The financial support of the Max-Planck Society, the Turkish Ministry of National Education (PhD fellowship to S. G.), and the German Exchange Academic Service (DAAD, PhD fellowship to T. S.) are gratefully acknowledged.

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The authors have nothing to disclose.

Preparação do agente de contraste para IRM dendrimérico requer selecção adequada da unidade monomérica (isto é, o quelante de Gd (III)). Eles reduzem a toxicidade do ião paramagnético e, até à data, uma ampla variedade de acíclicos e quelantes macrocíclicos servir para este fim 1-3. Entre estes, os quelantes macrocíclicos-DOTA tipo possuem a maior estabilidade termodinâmica e inércia cinética e, portanto, são a escolha preferida para a preparação de agentes de contraste para IRM inerte 1,18. Além disso, eles são propensos a várias transformações sintéticas, que resultam em agentes quelantes bifuncionais, capaz de ligar a várias moléculas funcionais (por exemplo, vectores de recombinação ou de nano-transportadores), enquanto ainda formando estável de Gd (III), complexos de 19. Para este fim, a unidade monomérica de tipo DOTA descrito neste procedimento foi preparado a partir de éster terc-butílico DO3A-, o precursor comum e facilmente disponíveis, e o derivado de brometo deo 4- (4-nitrofenil) butanóico. Esta molécula é derivado de DOTA e possui uma estrutura semelhante à de coordenadas de Gd (III). A modificação sintética visa tornar este quelante propenso a acoplamento de reações a várias moléculas funcionais e operadoras. Nomeadamente, a preparação dos resultados molécula modificada por um agente quelante DOTA em uma ainda com quatro grupos carboxílicos disponíveis para a coordenação de Gd (III) para formar um complexo inerte e um grupo nitrofenilo ortogonal, o qual após conversão atribui esta quelante à superfície do dendrímero. Este processo também permite flexibilidade na escolha do grupo reactivo ortogonal (por exemplo, NH2 ou COOH), que pode servir para acoplar o quelante de Gd (III) a um transportador desejado de um modo preferido. O quelante bifuncional obtido pode ser acoplado a outras moléculas de duas formas diferentes (ou seja, os procedimentos de síntese). Quando o grupo nitro é reduzido a um grupo amino, a anilina resultante pode sobir uma reacção de condensação com o grupo ácido carboxílico da outra molécula 8. Além disso, um grupo funcional amina primária aromática na presença de tiofosgénio pode ser facilmente convertido em um isotiocianato, um grupo que facilmente reage com aminas, em solventes orgânicos polares, bem como água, que oferece mais possibilidades de reacção para o acoplamento de unidades monoméricas de dendrímeros 17 , 20,21. Para o acoplamento do quelante bifuncional para o transportador dendrimérico, um andaime dendrimérico adequado deve ser seleccionado. Vários fatores relacionados à estrutura dendrimer conjugado final e a aplicação desejada deve ser contabilizado nesta etapa. Devido à ampla disponibilidade comercial das transportadoras dendriméricos, produtos com estruturas diferentes do núcleo, grupos reactivos de superfície, ou pode ser escolhido gerações. Por conseguinte, a reacção de conjugação vai depender do grupo superfície do dendrímero e o grupo ortogonal do quelante, enquanto que oconjugado final pode ser neutro, carregada ou têm tamanhos diferentes (até 15-20 nm, dependendo da geração dendrimer) 22. Todos estes aspectos devem ser tidos em conta antes de preparar o CA dendrimérico, uma vez que pode afectar a solubilidade, a relaxividade (aumento do sinal de ressonância magnética), difusão, e outras propriedades farmacocinéticas do agente de contraste, o que pode, potencialmente, comprometer a sua aplicação em MRI. Por exemplo, os dendrímeros catiónicos podem apresentar toxicidade em sistemas biológicos. No entanto, este efeito pode ser reduzido por conjugação de grupos carregados negativamente sobre a superfície do dendrímero, reduzindo assim a sua carga positiva global 23. Neste protocolo, nós preparamos o agente de contraste dendrimérico DCA usando o procedimento em que o grupo isotiocianato do macrociclo monomérico 4 foi acoplado a um cistamina-core G4-PAMAM comercial equipado com 64 grupos superficiais de aminas primárias. A purificação inicial do hydrophOBIC produto dendrimérico 5 foi realizada por cromatografia em gel utilizando uma coluna com um meio de filtração em gel lipofílico e metanol como o eluente, a fim de remover a maior parte das unidades monoméricas que não reagiram. A hidrólise de ésteres de t-butilo com ácido fórmico é simples, resultando em um produto dendrimérico solúveis em água que podem ser purificados com cromatografia de exclusão de tamanho utilizando um meio de filtração em gel hidrofílico. A complexação dos quelantes multiméricas e dendriméricos com Gd (III) foi realizada enquanto se mantém a solução a um pH neutro, a fim de facilitar a formação do complexo. Caso contrário, a complexação de Gd (III) (adicionado como o sal de cloreto) reduz o pH, diminuindo a velocidade da reacção. Finalmente, vale a pena notar que os grupos de amina no núcleo dendrímero também tendem a coordenar com Gd (III), mas apenas com o excesso que não poderia ser quelatado com as unidades DOTA. Evitar a presença de Gd (III) fora do quelante DOTA é essencial, uma vez que leAkage de Gd (III) a partir do CA pode ter efeitos indesejados; ou seja, pode induzir toxicidade in vivo 18. O excesso de Gd (III) pode ser efetivamente removido por complexação com EDTA seguido por ultrafiltração de GdEDTA e EDTA livre usando 3 kDa de peso molecular de corte filtros (MWCO). filtros de MWCO menores podem ser utilizados quando os conjugados dendriméricos têm pesos moleculares inferiores. Há duas grandes questões de resolução de problemas relacionados com a preparação da DCA. Devido ao grande efeito de ampliação de Gd (III) em sinais de RMN, análise de DCA por meio de espectroscopia de RMN não é informativo. Em vez disso, a análise deve ser executada em passos anteriores (compostos 5 e 6). Em seguida, a conjugação de unidades monomacrocyclic à superfície do dendrímero nunca é realizado com uma conversão de 100%, mas é provável que seja entre 50-90% (ver abaixo). Tipicamente, os rendimentos da reacção pode ser aumentada pela adição de uma segunda porção do monomeriC unidade reactiva após a primeira conjugação de dendrímero e unidade monomérica é completado 24. No entanto, todos os lotes de preparação resulta em um pouco diferentes números médios de conjugados quelantes na superfície do dendrímero, mesmo quando as unidades de dendrímero e DOTA idênticos são utilizados como materiais para acoplamento. Embora o montante final da Gd (III) presente no DCA pode ser determinada de forma independente através do método BMS (ver secção 2.2), para melhor caracterização dos conjugados dendriméricos, é necessário realizar a estimativa de unidades monoméricas ligadas cada vez que um novo lote de DCA é preparado (ver 2.1 e discussão abaixo). A caracterização analítica dos produtos dendriméricos isolados podem ser realizadas por meio de espectroscopia de RMN de 1 H (apenas dos produtos 5 e 6), análise elementar, e por MALDI-TOF MS. Rendimentos típicos para a conversão dos grupos amino de superfície encontram-se entre 50-90%, dependendo das geraçã dendrimï¿½icosem diante, o tipo de agente quelante, e as condições de reacção usadas (solvente e temperatura) 6,20,24,25. Neste caso particular, as massas calculadas obtidos a partir das análises combinadas correspondem a uma média de 49 quelatos monoméricas sendo acoplado ao dendrímero (isto é, ~ 75% de ocupação das aminas superfície dendrímero). Embora uma pequena diferença no número final de grupos amino reagiram poderia ser esperada entre estas metodologias 25, a sua comparação directa fornece evidência razoável para a formação do DCA desejada com um número médio de unidades em particular quelantes ligados. A caracterização in vitro com o objectivo de avaliar o potencial de DCA para melhorar o contraste de ressonância magnética consistiu em experiências de DLS, relaxometric, e as experiências MRI. O diâmetro hidrodinâmico das DCA foi determinado como sendo 7,2 ± 0,2 nm por meio de medições DLS, que está de acordo com conjugados relatados anteriormente deste tipocom geração G4 4 dendrímeros PAMAM 26. Determinação da relaxividade longitudinal do DCA seguido o procedimento anteriormente descrito e 15 revelou o valor de 6,2 ± 0,1 mM de 1 s-1 por Gd (III). Cerca de 50% do aumento na r 1 paramagnética de Gd (III) em DCA em relação a moléculas de pequenas dimensões de um tipo semelhante (por exemplo, GdDOTA) pode ser explicado com o tamanho do intermediário do agente de contraste dendrimérico. Ou seja, o movimento reduzido dos quelatos de Gd-ligado à superfície do dendrímero, aumenta o tempo de correlação rotacional e, portanto, R 1; este efeito ainda pode ser observado em altos campos magnéticos para agentes de tamanho nano menores. Caso contrário, o aumento do tempo de correlação rotacional contribui predominantemente para R1 realce a baixas campos magnéticos 27. Por outro lado, o tamanho do agente de contraste dendrimérico tinha um efeito pronunciado sobre a RELA transversalxivity 28, resultando no valor de 30,5 ± 0,6 mM de 1 s-1 por Gd (III). Em resumo, os métodos de avaliação in vitro da DCA são simples e exigem uma preparação de amostra só cuidado, por isso não há dificuldades são esperados na aquisição de dados e análise dos resultados. Para demonstrar o desempenho do agente de contraste dendrimérico e o seu poder de afectar o contraste de imagem, foram realizadas experiências de ressonância magnética de fantasmas tubo com o agente de contraste recém-preparado DCA. Nós também utilizada uma solução de um agente de contraste comercialmente disponível e aprovado clinicamente RM, GdDOTA, como uma comparação e tubos com água como um controlo. No primeiro T 1 ponderadas experiência MRI, quando foram utilizadas concentrações iguais de Gd (III) (0,5 ou 1 mM de Gd (III), em DCA ou GdDOTA), o SNR nos tubos com DCA foi já até 12% mais elevado devido a um aumento de cerca de 50% em relaxividade longitudinal do DCA em comparação com GdDOTA (Figura 5a). O segundo T 1 ponderadas experiência MRI foi concebido para demonstrar o efeito de DCA quando as concentrações foram calculadas por molécula. Embora menos 5 vezes DCA foi aplicada em comparação com GdDOTA (50 vs. 250 | iM ou 100 vs. 500 | iM vs DCA GdDOTA, respectivamente), uma carga elevada de DCA com Gd (III) resultaram num aumento significativo no contraste de imagem, que por sua vez, resultou nos valores de SNR observados sendo, pelo menos, três vezes mais elevada nos tubos cheios com fantasmas DCA. Expectedly, tanto T 2 ponderadas experimentos de ressonância magnética exibiram grandes diferenças (3-20 vezes) na SNR entre os tubos fantasmas cheios de DCA e GdDOTA. Em conclusão, este protocolo descreve uma preparação conveniente de uma CA dendrimérico para MRI usando procedimentos sintéticos comuns para fornecer DCA com propriedades melhoradas em comparação com small-size CAs. exposições DCA preferido estabilidade termodinâmica e inércia cinética quando comparadoaos seus análogos monoméricos CA. No entanto, a multivalência de DCA e, portanto, a concentração local elevada das espécies paramagnéticas na região alvo induz elevado contraste nas imagens de RM. Considerando as propriedades farmacocinéticas muitas vezes preferíveis (por exemplo, o tecido mais tempo de retenção) em comparação com os seus análogos CA monoméricos, ou a capacidade de transportar mais funcionalidades (por exemplo, vectores segmentados), estes conjugados dendriméricos-macrociclo representam uma classe promissora e valiosa de agentes de contraste para vários futuros ressonância magnética e aplicações de imagem molecular.

A ressonância magnética (MRI) é uma técnica de imagem poderosa e não-ionizante amplamente utilizado na investigação biomédica e diagnóstico clínico devido à sua natureza não invasiva e excelente contraste de tecidos moles intrínseco. Os métodos de ressonância magnética mais comumente utilizados utilizar o sinal obtido a partir de protões da água, fornecendo imagens de alta resolução e a informação detalhada dentro dos tecidos com base em diferenças na densidade dos sinais de água. A intensidade do sinal e a especificidade das experiências de ressonância magnética pode ser ainda melhorada utilizando agentes de contraste (CAs). Estas espécies são paramagnéticos ou superparamagnéticos que afectam o longitudinal (T1) e transversal (T2) dos tempos de relaxação, respectivamente 1,2. Complexos do gadolínio lantanídeos íon com poliaminoácidos ligandos de ácidos policarboxílicos são as mais comumente usadas T 1 CAs. Gadolínio (III) encurta o t um relaxamentotempo dos protões da água, aumentando assim o contraste do sinal em MRI experiências 3. No entanto, o gadolínio iónico é tóxico; o seu tamanho, que se aproxima de cálcio (II), e isto afecta gravemente a sinalização em células assistida-cálcio. Portanto, acíclicos e macrocíclicos quelatos são empregadas para neutralizar esta toxicidade. Vários ligandos multidentados têm sido desenvolvidos até ao momento, resultando em complexos de gadolínio (III) com elevada estabilidade termodinâmica e inércia cinética 1. Aqueles com base nos ciclen azamacrocycle de 12 membros, em particular, o seu derivado de DOTA tetracarboxílico (1,4,7,10-tetrazaciclododecano-1,4,7,10-tetra-acetato) são os complexos mais investigados e aplicadas desta classe CA. No entanto, GdDOTA tipo CAs são sistemas de baixo peso molecular, exibindo certas desvantagens, como a baixa eficiência de contraste e excreção renal rápido. Macromolecular e multivalente CAs pode ser uma boa solução para estes problemas 4. Desde CA biodistribução é determinada principalmente pelo seu tamanho, CAs macromoleculares exibir tempos de retenção muito mais longos dentro dos tecidos. Igualmente importante, o multivalência destes agentes resulta em uma concentração local aumentada da sonda monomérica MR (por exemplo, complexo GdDOTA), melhorando substancialmente o sinal MR adquirida ea qualidade da medição. Dendrímeros estão entre os andaimes mais preferidos para a preparação de CAs multivalente de MRI 4,5. Estas macromoléculas altamente ramificada, com dimensões bem definidas são propensos a várias reacções de acoplamento na sua superfície. Neste trabalho, relatamos a preparação, purificação e caracterização de uma CA dendrimérico para MRI consistindo de um 4 (G4) poli geração (amidoamina) (PAMAM) dendrimer acoplado a quelatos GdDOTA-like (DCA). Descreve-se a síntese do derivado de DOTA reactivo e o seu acoplamento ao dendrímero PAMAM. Após complexação com Gd (III), a caracterização físico-química padrão procedure da DCA foi realizada. Finalmente, as experiências de MRI foram realizadas para demonstrar a capacidade de DCA para produzir imagens de RM com um contraste mais forte do que os obtidos a partir de baixo peso molecular CAs.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="921">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Cyclen</td>
			<td style="width:275px;">CheMatech</td>
			<td style="width:136px;">C002</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">tert-Butyl bromoacetate&#160;</td>
			<td style="width:275px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:136px;">A14917</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">N,N-Dimethylformamide</td>
			<td style="width:275px;">Fluka</td>
			<td style="width:136px;">40248</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Potassium carbonate</td>
			<td style="width:275px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">209619</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">4-(4-Nitrophenyl)butryic acid</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">335339</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">Thionyl chloride&#160;</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">382662500</td>
			<td style="width:259px;">Note: Corrosive substance; toxic if inhaled</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">Bromine</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">402841000</td>
			<td style="width:259px;">Note: causes severe skin burns, fatal if inhaled&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Diethyl ether</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Sodium sulphate</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">196640010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Chloroform&#160;</td>
			<td style="width:275px;">VWR Chemicals</td>
			<td style="width:136px;">22711.29</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">tert-Butyl 2,2,2-trichloroacetimidate</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">364789</td>
			<td style="width:259px;">Note: flammable substance; irritrant to skin and eyes</td>
		</tr>
		<tr height="67">
			<td height="67" style="height:67px;width:251px;">Boron trifluoride etherate</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">174560250</td>
			<td style="width:259px;">48 % BF3. Note: Flammable substance; causes skin burns, fatal if inhaled&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Sodium bicarbonate</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">424270010</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Ethyl-acetate</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>For column chromatography</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">n-Hexane</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>For column chromatography</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">Bulb-to-bulb (Kugelrohr) distillation apparatus</td>
			<td style="width:275px;">B&#252;chi</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>Model type: Glass oven B-585</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Silicagel</td>
			<td style="width:275px;">Carl Roth GmbH</td>
			<td style="width:136px;">P090.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Methanol</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>For column chromatography</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Dichloromethane&#160;</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>For column chromatography</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Ethanol</td>
			<td style="width:275px;">VWR Chemicals</td>
			<td style="width:136px;">20821.296</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Ammonia</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">428381000</td>
			<td style="width:259px;">7N Solution in Methanol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Palladium&#160;</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">643181</td>
			<td style="width:259px;">15 % wet</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Hydrogenation apparatus PARR</td>
			<td style="width:275px;">PARR Instrument Company</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Celite 503</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">22151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Sintered glass funnel</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Thiophosgen</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">115150</td>
			<td style="width:259px;">Note: irritrant to skin; toxic if inhaled</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Triethylamine</td>
			<td style="width:275px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:136px;">A12646</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Dichloromethane&#160;</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">348460010</td>
			<td style="width:259px;">Extra dry&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Magnetic stirrer</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">PAMAM G4 Dendrimer</td>
			<td style="width:275px;">Andrews ChemService</td>
			<td style="width:136px;">AuCS - 297</td>
			<td style="width:259px;">&#160;10 % wt. solution in MeOH</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Lipophylic Sephadex LH-20</td>
			<td style="width:275px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">LH20100</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Thin-layer chromatography plates</td>
			<td style="width:275px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:136px;">1.05554.0001</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Formic acid</td>
			<td style="width:275px;">VWR Chemicals</td>
			<td style="width:136px;">20318.297</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Lophylizer&#160;</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">Gadollinium(III) chloride hexahydrate</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">G7532</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Sodium hydroxide</td>
			<td style="width:275px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:136px;">134070010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">pH meter</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">E5134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Mass spectrometer (ESI)</td>
			<td style="width:275px;">Agilent</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>Ion trap SL 1100&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Acetate buffer</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>pH 5.8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Xylenol orange</td>
			<td style="width:275px;">Aldrich</td>
			<td style="width:136px;">52097</td>
			<td>20 &#956;M in acetate buffer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Hydrophylic Sephadex G-15</td>
			<td style="width:275px;">GE Healthcare</td>
			<td style="width:136px;">17-0020-01</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Unit</td>
			<td style="width:275px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:136px;">UFC900324</td>
			<td style="width:259px;">Ultracel-3 membrane (MWCO 3000)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">NMR spectrometer&#160;</td>
			<td style="width:275px;">Bruker</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">Avance III 300 MHz</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Topspin</td>
			<td style="width:275px;">Bruker</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">version 2.1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Combustion analysis instrument</td>
			<td style="width:275px;">EuroVector SpA</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">EuroEA 3000 Elemental Analyser&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">MALDI-ToF MS instrument</td>
			<td style="width:275px;">Applied Biosystems</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">Voyager-STR</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Deuteriumoxid</td>
			<td style="width:275px;">Carl Roth GmbH</td>
			<td style="width:136px;">6672.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">tert-Butyl alcohol</td>
			<td style="width:275px;">Carl Roth GmbH</td>
			<td style="width:136px;">AE16.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Vortex mixer</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Norell NMR tubes</td>
			<td style="width:275px;">Deutero GmbH</td>
			<td style="width:136px;">507-HP-7</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">NMR coaxial tube</td>
			<td style="width:275px;">Deutero GmbH</td>
			<td style="width:136px;">coaxialb-5-7</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">DLS instrument</td>
			<td style="width:275px;">Malvern</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">Zetasizer Nano ZS</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">0.20 &#956;m PTFE filter&#160;</td>
			<td style="width:275px;">Carl Roth GmbH</td>
			<td style="width:136px;">KC94.1</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">HEPES</td>
			<td style="width:275px;">Fisher BioReagents</td>
			<td style="width:136px;">BP310</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Plastic tube vials</td>
			<td style="width:275px;">any source</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Dotarem</td>
			<td style="width:275px;">Guerbet</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">NDC 67684-2000-1</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:251px;">MRI scanner</td>
			<td style="width:275px;">Bruker</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">BioSpec 70/30 USR magnet (7 T). Note: potential hazards related to high magnetic fields</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:251px;">RF coil</td>
			<td style="width:275px;">Bruker</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">dual frequency volume coil (RF RES 300 1H/19F 075/040 LIN/LIN TR)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Paravision (software)</td>
			<td style="width:275px;">Bruker</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:259px;">Version 5.1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and in vitro characterization of dendrimer-based contrast agents for magnetic resonance imaging

complexos paramagnéticos de gadolínio (III) com acíclico ou quelatos macrocíclicos são os agentes de contraste mais comumente utilizados (CAS) para imagens de ressonância magnética (MRI). O seu objectivo é melhorar a taxa de relaxação dos protões da água no tecido, aumentando assim o contraste da imagem MR e a especificidade das medições de ressonância magnética. agentes de contraste actuais clinicamente aprovados são moléculas de baixo peso molecular que são rapidamente eliminados do corpo. O uso de dendrímeros como transportadores de agentes quelantes paramagnéticas podem desempenhar um papel importante no desenvolvimento futuro de agentes mais eficazes de contraste para IRM. Especificamente, o aumento na concentração local das espécies paramagnéticas resultados em um sinal de contraste mais elevado. Além disso, esta CA fornece um tempo de retenção mais longo do tecido devido ao seu elevado peso molecular e tamanho. Aqui, demonstramos um processo conveniente para a preparação de agentes de contraste macromoleculares de MRI à base de poli (amidoamina) (PAMAM) dendrímeros com monomacrocíclicos do tipo quelantes DOTA (DOTA - 1,4,7,10-tetra-azaciclododecano-1,4,7,10-tetra-acetato). A unidade quelante foi anexado ao explorar a reactividade do grupo isotiocianato (NCS) para os grupos amina na superfície do dendrímero PAMAM para formar pontes de tioureia. dendriméricos produtos foram purificados e analisados ​​por meio de espectroscopia de ressonância magnética nuclear, espectrometria de massa e análise elementar. Finalmente, as imagens de RM de alta resolução foram registados e os contrastes sinal obtido a partir do dendrimérico preparada e os agentes monoméricos disponíveis comercialmente foram comparados.

A preparação de DCA consistia em duas fases: 1) a síntese da monomérica tipo DOTA quelante (Figura 1) e 2) de acoplamento do quelante com o dendrímero G4 PAMAM e preparação subsequente do Gd dendrimérico (III) complexo (Figura 2) . Na primeira fase, foi preparado um tipo de DOTA quelante à base de ciclen contendo quatro ácidos carboxílicos e um grupo ortogonal apropriado para outras modificações sintéticas. A preparação iniciada a partir de 1 (DO3A- éster de terc-butil) 7, que foi alquilado com 2-terc-butil-bromo-4- (4-nitrofenil) butanoato de etilo para proporcionar 8-DOTA derivado 2. A hidrogenação catalisada por paládio reduziu o grupo nitro aromático em 2 para se obter a anilina 3. A conversão de 3 com tiofosgénio resultou na isotiocianato de 4, which foi previamente utilizado como um agente reactivo com amina para a preparação de dendrimérico CAs 17. Na etapa seguinte, o macrociclo 4 foi utilizado como a unidade monomérica de base numa reacção de acoplamento para o dendrímero PAMAM G4 disponíveis comercialmente. Os grupos amina na superfície do dendrímero reagir com os grupos de isotiocianato do monómero de 4 na presença de uma base. O excesso de 4 foi removido por cromatografia de exclusão de tamanho utilizando um meio de filtração em gel lipofílico com metanol como eluente. Os ésteres de terc-butilo sobre o conjugado de dendrímero-macrocíclico obtido 5 foram hidrolisados com ácido fórmico para se obter 6, que foi depois liofilizado e utilizado no passo seguinte sem purificação. A formação de Gd (III) de macrociclos DOTA-tipo foi realizada por adição de GdCl 3 .6H 2 O para uma solução aquosa óf 6, mantendo o pH a cerca de 7. O excesso de Gd (III) foi complexado com um ácido etilenodiaminotetracético comum quelante (EDTA). O complexo de EDTA e excesso GdEDTA foram removidos do sistema por meio de cromatografia de exclusão de tamanho utilizando um meio de filtração em gel hidrofílico com água como eluente. As restantes impurezas de pequenas dimensões foram removidos da solução por centrifugação usando 3 kDa unidades de filtração centrífuga. Após a síntese dos conjugados dendrímero-macrociclo, uma abordagem analítica combinada foi utilizada para caracterizar os produtos. Para determinar a ocupação superfície-amina de 5 e 6, os espectros de 1 H RMN foram analisados. Os resultados foram comparados e confirmado com o produto final (DCA), onde o carregamento do dendrímero com macrociclos foi estimada usando a análise elementar e por espectrometria de massa MALDI-TOF (Figura3). A combinação destes três métodos resultaram numa média de 49 unidades macrocíclicas ser conjugado com o dendrímero G4, o que corresponde a ~ 75% de ocupação da superfície grupo amina. A caracterização adicional do complexo dendrimérico incluiu a determinação da relaxividade os valores, resultando em 6,2 ± 0,1 mM -1 seg -1 por Gd (III) (ou mais ou menos cerca de 300 mM -1 seg -1 por dendrímero) para a relaxividade longitudinal e 30,5 ± sec 0,6 mM -1 -1 por Gd (III) (seg quase 1.500 mM -1 -1 por dendrímeros) para a relaxação transversal. Medidas de DLS indicado um diâmetro hidrodinâmico de 7,2 ± 0,2 nM para DCA (Figura 4). Finalmente, para demonstrar o efeito do agente de contraste para IRM dendrimérico, RM foi realizado em dois conjuntos de fantasmas e com DCA a clínicaGdDOTA aliado disponíveis para comparação (Figura 5). O primeiro conjunto de fantasmas foram preparadas com a finalidade de comparar estes dois agentes de contraste em concentrações idênticas de Gd (III), enquanto o segundo foi desenhado para demonstrar o efeito da molécula em concentrações comparáveis ​​de os agentes de contraste e dendriméricos monoméricas, respectivamente. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54776/54776fig1.jpg" /> Figura 1: Síntese do macrocíclico de tipo quelante DOTA 4. Os reagentes, condições e rendimentos isolados: (i) terc-butil 2-bromo-4- (4-nitrofenil) butanoato de etilo, K 2 CO 3, DMF, 45 ° C , 16 h, 72%; (ii) H 2, Pd / C, EtOH, TA, 16 h, 95%; (iii) CSCL 2, Et 3 N, RT, 2 horas, 53%. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54776/54776fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta fi</a><html> gura. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54776/54776fig2.jpg" /> Figura 2: Síntese do agente de contraste para IRM dendrimérico DCA Reagentes e condições: (i) 4, Et3N, DMF, 45 ° C, 48 h, 91%;. (Ii) ácido fórmico, a 60 ° C, 24 h, quant; (iii) GdCl 3 ∙ 6H 2 O, pH 7,0, RT, 24 h, 71%. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54776/54776fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54776/54776fig3.jpg" /> Figura 3:. A caracterização do produto dendrimérico por meio de espectrometria de massa MALDI-TOF Um espectro típico de massa MALDI-TOF obtidos para DCA.rget = &quot;_ blank&quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54776/54776fig4.jpg" /> Figura 4:.. A caracterização do produto dendrimérico por meio de espalhamento dinâmico de luz (DLS) de medição DLS da DCA (HEPES, pH 7,4) <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54776/54776fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54776/54776fig5.jpg" /> Figura 5: In vitro experimento de imagens em fantasmas metro a 7 T campo magnético (a, b) T 1 ponderadas e (c, d) T 2 ponderadas MRI do DCA e GdDOTA.. Cada experiência foi realizada com a RM<html> duas concentrações diferentes do agente de contraste: (A, C) com Gd comparável (iii) as concentrações (HEPES, pH 7,4); (B, d) com um DCA: rácio de concentração GdDOTA de 1: 5 (HEPES, pH 7,4). As concentrações são expressas por molécula e os valores de SNR são exibidas nos parênteses. Os parâmetros utilizados nestas experiências foram: campo de visão (FOV) = 40 x 40 mm2, a espessura do corte = 0,5 mm, número de excitações (NEX) = 30; (A) o tamanho da matriz (MTX) = 256 x 256, tempo de repetição (TR) = 100 ms, tempo de eco (TE) = 2.95 ms, ângulo de flip (FA) = 90 °, tempo de aquisição (TA) = 12 min 48 seg ; (B) MTX = 256 x 256, TR / TE = 20 / 2.95 ms, FA = 90 °, TA = 2 min 34 seg; (C) MTX = 512 x 512, TR / TE = 10.000 / 130 ms, fator Rare (RF) = 16, TA = 26 min 40 seg; (D) MTX = 512 x 512, TR / TE = 10.000 / 100 ms, RF = 16, TA = 26 min 40 seg.776fig5large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

Este protocolo descreve a preparação e caracterização de um agente de contraste dendrimérico ressonância magnética (MRI), que transporta os quelatos macrocíclicos baseados-ciclen coordenação iões paramagnéticos gadolínio. Numa série de experiências de ressonância magnética in vitro, este agente produzido um sinal de ressonância magnética amplificado quando em comparação com o análogo monomérico comercialmente disponível.

preparação e<em&gt; In Vitro</em&gt; Caracterização de agentes de contraste à base de dendrímeros para Ressonância Magnética

Paramagnetic complexes of gadolinium(III) with acyclic or macrocyclic chelates are the most commonly used contrast agents (CAs) for magnetic resonance ...

preparation-vitro-characterization-dendrimer-based-contrast-agents

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

9.8K visualizações.  Max Planck Institute for Biological Cybernetics.  Este protocolo descreve a preparação e caracterização de um agente de contraste dendrimérico ressonância magnética (MRI), que transporta os quelatos macrocíclicos baseados-ciclen coordenação iões paramagnéticos gadolínio. Numa série de experiências de ressonância magnética in vitro, este agente produzido um sinal de ressonância magnética amplificado quando em comparação com o análogo monomérico comercialmente disponível. 

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Synthesis, Cellular Delivery and In vivo Application of Dendrimer-based pH Sensors

The development of fluorescent indicators represented a revolution for life sciences. Genetically encoded and synthetic fluorophores with sensing abilities allowed the visualization of biologically relevant species with high spatial and temporal resolution. Synthetic dyes are of particular interest thanks to their high tunability and the wide range of measureable analytes. However, these molecules suffer several limitations related to small molecule behavior (poor solubility, difficulties in targeting, often no ratiometric imaging allowed). In this work we introduce the development of dendrimer-based sensors and present a procedure for pH measurement in vitro, in living cells and in vivo. We choose dendrimers as ideal platform for our sensors for their many desirable properties (monodispersity, tunable properties, multivalency) that made them a widely used scaffold for several biomedical devices. The conjugation of fluorescent pH indicators to the dendrimer scaffold led to an enhancement of their sensing performances. In particular dendrimers exhibit reduced cell leakage, improved intracellular targeting and allow ratiometric measurements. These novel sensors were successfully employed to measure pH in living HeLa cells and in vivo in mouse brain.

Synthesis, Cellular Delivery and In vivo Application of Dendrimer-based pH Sensors

Fluorescence sensors are powerful tools in life science. Here we describe a methodology to synthesize and use dendrimer-based fluorescent sensors to measure pH in living cells and in vivo. The dendritic scaffold enhances the properties of conjugated fluorescent dyes leading to improved sensing properties.

Síntese, Entrega Celular e<em&gt; In vivo</em&gt; Aplicação de sensores de pH à base de Dendrímero

The development of  fluorescent indicators represented a revolution for life sciences. Genetically  encoded and synthetic fluorophores with sensing ...

Química

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under appropriate conditions. The glycan nanoparticles are useful carriers for protein factors, which facilitate the in vivo delivery of the proteins and sustain their retention in the targeted tissue. The glycan polyelectrolyte complexes are also ideal for protein delivery, as the incorporation is carried out in aqueous solution, which reduces the likelihood of inactivation of the proteins. Proteins with a heparin-binding site adhere to dextran sulfate readily, and are, in turn, stabilized by the binding. These particles are also less inflammatory and toxic when delivered in vivo. In the protocol described below, SDF-1&#945; (Stromal cell-derived factor-1&#945;), a stem cell homing factor, is first mixed and incubated with dextran sulfate. Chitosan is added to the mixture to form polyelectrolyte complexes, followed by zinc sulfate to stabilize the complexes with zinc bridges. The resultant SDF-1&#945;-DS-CS particles are measured for size (diameter) and surface charge (zeta potential). The amount of the incorporated SDF-1&#945; is determined, followed by measurements of its in vitro release rate and its chemotactic activity in a particle-bound form.

The objective of this protocol is to incorporate SDF-1&#945;, a stem cell homing factor, into dextran sulfate-chitosan nanoparticles. The resultant particles are measured for their size and zeta potential, as well as the content, activity, and in vitro release rate of SDF-1&#945; from the nanoparticles.

Preparação e Caracterização de SDF-1α-Quitosana As nanopartículas de sulfato de dextrano

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

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

Amphiphilic block copolymers like polyethyleneglycol-block-polylactic acid (PEG-b-PLA) can self-assemble into micelles above their critical micellar concentration forming hydrophobic cores surrounded by hydrophilic shells in aqueous environments. The core of these micelles can be utilized to load hydrophobic, poorly water soluble drugs like docetaxel (DTX) and everolimus (EVR). Systematic characterization of the micelle structure and drug loading capabilities are important before in vitro and in vivo studies can be conducted. The goal of the protocol described herein is to provide the necessary characterization steps to achieve standardized micellar products. DTX and EVR have intrinsic solubilities of 1.9 and 9.6 &#181;g/ml respectively Preparation of these micelles can be achieved through solvent casting which increases the aqueous solubility of DTX and EVR to 1.86 and 1.85 mg/ml, respectively. Drug stability in micelles evaluated at room temperature over 48 hr indicates that 97% or more of the drugs are retained in solution. Micelle size was assessed using dynamic light scattering and indicated that the size of these micelles was below 50 nm and depended on the molecular weight of the polymer. Drug release from the micelles was assessed using dialysis under sink conditions at pH 7.4 at 37 oC over 48 hr. Curve fitting results indicate that drug release is driven by a first order process indicating that it is diffusion driven.

The goal of this protocol is to describe the preparation and characterization of physically entrapped, poorly water soluble drugs in micellar drug delivery systems composed of amphiphilic block copolymers.

Preparação e caracterização de Individual e Multi-carregadas com droga Fisicamente Entrapped poliméricos Micelles

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

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical (Methylation) and Physical (Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance) Techniques

This protocol describes the specific techniques used for the characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of heteroxylans. De-starched wheat endosperm cell walls were isolated as an alcohol-insoluble residue (AIR)1 and sequentially extracted with water (W-sol Fr) and 1 M KOH containing 1% NaBH4 (KOH-sol Fr) as described by Ratnayake et al. (2014)2. Two different approaches (see summary in Figure 1) are adopted. In the first, intact W-sol AXs are treated with 2AB to tag the original RE backbone chain sugar residue and then treated with an endoxylanase to generate a mixture of 2AB-labelled RE and internal region reducing oligosaccharides, respectively. In a second approach, the KOH-sol Fr is hydrolyzed with endoxylanase to first generate a mixture of oligosaccharides which are subsequently labelled with 2AB. The enzymically released ((un)tagged) oligosaccharides from both W- and KOH-sol Frs are then methylated and the detailed structural analysis of both the native and methylated oligosaccharides is performed using a combination of MALDI-TOF-MS, RP-HPLC-ESI-QTOF-MS and ESI-MSn. Endoxylanase digested KOH-sol AXs are also characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) that also provides information on the anomeric configuration. These techniques can be applied to other classes of polysaccharides using the appropriate endo-hydrolases.

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical Methylation and Physical Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance Techniques

This protocol describes the specific techniques used for the structural characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of heteroxylans by tagging the RE with 2 aminobenzamide prior to enzymatic (endoxylanase) hydrolysis and then analysis of the resultant oligosaccharides using mass spectrometry (MS) and nuclear magnetic resonance (NMR).

Sequenciamento de parede planta heteroxilanos Usando enzimática, química (metilação) e físico (espectrometria de massa, ressonância magnética nuclear) Técnicas

This protocol describes the specific techniques used for the characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of ...

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.

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.

Síntese e Caracterização de Supramoleculares Colloids

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

Low-energy Cathodoluminescence for (Oxy)Nitride Phosphors

Nitride and oxynitride (Sialon) phosphors are good candidates for the ultraviolet and visible emission applications. High performance, good stability and flexibility of their emission properties can be achieved by controlling their composition and dopants. However, a lot of work is still required to improve their properties and to reduce the production cost. A possible approach is to correlate the luminescence properties of the Sialon particles with their local structural and chemical environment in order to optimize their growth parameters and find novel phosphors. For such a purpose, the low-voltage cathodoluminescence (CL) microscopy is a powerful technique. The use of electron as an excitation source allows detecting most of the luminescence centers, revealing their luminescence distribution spatially and in depth, directly comparing CL results with the other electron-based techniques, and investigating the stability of their luminescence properties under stress. Such advantages for phosphors characterization will be highlighted through examples of investigation on several Sialon phosphors by low-energy CL.

Low-energy Cathodoluminescence for OxyNitride Phosphors

An excellent chemical and luminescence stabilities of (oxy)nitride phosphors present it as an promising alternative to currently used sulfide and oxide phosphors. In this paper, we present the way to investigate its local luminescence properties using low-energy cathodoluminescence (CL).

Catodoluminescência baixa energia para (oxi) Phosphors nitreto

Nitride and oxynitride (Sialon) phosphors are good candidates for the ultraviolet and visible emission applications. High performance, good stability and ...

In Situ Monitoring of Diffusion of Guest Molecules in Porous Media Using Electron Paramagnetic Resonance Imaging

A method is demonstrated to monitor macroscopic translational diffusion using electron paramagnetic resonance (EPR) imaging. A host-guest system with nitroxide spin probe 3-(2-Iodoacetamido)-2,2,5,5-tetramethyl-1-pyrrolidinyloxy (IPSL) as a guest inside the periodic mesoporous organosilica (PMO) aerogel UKON1-GEL as a host and ethanol as a solvent is used as an example to describe the protocol. Data is shown from a previous publication, where the protocol has been applied to both IPSL and Tris(8-carboxy-2,2,6,6-perdeutero-tetramethyl-benzo[1,2-d:4,5-d&#8242;]bis(1,3)dithiole) methyl (Trityl) as guest molecules and UKON1-GEL and SILICA-GEL as host systems. 
A method is shown to prepare aerogel samples that cannot be synthesized directly in the sample tube for measurement due to a size change during synthesis. The aerogel is attached to sample tubes using heat shrink tubing and a pressure cooker to reach the necessary temperature without evaporating the solvent in the process. The method does not assume a clearly defined initial distribution of guest molecules at the start of the measurement. Instead, it requires a reservoir on top of the aerogel and experimentally determines the influx rate during data analysis.
The diffusion is monitored continually over a period of 20 hr by recording the 1d spin density profile within the sample. The spectrometer settings for the imaging experiment are described quantitatively. Data analysis software is provided to take the resonator sensitivity profile into account and to numerically solve the diffusion equation. The software determines the macroscopic translational diffusion coefficient by least square minimization of the difference between the experiment and the numerical solution of the diffusion equation.

In Situ Monitoring of Diffusion of Guest Molecules in Porous Media Using Electron Paramagnetic Resonance Imaging

A protocol for the in situ monitoring of the diffusion of guest molecules in porous media using electron paramagnetic resonance (EPR) imaging is presented.

In Situ Monitoramento da Difusão de Guest Molecules in Porous Media Usando ressonância paramagnética eletrônica de imagem

A method is demonstrated to monitor macroscopic translational diffusion using electron paramagnetic resonance (EPR) imaging. A host-guest system with ...

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the evaluation of DNA-magnetic particles binding via dynamic light scattering (DLS) and electrophoretic light scattering (ELS). Analysis by DLS provides valuable information on the physicochemical properties of particles including particle size, polydispersity, and zeta potential. The latter describes the surface charge of the particle which plays major role in electrostatic binding of materials such as DNA. Here, a comparative analysis exploits three chemical modifications of nanoparticles and microparticles and their effects on DNA binding and elution. Chemical modifications by branched polyethylenimine, tetraethyl orthosilicate and (3-aminopropyl)triethoxysilane are investigated. Since DNA exhibits a negative charge, it is expected that zeta potential of particle surface will decrease upon binding of DNA. Forming of clusters should also affect particle size. In order to investigate the efficiency of these particles in isolation and elution of DNA, the particles are mixed with DNA in low pH (~6), high ionic strength and dehydration environment. Particles are washed on magnet and then DNA is eluted by Tris-HCl buffer (pH = 8). DNA copy number is estimated using quantitative polymerase chain reaction (PCR). Zeta potential, particle size, polydispersity and quantitative PCR data are evaluated and compared. DLS is an insightful and supporting method of analysis that adds a new perspective to the process of screening of particles for DNA isolation.

This protocol describes the synthesis of magnetic particles and evaluation of their DNA-binding properties via dynamic and electrophoretic light scattering. This method focuses on monitoring changes in particle size, their polydispersity and zeta potential of particle surface which play major role in binding of materials such as DNA.

DNA-magnético partícula análise por dispersão de luz dinâmica e eletroforético de vinculação

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We present methods for depositing and passively manipulating C60 molecules on rippled graphene that advance the pursuit of realizing applications involving 1D C60/graphene hybrid structures. The techniques applied in this exposition are geared towards high vacuum systems with preparation areas capable of supporting molecular deposition as well as thermal annealing of the samples. We focus on C60 deposition at low pressure using a homemade Knudsen cell connected to a scanning tunneling microscopy (STM) system. The number of molecules deposited is regulated by controlling the temperature of the Knudsen cell and the deposition time. One-dimensional (1D) C60 chain structures with widths of two to three molecules can be prepared via tuning of the experimental conditions. The surface mobility of the C60 molecules increases with annealing temperature allowing them to move within the periodic potential of the rippled graphene. Using this mechanism, it is possible to control the transition of 1D C60 chain structures to a hexagonal close packed quasi-1D stripe structure.

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Here we present a protocol for the fabrication of C60/graphene hybrid nanostructures by physical thermal evaporation. Particularly, the proper manipulation of deposition and annealing conditions allow the control over the creation of 1D and quasi 1D C60 structures on rippled graphene.

Preparação e caracterização de nanoestruturas de híbrido C60/Graphene

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

Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of F&#8722;

Anion photoelectron imaging is a very efficient method for the study of energy states of bound negative ions, neutral species and interactions of unbound electrons with neutral molecules/atoms. State-of-the-art in vacuo anion generation techniques allow application to a broad range of atomic, molecular, and cluster anion systems. These are separated and selected using time-of-flight mass spectrometry. Electrons are removed by linearly polarized photons (photo detachment) using table-top laser sources which provide ready access to excitation energies from the infra-red to the near ultraviolet. Detecting the photoelectrons with a velocity mapped imaging lens and position sensitive detector means that, in principle, every photoelectron reaches the detector and the detection efficiency is uniform for all kinetic energies. Photoelectron spectra extracted from the images via mathematical reconstruction using an inverse Abel transformation reveal details of the anion internal energy state distribution and the resultant neutral energy states. At low electron kinetic energy, typical resolution is sufficient to reveal energy level differences on the order of a few millielectron-volts, i.e., different vibrational levels for molecular species or spin-orbit splitting in atoms. Photoelectron angular distributions extracted from the inverse Abel transformation represent the signatures of the bound electron orbital, allowing more detailed probing of electronic structure. The spectra and angular distributions also encode details of the interactions between the outgoing electron and the residual neutral species subsequent to excitation. The technique is illustrated by the application to an atomic anion (F&#8722;), but it can also be applied to the measurement of molecular anion spectroscopy, the study of low lying anion resonances (as an alternative to scattering experiments) and femtosecond (fs) time resolved studies of the dynamic evolution of anions.

Here, we present a protocol for photoelectron imaging of anionic species. Anions generated in vacuo and separated by mass spectrometry are probed using velocity mapped photoelectron imaging, providing details of anion and neutral energy levels, anion and neutral structure and the nature of the anion electronic state.

Imagem de fotoelétron de ânions ilustrado por 310 Nm destacamento de F−

Anion photoelectron imaging is a very efficient method for the study of energy states of bound negative ions, neutral species and interactions of unbound ...

preparação e

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