, i solventi e il solvente di riferimento da 30 ° a 120 ° in incrementi di 5 °. </li><li> Tracciare l&#39;intensità del campione (campione I) come funzione di q (Equazione 1) q = 4π n sin solvente (θ / 2) / λ o con il θ angolo di diffusione, l&#39;indice di rifrazione n del solvente solvente e la lunghezza d&#39;onda del laser λ o. </li><li> Montare i dati alla seguente equazione utilizzando il software (per esempio, origine) (Equazione 2) I campione = CP (QR) dove C è una costante e fattore di forma P (QR) è dato da (Equazione 3) &lt;img alt = &quot;Equazione 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 53934 / 53934eq3.jpg&quot; /&gt; in cui il raggio medio dei colloidi sferiche è R. </li><li> Estrarre R dalle misure per ogni dispersione. </li><li> Calcolare il rapporto Rayleigh (R θ), che è una misura assoluta per l&#39;intensità della luce diffusa, secondo la seguente equazione, per ogni θ. (Equazione 4) <img alt="Equazione 4" src="/files/ftp_upload/53934/53934eq4.jpg" /> con l&#39;intensità del campione, il solvente e il riferimento, I SAMPLE, I SOLVENTE e riferisco rispettivamente l&#39;indice di rifrazione del solvente e il riferimento n solvente e n riferimento, corrispondentemente, e la Ratio Rayleigh del riferimento riferimento R. Qui utilizzare toluene come riferimento, Tale che n = 1.332 acqua, n toluene = 1.497, n = 1.426 cicloesano; R toluene = 2.74x10 -3 m -1 26. </li><li> Calcolare l&#39;indice medio di rifrazione dei colloidi (n colloidi) da R θ e Equazione 5. (Equazione 5) <img alt="Equazione 5" src="/files/ftp_upload/53934/53934eq5.jpg" /> con il numero di particelle per volume N, il volume di una particella v particelle in v particelle = 4/3 πR 3, e supponendo che il fattore di struttura S (q) ~ 1, che è il limite di particelle non interagenti. </li></ol> 4. Quantificazione del numero di siti attivi per particella Nota: utilizzare piccole particelle di 13 nm di raggio (con una più ampia superficie diRapporto -volume). <ol><li> Funzionalizzare piccole particelle disponibili in commercio con un rapporto 20/80 molare NVOC-C11-OH / alcool stearilico seguendo la procedura descritta nella sezione 2.1. </li><li> Disperdere 20 mg di piccole particelle funzionalizzate in 1 ml di CHCl 3 e irradiare la dispersione in un UV-forno (λ max = 354 nm) per 1 ora a fendere il gruppo NVOC. Mescolare la dispersione delicatamente con una barra agitatore magnetico mentre deprotezione. In questo modo i colloidi non sedimentano e la loro superficie rimane esposta alla luce UV, assicurando così deprotezione omogenea. </li><li> Spin giù le particelle di ammine-funzionalizzati risultanti (3.400 xg, 10 min) e rimuovere il surnatante. </li><li> Essiccare le particelle a 70 ° C per 2 ore. </li><li> Sciogliere 0,50 mg di succinimidil 3- (2-piridilditio) propionato (SPDP, 0,0016 mmoli) in 200 ml di dimetilformammide (DMF). </li><li> Aggiungere la soluzione SPDP al 20 mg delle particelle ammina-funzionalizzati secchi e vorticeSistema per 30 min. Entro questo tempo, tutti ammine primarie disponibili sui colloidi hanno reagito con il SPDP. </li><li> Lavare le particelle di 1 ml di DMF per 6 volte (o fino a quando non SPDP connessione viene rilevata nel surnatante mediante spettroscopia UV-Vis a λ = 375 nm). Nell&#39;ultima fase di lavaggio cercare di rimuovere il più surnatante possibile. </li><li> Sciogliere 0,53 mg di ditiotreitolo (DTT, 0,0034 mmoli) in 50 ml di DMF. Aggiungere la soluzione DTT alle particelle e agitare la dispersione per 30 min. Entro questo tempo il gruppo piridin-2-tione viene aperto. </li><li> Determinare l&#39;assorbanza della libera piridina-2-thione liberata nel surnatante a λ = 293 nm con una microvolumi UV-Vis spettrofotometro. </li><li> Costruire una curva di calibrazione per determinare il coefficiente di estinzione ɛ (~ 12.1x10 3 M -1 cm -1) della piridina-2-tione in DMF misurando l&#39;assorbanza di una serie di diluizioni di diverse quantità note di SPDP con un eccesso di DTT . </li><li&gt; Calcolare la concentrazione di piridina-2-tione, C P2T, che viene scisso dalle particelle utilizzando la legge di Lambert-Beer: (Equazione 6) Abs = C P2T ε l con la concentrazione molare di piridina-2-tione C P2T, il ɛ coefficiente di estinzione e la lunghezza del percorso l. </li><li> Calcolare il numero di siti attivi (ammine) per particella con la seguente equazione (Equazione 7) <img alt="equazione 7" src="/files/ftp_upload/53934/53934eq7.jpg" /> con la massa di una particella M particelle cioè M particelle = 4 / 3πR 3 ρ, con ρ = 1.295 g / cm 3, la massa ponderato totale di particelle M totale (20 mg) e il volume totale V totale (50 microlitri). Questa equazione presuppone che tutti disponibiliammine reagiscono con l&#39;SPDP e DTT riduce tutte le molecole spdp attaccate alle particelle. </li></ol> 5. Monitor Assemblea colloidale per Microscopia confocale Nota: le particelle Usa core-shell di silice (con un nucleo fluorescente ed un guscio non fluorescente). <ol><li> Preparare 400 ml di una dispersione di 0,1% in peso di particelle BTA-funzionalizzati in cicloesano e sonicare il campione per 20 min. </li><li> Irradiare la fiala del campione nel forno UV (λ max = 354 nm) per fendere fuori dal gruppo o -nitrobenzyl della BTA. Prendere 25 microlitri aliquote in diversi momenti della irraggiamento, per esempio da 0 a 30 minuti, per monitorare il processo di clustering. </li><li> Posizionare le diverse aliquote su diversi vetrini con l&#39;aiuto di un distanziatore e chiudere le camere con un vetrino (dimensione della camera è di 13 mm di diametro × altezza 0,12 millimetri). Dopo la chiusura della camera, girare la polizza di copertura testa in giù per lasciare che le particelle di sedimenti e adsorb sul vetro, che facilita l&#39;imaging. </li><li> Prendere diverse immagini di ciascun campione con il microscopio confocale appena possibile dopo la preparazione del campione per ogni tempo di irradiazione. </li></ol> Analisi 6. Immagine <ol><li> La quantificazione del numero di canottiere con ImageJ Nota: Tutti i comandi utilizzati per scrivere la sceneggiatura sono descritte nel manuale ImageJ: http://imagej.nih.gov/ij/docs/guide/user-guide.pdf <ol><li> Smooth le immagini confocale per rimuovere pixel isolati dai bordi e riempire piccoli fori che eseguono la funzione &quot;Smooth&quot;. </li><li> Dato che solo i nuclei sono fluorescenti, dilatare le aree luminose finché il bordo delle particelle che appartengono allo stesso tatto cluster e particelle fondono. Fate questo utilizzando il filtro &quot;Dilata&quot;. Con particelle con spessore del guscio di circa 180 nm, e le immagini con una risoluzione di 0,02 micron / pixel, a due passi dilatazione sono sufficienti. </li><li> Convertire le immaginiin un quadro binario in esecuzione la funzione &quot;Crea binario&quot;. </li><li> Impostare la scala eseguendo lo strumento &quot;&quot; Set Scala ... &quot;, la distanza = 1 noto = 0.02 pixel = 1 unità = um&quot; &quot;per le immagini scattate con una risoluzione di 0,02 micron / pixel per esempio. </li><li> Applicare una dimensione di soglia per discriminare il rumore e le particelle out-of-focus da particelle in-of-focus. Per esempio, con le immagini scattate con una risoluzione di 0,02 micron / pixel, tutte le aree più piccolo di 0.2 pixel sono escluse. Fatelo utilizzando il comando &quot;Analizza particelle ...&quot;, &quot;size = 0,2-Infinito&quot;. </li><li> Creare un&#39;immagine all.jpg e un file ALL.TXT con la dimensione di tutte le aree luminose nell&#39;immagine (cluster e canottiere) utilizzando i comandi &quot;&quot; risultati &quot;, _all.txt&quot; &quot;e&quot; &quot;JPEG&quot;, &quot;tutto&quot; &quot;. </li><li> Si supponga aree che tutte luminose tra 0,2 e 0,7 pixel in termini di dimensioni e con una circolarità (circolarità = 4 π Area / Perimeter 2) tra 0,7 e 1,0 sonocanottiere che eseguono il comando &quot;Analizzare le particelle ...&quot;, &quot;circolarità = 0,7-1,0&quot;. </li><li> Creare un&#39;immagine singlets.jpg e un file singlets.txt con le informazioni di tutte le aree luminose che sono canottiere utilizzando i comandi &quot;&quot; risultati &quot;, _singlets.txt&quot; &quot;e&quot; &quot;JPEG&quot;, &quot;canottiere&quot; &quot;. </li></ol></li><li> Elaborare le informazioni con Matlab <ol><li> Leggere il file txt singoletto e calcolare la dimensione media di un singoletto per picture (A singoletto). </li><li> Utilizzare la dimensione media di un singoletto per calcolare il numero di particelle per cluster (A singoletto doppietto = 2A, A = tripletto 3A singoletto ...) e il numero totale di particelle nella tabella dell&#39;altro file ALL.TXT. </li><li> Calcolare la frazione di particelle in canottiere per ogni tempo di esposizione: singlets f = canottiere numero totale di particelle / </li><li> Calcolare la frazione di doppiette, triplette, etc.: F doppietti = 2 * numero di doppiette / particelle totali, etc. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Wang, 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=Colloids+with+valence+and+specific+directional+bonding.">Colloids with valence and specific directional bonding.</a> Nature. 491 (7422), 51-55 (2012).</li><li>Klinkova, A., Therien-Aubin, H., Choueiri, R. M., Rubinstein, M., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+analogs+of+molecular+chain+stoppers.">Colloidal analogs of molecular chain stoppers.</a> PNAS. 110 (47), 18775-18779 (2013).</li><li>Galisteo-L&#245;pez, J. F., 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=Self-assembled+photonic+structures.">Self-assembled photonic structures.</a> Adv. Mater. 23 (1), 30-69 (2011).</li><li>Kim, 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=Structural+colour+printing+using+a+magnetically+tunable+and+lithographically+fixable+photonic+crystal.">Structural colour printing using a magnetically tunable and lithographically fixable photonic crystal.</a> Nat. Photonics. 3 (9), 534-540 (2009).</li><li>Dinsmore, A. D., 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=Colloidosomes:+Selectively+permeable+capsules+composed+of+colloidal+particles.">Colloidosomes: Selectively permeable capsules composed of colloidal particles.</a> Science. 298 (5595), 1006-1009 (2002).</li><li>Destribats, M., Rouvet, M., Gehin-Delval, C., Schmitt, C., Binks, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emulsions+stabilised+by+whey+protein+microgel+particles:+Towards+food-grade+Pickering+emulsions.">Emulsions stabilised by whey protein microgel particles: Towards food-grade Pickering emulsions.</a> Soft Matter. 10 (36), 6941-6954 (2014).</li><li>Prevo, B. G., Hon, E. W., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+and+characterization+of+colloid-based+antireflective+coatings+on+multicrystalline+silicon+solar+cells.">Assembly and characterization of colloid-based antireflective coatings on multicrystalline silicon solar cells.</a> J. Mater. Chem. 17 (8), 791-799 (2007).</li><li>Kitaev, V., Ozin, G. 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-assembled+surface+patterns+of+binary+colloidal+crystals.">Self-assembled surface patterns of binary colloidal crystals.</a> Adv. Mater. 15 (1), 75-78 (2003).</li><li>Plettl, A., 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=Non-Close-Packed+crystals+from+self-assembled+polystyrene+spheres+by+isotropic+plasma+etching:+adding+flexibility+to+colloid+lithography.">Non-Close-Packed crystals from self-assembled polystyrene spheres by isotropic plasma etching: adding flexibility to colloid lithography.</a> Adv. Funct. Mater. 19 (20), 3279-3284 (2009).</li><li>Yethiraj, A., Van Blaaderen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+colloidal+model+system+with+an+interaction+tunable+from+hard+sphere+to+soft+and+dipolar.">A colloidal model system with an interaction tunable from hard sphere to soft and dipolar.</a> Nature. 421 (6922), 513-517 (2003).</li><li>Spruijt, 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=Reversible+assembly+of+oppositely+charged+hairy+colloids+in+water.">Reversible assembly of oppositely charged hairy colloids in water.</a> Soft Matter. 7 (18), 8281-8290 (2011).</li><li>Kraft, D. J., 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=Surface+roughness+directed+self-assembly+of+patchy+particles+into+colloidal+micelles.">Surface roughness directed self-assembly of patchy particles into colloidal micelles.</a> PNAS. 109 (27), 10787-10792 (2012).</li><li>Rossi, 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=Cubic+crystals+from+cubic+colloids.">Cubic crystals from cubic colloids.</a> Soft Matter. 7 (9), 4139-4142 (2011).</li><li>Erb, R. M., Son, H. S., Samanta, B., Rotello, V. M., Yellen, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+assembly+of+colloidal+superstructures+with+multipole+symmetry.">Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry.</a> Nature. 457 (7232), 999-1002 (2009).</li><li>Vutukuri, H. R., 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=Colloidal+analogues+of+charged+and+uncharged+polymer+chains+with+tunable+stiffness.">Colloidal analogues of charged and uncharged polymer chains with tunable stiffness.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 51 (45), 11249-11253 (2012).</li><li>De Greef, T. F. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+science:+Supramolecular+polymers.">Materials science: Supramolecular polymers.</a> Nature. 453 (7192), 171-173 (2008).</li><li>De Feijter, I., Albertazzi, L., Palmans, A. R. A., Voets, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimuli-responsive+colloidal+assembly+driven+by+surface-grafted+supramolecular+moieties.">Stimuli-responsive colloidal assembly driven by surface-grafted supramolecular moieties.</a> Langmuir. 31 (1), 57-64 (2015).</li><li>Celiz, A. D., Lee, T. C., Scherman, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-mediated+dispersion+of+cold+nanoparticles:+using+supramolecular+moieties+on+the+periphery.">Polymer-mediated dispersion of cold nanoparticles: using supramolecular moieties on the periphery.</a> Adv. Mater. 21 (38-39), 3937-3940 (2009).</li><li>Cantekin, S., De Greef, T. F. A., Palmans, A. R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Benzene-1,3,5-tricarboxamide:+A+versatile+ordering+moiety+for+supramolecular+chemistry.">Benzene-1,3,5-tricarboxamide: A versatile ordering moiety for supramolecular chemistry.</a> Chem. Soc. Rev. 41 (18), 6125-6137 (2012).</li><li>Mes, T., Van Der Weegen, R., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-chain+polymeric+nanoparticles+by+stepwise+folding.">Single-chain polymeric nanoparticles by stepwise folding.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 50 (22), 5085-5089 (2011).</li><li>van Blaaderen, A., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+monodisperse+colloidal+organo-silica+spheres.">Synthesis and characterization of monodisperse colloidal organo-silica spheres.</a> J. Colloid Interf. Sci. 156 (1), 1-18 (1993).</li><li>Van Helden, A. K., Jansen, J. W., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+spherical+monodisperse+silica+dispersions+in+nonaqueous+solvents.">Preparation and characterization of spherical monodisperse silica dispersions in nonaqueous solvents.</a> J. Colloid Interf. Sci. 81 (2), 354-368 (1981).</li><li>Israelachvili, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intermolecular+and+Surface+Forces.">Intermolecular and Surface Forces.</a> Van der Waals forces between particles and surfaces. , 253-289 (2011).</li><li>van Blaaderen, A., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+colloidal+dispersions+of+fluorescent,+monodisperse+silica+spheres.">Synthesis and characterization of colloidal dispersions of fluorescent, monodisperse silica spheres.</a> Langmuir. 8 (12), 2921-2931 (1992).</li><li>Giesche, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+monodispersed+silica+powders+II.+Controlled+growth+reaction+and+continuous+production+process.">Synthesis of monodispersed silica powders II. Controlled growth reaction and continuous production process.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 14 (3), 205-214 (1994).</li><li>Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+between+the+Rayleigh+ratio+and+the+wavelength+for+toluene+and+benzene.">Correlations between the Rayleigh ratio and the wavelength for toluene and benzene.</a> Chem. Phys. 367 (1), 44-47 (2010).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Quando cicloesano, con un indice di rifrazione di 1,426, è usato come solvente per disperdere le BTA-colloidi, interazioni van der Waals sono molto deboli, poiché gli indici di rifrazione di colloidi e solvente sono quasi uguali. Si noti che la concentrazione di colloidi funzionalizzate utilizzati per gli esperimenti SLS in cicloesano è molto più elevato rispetto ai colloidi silice nudi in acqua. Ciò è necessario per ottenere una sufficientemente forte dispersione a causa del basso contrasto come gli indici di rifrazione sono quasi abbinati. Tracce di acqua nei campioni cicloesano vengono immediatamente rilevati, sia pure indirettamente, il clustering non trascurabile a causa di forze capillari. Pertanto, è della massima importanza garantire che i colloidi sono privi di acqua durante tutte le fasi di sintesi di loro essiccazione sotto vuoto per lunghi periodi di tempo, come descritto nel protocollo. Dato che il metodo utilizzato per quantificare le ammine analizza la quantità di piridina-2-Thione spaccati dalle particelle, elude artefatti dovuti alla dispersione delle particelle che possono essere affrontate con altre tecniche come NMR. Supponendo uguale densità superficiale per piccole e grandi particelle, la densità ammina rilevato per le piccole particelle corrisponde a circa 24.350 ammine per grandi colloidi di 300 nm in raggi. È interessante notare che l&#39;approccio introdotto permette di regolare la multivalenza dei colloidi supramolecolari semplicemente cambiando il NVOC-C11-OH / rapporto molare alcool stearilico durante la prima fase di funzionalizzazione. Tale variazione di multivalenza può essere ulteriormente quantificato secondo la stessa procedura ammina quantificazione. La dispersione di successo dei colloidi in canottiere prima dell&#39;attivazione luce, osservata al microscopio confocale, è in linea con molto debole di van der Waals e trascurabile di idrogeno-bonding in cicloesano prima photocleavage del gruppo di protezione o -nitrobenzyl. Quindi, il clustering fotoindottopuò essere facilmente attribuito alle frazioni supramolecolari. Questo è fondamentale in quanto ci proponiamo di dirigere il clustering tramite forze supramolecolari. Scissione del gruppo o -nitrobenzyl dalla luce UV consente infatti di BTAs ancorate su diversi colloidi di interagire, di conseguenza promuovendo colloidale auto-assemblaggio come confermato dalla formazione di cluster. In conclusione, abbiamo dimostrato un metodo semplice per coppia BTA-derivati ​​su particelle di silice in modo controllato. Il comportamento dei colloidi supramolecolari derivanti è governato con successo dalle interazioni attrattive tra le molecole di superficie-innestate, vale a dire intermolecolari interazioni di idrogeno-legame. Questa metodologia può essere facilmente esteso per sintetizzare una vasta gamma di colloidi supramolecolari decorati con altri tipi di porzioni supramolecolari. Quindi, il protocollo descritto nel presente documento apre la strada per lo sviluppo di una nuova famiglia di blocchi di costruzione per formare colloidale mesostructuredmateriali.

Materiali colloidali Mesostructured trovano diffusa applicazione nel campo della scienza e della tecnologia, come sistemi modello per studi fondamentali su materiali atomici e molecolari 1,2, come materiali fotonici 3,4, come sistemi di drug delivery 5,6, come rivestimenti 7 e in litografia per patterning superficie 8,9. Dal momento che i colloidi liofobi sono materiali metastabili che alla fine aggregano in modo irreversibile a causa delle onnipresente di van der Waals, la loro manipolazione in strutture target specifici è notoriamente difficile. Numerose strategie sono state sviluppate per controllare colloidale autoassemblaggio compreso l&#39;uso di additivi per sintonizzare le elettrostatici 10,11 o deplezione interazioni 12,13, o trigger esterni come magnetici 14 o elettrici 15 campi. Un sofisticato strategia alternativa per ottenere il controllo sulla struttura, la dinamica e la meccanica di questi sistemi è la loro funzionalizzazione ingegnoh molecole che interagiscono attraverso forze specifiche e direzionali. Chimica supramolecolare offre una barra degli strumenti completa di piccole molecole che presentano, direzionale site-specific e le interazioni ancora reversibili forti, che possono essere modulati in forza da polarità solvente, la temperatura e la luce 16. Poiché le loro proprietà sono state ampiamente studiate in massa e in soluzione, queste molecole sono candidati attraenti per strutturare materiali morbidi in fasi esotici in modo prevedibile. Nonostante l&#39;evidente potenziale di tale approccio integrato per orchestrare il montaggio colloidale via chimica supramolecolare, queste discipline hanno raramente interfacciato per personalizzare le proprietà dei materiali colloidali mesostructured 17,18. Una solida piattaforma di colloidi supramolecolari deve soddisfare tre requisiti principali. In primo luogo, l&#39;accoppiamento della porzione supramolecolare deve essere effettuato sotto lieve-condizioni per prevenire il degrado. In secondo luogo, le forze di superficie a Separations più grande di contatto diretto deve prevalere i motivi legati, il che significa che i colloidi non rivestiti dovrebbero quasi interagire esclusivamente tramite interazioni-volume escluso. Pertanto, le proprietà fisico-chimiche dei colloidi dovrebbero essere adattati per sopprimere altre interazioni insiti nei sistemi colloidali, come van der Waals o forze elettrostatiche. In terzo luogo, la caratterizzazione dovrebbe consentire una attribuzione univoca del gruppo alla presenza delle porzioni supramolecolari. Per rispondere a queste tre condizioni, una robusta sintesi in due fasi di colloidi supramolecolari è stato sviluppato (Figura 1a). In una prima fase, particelle di silice NVOC-funzionalizzati idrofobici sono pronti per la dispersione in cicloesano. Il gruppo NVOC può essere facilmente scisso, producendo particelle di ammine-funzionalizzati. L&#39;elevata reattività delle ammine permette semplice post-funzionalizzazione con la frazione supramolecolare desiderato con una vasta gamma di condizioni di reazione blande. Qui, abbiamo PRepare colloidi supramolecolari per funzionalizzazione di perline di silice con alcool stearilico e il benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derivata 20. L&#39;alcol stearilico svolge diversi ruoli importanti: rende il organofile colloidi e introduce a corto raggio repulsioni sterici che aiuta a ridurre l&#39;interazione aspecifica tra i colloidi 21,22. van der Waals sono ulteriormente ridotti a causa della stretta corrispondenza tra l&#39;indice di rifrazione dei colloidi e il solvente 23. A corto raggio attraente forze di superficie di luce e thermoresponsive vengono generati per incorporazione di O -nitrobenzyl protetta BTAs 20. O -nitrobenzyl frazione è un gruppo di foto-cleavable che blocca la formazione di legami idrogeno tra BTAs adiacenti quando incorporato sulle amidi nei discotici (Figura 1b). Su photocleavage da luce UV, la BTA in soluzione è in grado di riconoscere e di interagire con molecole identiche BTA attraverso un 3-fold harray di legame ydrogen, con una forza di legame che è fortemente dipendente dalla temperatura 17. Dal momento che il van der Waals attrazioni sono minimi per particelle di silice rivestite stearilico in cicloesano così come luce e alla temperatura indipendenti, il gruppo colloidale stimoli-reattiva osservato deve essere BTA-mediata. Questo video dimostra come dettagliato di sintetizzare e caratterizzare colloidi supramolecolari e come studiare la loro auto-assemblaggio su UV-irradiazione mediante microscopia confocale. Inoltre, un semplice protocollo di analisi di immagine per distinguere singlets colloidali da colloidi cluster e determinare la quantità di colloidi per cluster viene segnalato. La versatilità della strategia sintetica permette di variare facilmente la dimensione delle particelle, la copertura superficie così come la porzione di legame introdotto, che apre nuove strade per lo sviluppo di una grande famiglia di blocchi colloidali per materiali avanzati mesostructured.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1805">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">APTES</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">FTIC</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">TEOS</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">LUDOX AS-40</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Silica particles of 13 nm in radius</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">MilliQ</td>
			<td style="width:128px;">---</td>
			<td style="width:119px;">---</td>
			<td style="width:1035px;">18.2 M&#937;&#183;cm at 25 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Ethanol</td>
			<td style="width:128px;">SolvaChrom</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Ammonia (25% in water)</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Chloroform</td>
			<td style="width:128px;">SolvaChrom</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Cyclohexane</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Dimethylformamide (DMF)</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Stearyl alcohol</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA)</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Benzotriazol-1-yl-oxytripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate (PyBOP)</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionate (SPDP)</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dithiothreitol (DTT)&#160;</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:1035px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">NVOC-C11-OH</td>
			<td style="width:128px;">Synthesized</td>
			<td style="width:119px;">---</td>
			<td style="width:1035px;">I. de Feijter, 2014 Responsive materials from adaptive supramolecular constructs, Doctoral thesis, Technical University of Eindhoven, The Netherlands</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">BTA</td>
			<td style="width:128px;">Synthesized</td>
			<td style="width:119px;">---</td>
			<td style="width:1035px;">I. de Feijter, 2014 Responsive materials from adaptive supramolecular constructs, Doctoral thesis, Technical University of Eindhoven, The Netherlands</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:128px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Heraeus Megafuge 1.0</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Ultrasound bath</td>
			<td style="width:128px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Peristaltic pumps</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td></td>
			<td>PHD Ultra Syringe Pump</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:524px;">UV-oven</td>
			<td style="width:128px;">Luzchem</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>LZC-a V UV reactor equipped with 8x8 UVA light bulbs (&#955;max=354 nm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Stirrer-heating plate</td>
			<td style="width:128px;">Heidolph</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>MR-Hei Standard</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Light Scattering</td>
			<td style="width:128px;">ALV</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CGS-3 MD-4 compact goniometer system, equipped with a Multiple Tau digital real time correlator (ALV-7004) and a solid-state laser (&#955;=532 nm, 40 mW)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">UV-Vis spectrophotometer</td>
			<td style="width:128px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>NanoDrop 1000 Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Confocal microscope</td>
			<td style="width:128px;">Nikon</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Ti Eclipse with an argon laser with &#955;excitation=488 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Slide spacers</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Grace BioLabs Secure seal imaging spacer (1 well, diam. &#215; thickness 13 mm &#215; 0.12 mm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Syringes</td>
			<td style="width:128px;">BD Plastipak</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>20 mL syringe</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Plastic tubing</td>
			<td style="width:128px;">SCI</td>
			<td style="width:119px;">BB31695-PE/5</td>
			<td>Ethylene oxide gas sterilizable micro medical tubing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:524px;">Pulsating vortex mixer</td>
			<td style="width:128px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Electrical: 120V, 50/60Hz, 150W Speed Range: 500&#8211;3000 rpm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and characterization of supramolecular colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

Dato che la procedura in due fasi utilizzato per sintetizzare i colloidi supramolecolari (Figura 1a), accoppia il BTA- derivati ​​(Figura 1b) in una seconda fase a temperatura ambiente e in condizioni di lieve reazione, la sua stabilità è garantita. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53934/53934fig1.jpg" /> Figura 1. Schema della sintesi di colloidi supramolecolari. A) Accoppiamento della alcool stearilico e la catena alchilica NVOC protetto ai colloidi silice, seguita da ammina deprotezione su irradiamento con luce UV in un accoppiamento UV forno e successiva della molecola. B) Struttura BTA del benzene-1 , 3,5-tricarboxamide (BTA) derivato utilizzato. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53934/53934fig1large.jpg" target="_blank">cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <pclass = &quot;jove_content&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Montando la dispersione statica luce (SLS) di dati, l&#39;indice di rifrazione di colloidi nudi e alcool stearilico rivestite ottengono. Troviamo n silice = 1.391 e n silice @ alcool stearilico = 1.436 (Figura 2). Questo mostra chiaramente che funzionalizzazione superficiale ha un impatto sulla rifrazione dei colloidi. La composizione chimica del monostrato di colloidi rivestiti alcol stearilico e le BTA-colloidi è molto simile poiché la frazione molare di BTA è al massimo 0,2. Pertanto, si assume che l&#39;indice di rifrazione del BTA-colloidi è vicino a n silice @ alcool stearilico = 1.436. <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/53934/53934fig2.jpg" /> Figura 2. Misure di diffusione della luce statiche di colloidi silice. Intensità della luce diffusa in funzione del θ angolo di rilevamento per A </strong&gt;) Particelle di silice nudi in acqua e particelle B) alcool stearilico rivestite in cicloesano. Le linee tratteggiate sono le gomme per i punti dati sperimentali. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53934/53934fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Utilizzando lo schema di reazione mostrato nella Figura 3, piccole particelle funzionalizzate con un 20/80 NVOC-C11-OH / alcool stearilico molare risultato rapporto in 1 ammina per 46,4 nm 2 sulla loro superficie. Questo numero può essere a sua volta correlata al numero di frazioni supramolecolari accoppiabili, che noi definiamo come multivalenza delle particelle. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53934/53934fig3.jpg" /> Figura 3. Valutazione della quantità di siti attivi per particella. Procedura seguita per determinare la quantitàdi ammine per particella: colloidi ammina-funzionalizzati vengono fatte reagire con SPDP. D&#39;ora in avanti, DTT è aggiunto al sistema di fendere fuori dal gruppo piridina-2-tione, che può essere rilevata da photospectrometry al suo massimo assorbimento λ max = 293 nm in DMF. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53934/53934fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Nelle immagini confocali, la maggior parte dei colloidi supramolecolari della dispersione prima irradiazione con luce UV sono singlets (Figura 4, in alto). È interessante notare, dopo l&#39;irradiazione, un&#39;evoluzione dallo stato di singoletto allo stato cluster viene osservato (Figura 4 centro e in basso). L&#39;analisi delle immagini viene utilizzato per monitorare l&#39;aggregazione in maniera più quantitativa. Una forte riduzione del numero di singlets da 80% al 9% è osservato dopo UV-irradiazione entro il primo 5minuti. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53934/53934fig4.jpg" /> Procedura Figura 4. elaborazione immagine. Immagini di microscopia confocale originale, immagini binarie e la zona di canottiere per i campioni deprotetti per (sopra) 0 min, (al centro) e 15 sec (in basso) 5 min. La barra di scala rappresenta 10 micron. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53934/53934fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids at JoVE.com

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Sintesi e caratterizzazione di supramolecolari colloidi

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

synthesis-and-characterization-of-supramolecular-colloids

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Anatomy and Physiology

Unit 1

Fundamentals of Chemistry

Solutions and Colloids

SCIENTISTS IN ACTION

9.6K Views.  Eindhoven University of Technology. A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Video: Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Split-and-pool Synthesis and Characterization of Peptide Tertiary Amide Library

Peptidomimetics are great sources of protein ligands. The oligomeric nature of these compounds enables us to access large synthetic libraries on solid phase by using combinatorial chemistry. One of the most well studied classes of peptidomimetics is peptoids. Peptoids are easy to synthesize and have been shown to be proteolysis-resistant and cell-permeable. Over the past decade, many useful protein ligands have been identified through screening of peptoid libraries. However, most of the ligands identified from peptoid libraries do not display high affinity, with rare exceptions. This may be due, in part, to the lack of chiral centers and conformational constraints in peptoid molecules. Recently, we described a new synthetic route to access peptide tertiary amides (PTAs). PTAs are a superfamily of peptidomimetics that include but are not limited to peptides, peptoids and N-methylated peptides. With side chains on both &#945;-carbon and main chain nitrogen atoms, the conformation of these molecules are greatly constrained by sterical hindrance and allylic 1,3 strain. (Figure 1) Our study suggests that these PTA molecules are highly structured in solution and can be used to identify protein ligands. We believe that these molecules can be a future source of high-affinity protein ligands. Here we describe the synthetic method combining the power of both split-and-pool and sub-monomer strategies to synthesize a sample one-bead one-compound (OBOC) library of PTAs.

Peptide tertiary amides (PTAs) are a superfamily of peptidomimetics that include but are not limited to peptides, peptoids and N-methylated peptides. Here we describe a synthetic method which combines&#160;both split-and-pool and sub-monomer strategies to synthesize a one-bead one-compound library of PTAs.

Split-e-pool Sintesi e caratterizzazione di peptidi Terziario Ammide Biblioteca

Peptidomimetics are great sources of protein ligands. The oligomeric nature of these compounds enables us to access large synthetic libraries on solid ...

Ricerca

Chimica

Nucleoside Triphosphates - From Synthesis to Biochemical Characterization

The traditional strategy for the introduction of chemical functionalities is the use of solid-phase synthesis by appending suitably modified phosphoramidite precursors to the nascent chain. However, the conditions used during the synthesis and the restriction to rather short sequences hamper the applicability of this methodology. On the other hand, modified nucleoside triphosphates are activated building blocks that have been employed for the mild introduction of numerous functional groups into nucleic acids, a strategy that paves the way for the use of modified nucleic acids in a wide-ranging palette of practical applications such as functional tagging and generation of ribozymes and DNAzymes. One of the major challenges resides in the intricacy of the methodology leading to the isolation and characterization of these nucleoside analogues.
	
	In this video article, we present a detailed protocol for the synthesis of these modified analogues using phosphorous(III)-based reagents. In addition, the procedure for their biochemical characterization is divulged, with a special emphasis on primer extension reactions and TdT tailing polymerization. This detailed protocol will be of use for the crafting of modified dNTPs and their further use in chemical biology.

The protocol described herein aims to explain and abridge the numerous obstacles in the way of the intricate route leading to modified nucleoside triphosphates. Consequently, this protocol facilitates both the synthesis of these activated building-blocks and their availability for practical applications.

Nucleosidi trifosfati - Dalla sintesi di biochimica Caratterizzazione

The  traditional strategy for the introduction of chemical functionalities is the  use of solid-phase synthesis by appending suitably modified ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Sintesi e caratterizzazione di funzionalizzato metallo-organici quadri

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

The Synthesis, Characterization and Reactivity of a Series of Ruthenium N-triphosPh Complexes

Herein we report the synthesis of a tridentate phosphine ligand N(CH2PPh2)3 (N-triphosPh) (1) via a phosphorus based Mannich reaction of the hydroxylmethylene phosphine precursor with ammonia in methanol under a nitrogen atmosphere. The N-triphosPh ligand precipitates from the solution after approximately 1 hr of reflux and can be isolated analytically pure via simple cannula filtration procedure under nitrogen. Reaction of the N-triphosPh ligand with [Ru3(CO)12] under reflux affords a deep red solution that show evolution of CO gas on ligand complexation. Orange crystals of the complex [Ru(CO)2{N(CH2PPh2)3}-&#954;3P] (2) were isolated on cooling to RT. The 31P{1H} NMR spectrum showed a characteristic single peak at lower frequency compared to the free ligand. Reaction of a toluene solution of complex 2 with oxygen resulted in the instantaneous precipitation of the carbonate complex [Ru(CO3)(CO){N(CH2PPh2)3}-&#954;3P] (3) as an air stable orange solid. Subsequent hydrogenation of 3 under 15 bar of hydrogen in a high-pressure reactor gave the dihydride complex [RuH2(CO){N(CH2PPh2)3}-&#954;3P] (4), which was fully characterized by X-ray crystallography and NMR spectroscopy. Complexes 3 and 4 are potentially useful catalyst precursors for a range of hydrogenation reactions, including biomass-derived products such as levulinic acid (LA). Complex 4 was found to cleanly react with LA in the presence of the proton source additive NH4PF6 to give [Ru(CO){N(CH2PPh2)3}-&#954;3P{CH3CO(CH2)2CO2H}-&#954;2O](PF6) (6).

The Synthesis, Characterization and Reactivity of a Series of Ruthenium N-triphosPh Complexes

Ruthenium phosphine complexes are widely used for homogeneous catalytic reactions such as hydrogenations. The synthesis of a series of novel tridentate ruthenium complexes bearing the N-triphos ligand N(CH2PPh2)3 is reported. Additionally, the stoichiometric reaction of a dihydride Ru&#8211;N-triphos complex with levulinic acid is described.

La sintesi, caratterizzazione e reattività di una serie di rutenio<em&gt; N</em&gt; -triphos<sup&gt; Ph</sup&gt; Complessi

Herein we report the synthesis of a tridentate phosphine ligand N(CH2PPh2)3 (N-triphosPh) (1) via a phosphorus based Mannich reaction of the ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Sintesi, Caratterizzazione, e funzionalizzazione di ibrida UA / CdS e Au / ZnS core / shell nanoparticelle

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

Preparazione di carbonio nanosheets a temperatura ambiente

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single molecule level. An electrostatic self-assembly and covalent fixation (ESA-CF) process is used for the synthesis of the cyclic poly(tetrahydrofuran) (poly(THF)). The diffusive motion of individual cyclic polymer chains in a melt state is visualized using single molecule fluorescence imaging by incorporating a fluorophore unit in the cyclic chains. The diffusive motion of the chains is quantitatively characterized by means of a combination of mean-squared displacement (MSD) analysis and a cumulative distribution function (CDF) analysis. The cyclic polymer exhibits multiple-mode diffusion which is distinct from its linear counterpart. The results demonstrate that the diffusional heterogeneity of polymers that is often hidden behind ensemble averaging can be revealed by the efficient synthesis of the cyclic polymers using the ESA-CF process and the quantitative analysis of the diffusive motion at the single molecule level using the MSD and CDF analyses.

A protocol for the synthesis and characterization of diffusive motion of cyclic polymers at the single molecule level is presented.

Sintesi di ciclici polimeri e caratterizzazione di loro moto diffusivo allo stato fuso alla molecola Piano unico

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

Synthesis and Characterization of Fe-doped Aluminosilicate Nanotubes with Enhanced Electron Conductive Properties

The goal of the protocol is to synthesize Fe-doped aluminosilicate nanotubes of the imogolite type with the formula (OH)3Al2-xFexO3SiOH. Doping with Fe aims at lowering the band gap of imogolite, an insulator with the chemical formula (OH)3Al2O3SiOH, and at modifying its adsorption properties towards azo-dyes, an important class of organic pollutants of both wastewater and groundwater.
Fe-doped nanotubes are obtained in two ways: by direct synthesis, where FeCl3 is added to an aqueous mixture of the Si and Al precursors, and by post-synthesis loading, where preformed nanotubes are put in contact with a FeCl3&#8226;6H2O aqueous solution. In both synthesis methods, isomorphic substitution of Al3+ by Fe3+ occurs, preserving the nanotube structure. Isomorphic substitution is indeed limited to a mass fraction of ~1.0% Fe, since at a higher Fe content (i.e., a mass fraction of 1.4% Fe), Fe2O3 clusters form, especially when the loading procedure is adopted. The physicochemical properties of the materials are studied by means of X-ray powder diffraction (XRD), N2 sorption isotherms at -196 &#176;C, high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), diffuse reflectance (DR) UV-Vis spectroscopy, and &#950;-potential measurements. The most relevant result is the possibility to replace Al3+ ions (located on the outer surface of the nanotubes) by post-synthesis loading on preformed imogolite without perturbing the delicate hydrolysis equilibria occurring during nanotube formation. During the loading procedure, an anionic exchange occurs, where Al3+ ions on the outer surface of the nanotubes are replaced by Fe3+ ions. In Fe-doped aluminosilicate nanotubes, isomorphic substitution of Al3+ by Fe3+ is found to affect the band gap of doped imogolite. Nonetheless, Fe3+ sites on the outer surface of nanotubes are able to coordinate organic moieties, like the azo-dye Acid Orange 7, through a ligand-displacement mechanism occurring in an aqueous solution.

Here, we present a protocol to synthesize and characterize Fe-doped aluminosilicate nanotubes. The materials are obtained by either sol-gel synthesis upon addition of FeCl3&#8226;6H2O to the mixture containing the Si and Al precursors or by post-synthesis ionic exchange of preformed aluminosilicate nanotubes.

Sintesi e caratterizzazione di Fe-drogato Alluminosilicato nanotubi con una maggiore Electron proprietà conduttive

The goal of the protocol is to synthesize Fe-doped aluminosilicate nanotubes of the imogolite type with the formula (OH)3Al2-xFexO3SiOH. Doping with Fe ...

Phase Behavior of Charged Vesicles Under Symmetric and Asymmetric Solution Conditions Monitored with Fluorescence Microscopy

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to investigate the lipid raft hypothesis. Numerous studies, however, neglect the impact of physiological solution conditions. On that account, the current work presents the effect of high-salinity buffer and trans-membrane solution asymmetry on liquid-liquid phase separation in charged GUVs grown from dioleylphosphatidylglycerol, egg sphingomyelin, and cholesterol. The effects were studied under isothermal and varying temperature conditions.
We describe equipment and experimental strategies applicable for monitoring the stability of coexisting liquid domains in charged vesicles under symmetric and asymmetric high-salinity solution conditions. This includes an approach to prepare charged multicomponent GUVs in high-salinity buffer at high temperatures. The protocol entails the option to perform a partial exchange of the external solution by a simple dilution step while minimizing the vesicle dilution. An alternative approach is presented utilizing a microfluidic device that allows for a complete external solution exchange. The solution effects on phase separation were also studied under varying temperatures. To this end, we present the basic design and utility of an in-house built temperature control chamber. Furthermore, we reflect on the assessment of the GUV phase state, pitfalls associated with it and how to circumvent them.

Experiments on phase separated giant unilamellar vesicles (GUVs) frequently neglect physiological solution conditions. This work presents approaches to study the effect of high-salinity buffer on liquid-liquid phase separation in charged multicomponent GUVs as a function of trans-membrane solution asymmetry and temperature.

Comportamento di fase di caricate vescicole sotto soluzione simmetrica e asimmetrica condizioni monitorate con microscopia di fluorescenza

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular methodology for applications in various fields and for different research purposes. The procedure described herein focuses on the synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA 5&#39;-[CUA CGG AAU CAU]-3&#39; containing zero, one, or two modifications located at the C2&#39;-O-position. The probes are based on 2-thiophenylmethyl groups, incorporated into RNA nucleotides via standard organic synthesis and introduced into the corresponding oligonucleotides via their respective phosphoramidites. This report makes use of phosphoramidite chemistry via the four canonical nucleobases (Uridine (U), Cytosine (C), Guanosine (G), Adenosine (A)), as well as 2-thiophenylmethyl functionalized nucleotides modified at the 2&#39;-O-position; however, the methodology is amenable for a large variety of modifications that have been developed over the years. The oligonucleotides were synthesized on a controlled-pore glass (CPG) support followed by cleavage from the resin and deprotection under standard conditions, i.e., a mixture of ammonia and methylamine (AMA) followed by hydrogen fluoride/triethylamine/N-methylpyrrolidinone. The corresponding oligonucleotides were purified via polyacrylamide electrophoresis (20% denaturing) followed by elution, desalting, and isolation via reversed-phase chromatography (Sep-pak, C18-column). Quantification and structural parameters were assessed via ultraviolet-visible (UV-vis) and circular dichroism (CD) photometric analysis, respectively. This report aims to serve as a resource and guide for beginner and expert researchers interested in embarking in this field. It is expected to serve as a work-in-progress as new technologies and methodologies are developed. The description of the methodologies and techniques within this document correspond to a DNA/RNA synthesizer (refurbished and purchased in 2013) that uses phosphoramidite chemistry.

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

This article provides a detailed procedure on the solid-phase synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA modified at the C2&#39;-O-position. UV-vis and circular dichroism photometric analyses are used to quantify and characterize structural aspects, i.e., single-strands or double-strands.

Protocollo per la sintesi in fase solida di oligomeri di RNA contenente un 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -thiophenylmethyl Modifica e caratterizzazione attraverso il Dicroroo circolare

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...