Síntese controlada e Fluorescência de rastreamento de Poly altamente uniforme (<em> N</em> -isopropylacrylamide) microgéis

Estímulos sensíveis poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) microg�s ^1,2 têm atraído o interesse contínuo sobre as últimas duas décadas devido ao seu potencial em várias aplicações inteligentes. Casos de uso demonstrados incluem estabilizadores comutáveis ​​emulsão ^3-8, microlentes ^9, substratos de cultura de células para facilitar a colheita de células ^10,11 e transportadores inteligentes para compostos de baixo peso molecular e outros biomédica utiliza ^12. De um ponto de pesquisa fundamental de vista estas partículas têm provado ser útil para investigar temas como interações coloidais ^13-15 e interações polímero-solvente ^16-18.

O uso bem sucedido de microgéis PNIPAM e seus derivados em qualquer dada aplicação, tipicamente requer o conhecimento sobre o tamanho de partícula médio e a largura da distribuição de tamanho de partícula. Para a correta interpretação dos resultados experimentais envolvendo PNIPAM microgeles, a estrutura da partícula, que pode ser afectada por comonómeros funcionais, tem de ser conhecida. Estática e dinâmica de espalhamento de luz (DLS e SLS, respectivamente) são excepcionalmente adequado para adquirir esta informação porque esses métodos são rápidos e relativamente fácil de usar; e eles sondar as propriedades de partícula de forma não invasiva no seu ambiente nativo (dispersão). DLS e SLS também coletar dados de grande número de partículas evitando o viés decorrente de pequenos tamanhos de amostra, típicos para métodos de microscopia. Portanto, o primeiro objetivo deste trabalho é apresentar boas práticas em matéria de dispersão de luz para os profissionais novos para a caracterização coloidal.

Tipicamente, a precipitação a polimerização é realizada em escala laboratorial e encontrando as condições de reacção adequadas para as propriedades específicas de partículas pode ser trabalhoso e requerem muitas repetições de síntese. Em contraste com a síntese do lote grande, a polimerização não é agitada precipitação ^19,20 ARAPID procedimento no qual os lotes de composição reagente diferente pode ser polimerizado simultaneamente partículas rendimento de distribuição estreita de tamanhos. polimerização simultânea minimiza a variação experimental e grande produção significa que as condições de reação adequadas podem ser encontradas rápida para upscaling a reação. Por isso, o nosso objectivo é a segunda demonstrar a utilidade da polimerização não-precipitação agitada em prototipagem e em aplicações que não requerem uma grande quantidade de produto.

Diferentes aspectos da síntese e caracterização se reúnem no exemplo de aplicação da marcação fluorescente microgéis PNIPAM em investigação interacção coloidal. Aqui usamos rastreamento única partícula de alta precisão para investigar a difusão de microgéis tracer rotulados na dispersão de microgéis de matriz não marcados em uma ampla faixa de concentração da matriz e resolver o efeito gaiola em dispersão coloidal concentrado. microscopia de fluorescência de campo amplo é bem adequado for este propósito, uma vez que pode caracterizar o comportamento específico de algumas moléculas marcadoras entre um grande número de diferentes espécies potencialmente matriz. Isto está em contraste com técnicas tais como DLS, SLS e reologia, que medem as propriedades média do conjunto de sistemas e, portanto, não é possível resolver o comportamento de pequeno número de partículas de sonda num sistema de grande. Além disso, neste exemplo específico métodos de dispersão de luz convencionais não podem ser utilizados também, devido à alta concentração de partículas, o que leva a uma forte dispersão múltipla invalidando a análise standard. Uso de tratamento automatizado de dados e métodos estatísticos permitem a análise do comportamento do sistema geral também para rastreamento de uma única partícula, quando a média ao longo de grandes tamanhos de amostra.