Fabricación de nanocristales micelar esférica y en forma de gusano combinando Electrospray, uno mismo-Asamblea y Control de la estructura de base solvente
Summary
El presente trabajo describe un método para fabricar nanocristales micelar, una clase emergente importante de nanobiomaterials. Este método combina electrospray de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y el control de la estructura de base de solvente. El método de fabricación es en gran medida continuo, puede producir productos de alta calidad y posee un medio barato de control de la estructura.
Abstract
Nanocristales micelares (micelas con nanocristales encapsulado) se han convertido en una clase emergente importante de nanobiomaterials. Se describe un método de fabricación de nanocristales micelar basado en combinar electrospray de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y control estructura de base de solvente. Este método consiste en primero usar electrospray para generar gotitas líquidas ultrafinas uniforme, cada una de ellas funciona como un reactor de micro en el que uno mismo-Asamblea reacción ocurre formación micelar nanocristales, con las estructuras (forma micelar y nanocristales encapsulación) controlado por el solvente orgánico utilizado. Este método es en gran parte continuo y produce productos de nanocrystal micelar de alta calidad con un enfoque de control de la estructura económica. Mediante el uso de un tetrahidrofurano disolvente orgánico miscible con agua (THF), nanocristales micelar con forma de gusano pueden ser producido por fusión inducida/facilitado por solvente micela. En comparación con el común nanocristales micelares esféricos, nanocristales micelar con forma de gusano pueden ofrecer minimizada absorción celular no específico, aumentando así el objetivo biológico. Encapsulando Co nanocristales múltiples en cada micela, pueden lograrse efectos sinérgicos o multifuncionales. Las limitaciones actuales de este método de fabricación, que será parte de la labor futura, incluyen principalmente encapsulación imperfecta en el producto de nanocrystal micelar y la naturaleza continua el proceso.
Introduction
Nanocristales como puntos cuánticos de semiconductor (QDs) y óxido de hierro superparamagnético nanopartículas (SPIONs) han demostrado gran potencial biológico de detección, la proyección de imagen, manipulación y terapia1,2, 3,4,5,6. Encapsula una o más de nanocristales en una micela ha sido un método ampliamente utilizado de nanocristales de la interfaz con entornos biológicos3,6. Los nanocristales micelares así formado (micelas con nanocristales encapsulado) se han convertido en una clase emergente de nanobiomaterials7,8,9,10. Métodos comúnmente utilizados para fabricar las micelas que encapsulan diversos materiales (por ejemplo, nanocristales, fármacos de molécula pequeña y colorantes) incluyen película hidratación, diálisis y otros7,11.
El presente trabajo describe un método de fabricación de nanocristales micelar basado en combinar electrospray de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y control estructural mediada por el solvente. En comparación con otros métodos de fabricación de nanocristales micelar, nuestro método ofrece varias características beneficiosas: (1) es un proceso de producción continua en gran parte. Esta característica es principalmente debido a la electrospray se utiliza en nuestro método para formar gotitas de la emulsión. Por el contrario, otros métodos usan Vortex o sonicación para formar gotitas de la emulsión, lo que estos procesos por lotes de métodos en la naturaleza12. (2) da lugar a productos con agua de alta dispersabilidad, excelente estabilidad coloidal y funciones físicas intactas de los nanocristales encapsulado. Este proceso puede a menudo dar productos con calidad superior en comparación con otros métodos de encapsulado de la micela, en gran parte porque electrospray puede formar gotas de emulsión ultrafina y uniforme. (3) las estructuras de los productos, incluyendo la forma micelar y número de nanocristales encapsulada, pueden ser controladas por el disolvente, que es mucho más barato en comparación con otras formas de control como el cambio los polímeros anfifílicos utilizados y pueden producir no sólo la forma comúnmente disponibles micela esférica pero forma micelar de gusanos por micela fusión13. El así formado en forma de gusano micelares nanocristales se encuentran ofrecer grandemente reducida absorción celular no específica a las contrapartes esféricas13. Por otra parte, vale señalar que este método requiere la instalación de un dispositivo de electrospray, que es algo más técnico exigente (aunque lejos de ser prohibitivos) que la necesidad de la instrumentación en los otros métodos.
El método de fabricación consiste en generar primero ultrafinas líquido (emulsión aceite-en-agua a menudo) las gotitas con tamaños uniformes por electrospray, seguida por evaporación del solvente orgánico, dando por resultado uno mismo-Asamblea para formar nanocristales micelar (figura 1 ). La configuración de electrospray tiene una configuración coaxial utilizando agujas concéntricas: la fase de aceite, que contiene copolímeros anfifílicos en bloque y nanocristales hidrofóbicos disueltos en disolventes orgánicos, se entrega a la aguja interna (27 G acero inoxidable tubo capilar ) con una bomba de la jeringuilla; la fase de agua, que contiene un agente tensioactivo disuelto en agua, se entrega a la aguja externa (conector de tres vías de acero inoxidable de 20 G) con una segunda bomba de jeringa. Un alto voltaje se aplica a la boquilla coaxial. Se generan gotitas ultrafinas con tamaños uniformes debido a la fuerza electrodinámica superar tensión de superficie y estrés inercial en el líquido. Cada gotita esencialmente funciona como un ‘micro-reactor’, en el que, al quitar el solvente orgánico por la evaporación, el autoensamblaje ‘reacción’ ocurre espontáneamente debido a las interacciones hidrofóbicas. Usando diferentes solventes orgánicos conduce a estructuras diferentes de nanocristales micelar: un cloroformo disolvente orgánico inmiscibles en agua conduce a la forma de micelas esféricas, mientras que un disolvente orgánico miscible con agua, THF con un tiempo de reacción largo conduce a gusano-como forma micelar junto con encapsulación mejorada nanocrystal.
Protocol
Representative Results
Discussion
El método de fabricación de nanocristales micelar se describe en la presente obra combina descendente electrospray, de abajo hacia arriba uno mismo-Asamblea y solvente-basó la estructura de control. Un método de control de calidad eficaz y conveniente es usar el cono de Taylor en la punta de la boquilla coaxial. Esto es porque un cono bien formado de Taylor indica equilibrio (o cerca de equilibrio) entre la fuerza eléctrica y la tensión superficial, que a su vez indica la formación exitosa de micro-reactores (goti…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores reconocen con agradecimiento el apoyo financiero de un premio de “Talentos globales de mil jóvenes” desde el Gobierno Central Chino, un premio “Shuang Chuang” desde el Gobierno Provincial de Jiangsu, el fondo de la puesta en marcha de la Universidad de la ingeniería y aplicadas Premio de Ciencias, Universidad de Nanjing, China, desde el “Tian Di” Fundación, concesión de la prioridad académica programa Desarrollo Fondo de Jiangsu educación superior instituciones (DPPA), becado por el fondo de Ciencias naturales de la provincia Jiangsu.
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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