Electrospray, स्व-विधानसभा, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण के संयोजन से गोलाकार और कृमि के आकार का Micellar Nanocrystals का निर्माण
Summary
वर्तमान कार्य micellar nanocrystals, nanobiomaterials के एक उभरते हुए प्रमुख वर्ग के निर्माण के लिए एक विधि का वर्णन करता है । यह विधि ऊपर-नीचे electrospray, नीचे-ऊपर स्वयं-असेंबली, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण को संयोजित करता है । निर्माण विधि काफी हद तक निरंतर है, उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों का उत्पादन कर सकते हैं, और संरचना नियंत्रण के एक सस्ती साधन के पास ।
Abstract
Micellar nanocrystals (encapsulated nanocrystals के साथ micelles) nanobiomaterials के एक उभरते हुए प्रमुख वर्ग बन गए हैं । हम ऊपर-नीचे electrospray, नीचे-ऊपर स्वयं विधानसभा, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण के संयोजन के आधार पर micellar nanocrystals के निर्माण की एक विधि का वर्णन । इस विधि पहले electrospray का उपयोग करने के लिए वर्दी ultrafine तरल बूंदें उत्पंन शामिल है, जिनमें से प्रत्येक के रूप में कार्य करता है एक सूक्ष्म रिएक्टर जिसमें स्वयं विधानसभा प्रतिक्रिया micellar nanocrystals गठन होता है, संरचनाओं के साथ (micelle आकार और nanocrystal encapsulation) कार्बनिक विलायक इस्तेमाल किया द्वारा नियंत्रित । यह विधि काफी हद तक निरंतर है और एक सस्ती संरचना नियंत्रण दृष्टिकोण के साथ उच्च गुणवत्ता micellar nanocrystal उत्पादों का उत्पादन । एक जल-मिश्रणीय कार्बनिक विलायक tetrahydrofuran (THF) का उपयोग करके, कृमि के आकार का micellar nanocrystals विलायक प्रेरित/सोल्यूशन micelle फ्यूजन के कारण उत्पादन किया जा सकता है । आम गोलाकार micellar nanocrystals के साथ तुलना में, कृमि के आकार का micellar nanocrystals, इस प्रकार जैविक लक्ष्यीकरण को बढ़ाने, गैर-विशिष्ट सेलुलर को कम करने की पेशकश कर सकते हैं । सह द्वारा प्रत्येक micelle में एकाधिक nanocrystals encapsulating, बहु या synergistic प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है । इस निर्माण विधि है, जो भविष्य के काम का हिस्सा होगा की वर्तमान सीमाएं, मुख्य रूप से micellar nanocrystal उत्पाद में अपूर्ण encapsulation और प्रक्रिया की पूरी तरह से सतत प्रकृति शामिल हैं ।
Introduction
Nanocrystals जैसे अर्धचालक क्वांटम डॉट्स (QDs) और superparamagnetic आयरन ऑक्साइड नैनोकणों (SPIONs) जैविक पता लगाने के लिए महान क्षमता का प्रदर्शन किया है, इमेजिंग, हेरफेर, और चिकित्सा1,2, 3,4,5,6. एक micelle में एक या एक से अधिक nanocrystals encapsulating जैविक वातावरण3,6के साथ nanocrystals इंटरफेस करने के लिए एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया विधि गया है । इस प्रकार गठित micellar nanocrystals (micelles के साथ nanocrystals encapsulated) nanobiomaterials7,8,9,10के एक उभरते हुए वर्ग बन गए हैं । आमतौर पर इस्तेमाल किया तरीकों micelles बनाना है कि विभिंन सामग्रियों encapsulate (जैसे, nanocrystals, छोटे अणु दवाओं, और रंजक) फिल्म जलयोजन, डायलिसिस, और कई अंय7,11शामिल हैं ।
वर्तमान काम micellar nanocrystals के ऊपर-नीचे electrospray, नीचे-ऊपर स्वयं विधानसभा, और विलायक मध्यस्थता संरचनात्मक नियंत्रण के संयोजन के आधार पर निर्मित करने की एक विधि का वर्णन है । micellar nanocrystals के अंय निर्माण विधियों के साथ तुलना में, हमारे विधि कई लाभकारी विशेषताएं प्रदान करता है: (1) यह एक मोटे तौर पर सतत उत्पादन प्रक्रिया है । यह सुविधा मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि electrospray का उपयोग हमारी विधि में इमल्शन की बूंदों के लिए किया जाता है । इसके विपरीत, कुछ अन्य विधियों में पायस की बूंदों को बनाने के लिए भंवर या sonication का उपयोग करते हैं, जिससे इन पद्धतियों बैच की प्रक्रियाएं प्रकृति12में होती हैं । (2) यह उच्च जल के साथ उत्पादों में परिणाम-dispersibility, उत्कृष्ट कोलाइडयन स्थिरता, और बरकरार भौतिक कार्यों के encapsulated nanocrystals । इस प्रक्रिया को अक्सर अंय micelle encapsulation तरीकों के साथ तुलना में बेहतर गुणवत्ता के साथ उत्पादों को दे सकते हैं, एक बड़ी हद तक क्योंकि electrospray ultrafine और वर्दी पायस बूंदों फार्म कर सकते हैं । (3) उत्पादों की संरचनाओं, micelle आकार और encapsulated nanocrystals की संख्या सहित, विलायक द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जो इस तरह के रूप में इस्तेमाल किया amphiphilic पॉलिमर बदलने के रूप में नियंत्रण के अन्य तरीकों के साथ तुलना में ज्यादा सस्ती है, और उत्पादन कर सकते हैं न केवल आमतौर पर उपलब्ध गोलाकार micelle आकार लेकिन कीड़ा की तरह micelle आकार के माध्यम से micelle फ्यूजन13. इस प्रकार का गठन कृमि के आकार का micellar nanocrystals गोलाकार समकक्षों से बहुत कम गैर विशिष्ट सेलुलर लेने की पेशकश करने के लिए पाया जाता है13. दूसरी ओर, यह है कि इस विधि एक electrospray डिवाइस है, जो कुछ और तकनीकी रूप से (हालांकि अभी तक निषेध से) अंय तरीकों में इंस्ट्रूमेंटेशन की जरूरत से अधिक की मांग है की स्थापना की आवश्यकता है बाहर इशारा करते हुए लायक है ।
निर्माण विधि पहले ultrafine तरल उत्पादन शामिल है (अक्सर तेल में पानी इमल्शन) electrospray द्वारा समान आकार के साथ बूंदें, जैविक विलायक के वाष्पीकरण के बाद स्व-विधानसभा में micellar nanocrystals फार्म करने के लिए जिसके परिणामस्वरूप (चित्रा 1 ). electrospray सेटअप गाढ़ा सुई का उपयोग कर एक समाक्षीय विन्यास है: तेल चरण, जो amphiphilic ब्लॉक copolymers और hydrophobic nanocrystals शामिल कार्बनिक विलायक में भंग, भीतरी सुई को दिया जाता है (27 जी स्टेनलेस स्टील केशिका ) एक सिरिंज पंप के साथ; पानी चरण है, जो एक surfactant पानी में घुल शामिल है, बाहरी सुई (20 जी स्टेनलेस स्टील तीन तरह संबंधक) एक दूसरे सिरिंज पंप के साथ दिया जाता है । एक उच्च वोल्टेज समाक्षीय नोक करने के लिए लागू किया जाता है । Ultrafine बूंदों के साथ समान आकार electrodynamic बल सतह तनाव और तरल में inertial तनाव पर काबू पाने के कारण उत्पन्न होते हैं । प्रत्येक छोटी बूंद अनिवार्य रूप से एक ‘ सूक्ष्म रिएक्टर ‘, जिसमें, वाष्पीकरण द्वारा कार्बनिक विलायक को हटाने पर, स्वयं ‘ विधानसभा प्रतिक्रिया ‘ अनायास hydrophobic बातचीत के कारण होता है के रूप में कार्य करता है । अलग कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग micellar nanocrystals के विभिंन संरचनाओं के लिए सुराग: एक जल-immiscible कार्बनिक विलायक क्लोरोफॉर्म गोलाकार micelle आकार की ओर जाता है, जबकि एक लंबी प्रतिक्रिया समय के साथ एक पानी मिश्रणीय कार्बनिक विलायक THF कृमि की तरह होता है बढ़ाया nanocrystal encapsulation के साथ साथ micelle आकार ।
Protocol
Representative Results
Discussion
वर्तमान कार्य में वर्णित micellar nanocrystals की निर्माण विधि ऊपर-नीचे electrospray, निचली-अप स्व-असेंबली, और विलायक आधारित संरचना नियंत्रण को संयोजित करती है । एक प्रभावी और सुविधाजनक गुणवत्ता नियंत्रण विधि का उपयोग करन?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक कृतज्ञता चीनी केंद्र सरकार से एक “हजार युवा वैश्विक प्रतिभा” पुरस्कार के वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं, Jiangsu प्रांतीय सरकार से एक “Shuang चुआंग” पुरस्कार, शुरू कोष इंजीनियरिंग के कॉलेज से और लागू विज्ञान, नानजिंग विश्वविद्यालय, चीन, “तियान-Di” फाउंडेशन से पुरस्कार, Jiangsu उच्च शिक्षा संस्थानों (PAPD), Jiangsu प्रांत प्राकृतिक विज्ञान कोष से अनुदान की प्राथमिकता अकादमिक कार्यक्रम विकास निधि से अनुदान ।
Materials
| Hydrophobic quantum dots | Ocean Nanotech | QSP | Solid hydrophobic CdSe/ZnS quantum dots. Peak fluorescence emission wavelength is 605 nm. |
| Poly(styrene)-b-poly(ethylene glycol) (PS-PEG) | Sigma-Aldrich | 666476-500MG | Molecular weight of PS segment is 9.5 kDa and that of PEG segment is 18.0 kDa. |
| Poly(vinyl alcohol) (PVA) | Sigma-Aldrich | 363170-500G | Molecular weight 13–23 kDa, 87–89% hydrolyzed. |
| Tetrahydrofuran (THF) | Sinopharma Chemical Reagent | 80124418 | |
| Chloroform | Sinopharma Chemical Reagent | 40007960 | |
| Syringe pumps | Bao Ding Shen Chen | SPLab01 | |
| Tubing | Shanghei Lai Xing | 2 mm outer diameter and 1.8 mm inner diameter PTFE tubing. | |
| Syringes | Yi Ming | 5.CC | 5 mL disposable syringe made of PTFE. |
| High voltage power supply | Dong Wen | DW Series | Direct current power supply (0–50 kV range). |
| Electrospray coaxial nozzle | Hunan Chang Sha Na Yi | Stainless steel assembly. Inner capillary needle was a 27 gauge (outer diameter 500 μm; inner diameter 300 μm). Outer capillary was a 20 gauge (outer diameter 1,000 μm; inner diameter 500 μm). | |
| Vortexer | Xi'an HEB Biotechnology Co., Ltd. China | MX-S | MX-S with wide speed range of 0–2,500 rpm, stepless speed regulation, touch and continuous operations. |
| Steel ring | Yiwu Wan Tu | Rings with a range of diameters (0.8–1.8 cm) can be constructued. For example, a 1.3 cm diameter ring was constructed by curling an approximately 25 cm (length) of 0.5-mm diamter (24 gauge, AWG) steel wire. | |
| Glass collecting dish | Grainger | 1u5084 | 25-mm height and 120-mm diameter glass dish. |
| 15 mL centrifuge tube | Jiangsu Xinkang Medical Instrument Co., Ltd. | X-407 | Centrifuge tube is made of transparent polypropylene (PP). |
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