تصنيع نانوكريستالس Micellar كروية وعلى شكل دودة من خلال الجمع بين اليكتروسبراي، التجميع الذاتي، ومراقبة الهيكل القائم على مذيب
Summary
وصف العمل الحالي أسلوب اختﻻق micellar نانوكريستالس، طبقة رئيسية ناشئة من نانوبيوماتيريالس. يجمع هذا الأسلوب بين اليكتروسبراي من أعلى إلى أسفل، أسفل إلى أعلى في التجميع الذاتي، ومراقبة الهيكل القائم على المذيبات. أسلوب التصنيع المستمر إلى حد كبير، ويمكن أن تنتج منتجات ذات جودة عالية، ويملك وسيلة غير مكلفة لهيكل الرقابة.
Abstract
وقد أصبحت نانوكريستالس micellar (المذيلات مع نانوكريستالس مغلفة) طبقة رئيسية ناشئة من نانوبيوماتيريالس. يصف لنا طريقة لاختلاق نانوكريستالس micellar استناداً إلى الجمع بين اليكتروسبراي من أعلى إلى أسفل، أسفل إلى أعلى التجميع الذاتي، ومراقبة الهيكل القائم على المذيبات. يتضمن هذا الأسلوب أولاً باستخدام اليكتروسبراي لتوليد قطيرات أظهرت موحدة، كل منها يعمل بمثابة مفاعل الصغرى التي التجميع الذاتي يحدث رد فعل نانوكريستالس micellar تشكل، مع الهياكل (الشكل مذيل ونانوكريستال تغليف) الخاضعة للمذيبات العضوية المستخدمة. هذا الأسلوب هو مستمر إلى حد كبير، وتنتج منتجات ذات جودة عالية نانوكريستال ميسيلار مع نهج تحكم بنية غير مكلفة. باستخدام مياه الامتزاج العضوي المذيبات رباعي هيدرو الفوران (THF)، يمكن أن تنتج على شكل دودة نانوكريستالس micellar سبب مذيل المذيبات-التي يسببها/سهل الانصهار. مقارنة مع نانوكريستالس micellar كروية مشتركة، يمكن أن تقدم على شكل دودة نانوكريستالس micellar المصغر امتصاص الخلوية غير محددة، وبالتالي تعزيز استهداف البيولوجية. بتغليف نانوكريستالس متعددة شاركت في كل مذيل، يمكن تحقيق تأثيرات متعددة الوظائف أو التآزر. القيود الحالية لهذا الأسلوب تلفيق، التي ستكون جزءا من العمل في المستقبل، تشمل في المقام الأول ناقصة تغليف المنتج نانوكريستال ميسيلار والطبيعة المستمرة غير كامل للعملية.
Introduction
نانوكريستالس مثل أشباه الموصلات الكم النقاط (قدس) وأكسيد الحديد سوبيرباراماجنيتيك جسيمات نانوية (سبيونس) وقد أظهرت إمكانات كبيرة للبيولوجي الكشف والتصوير والتلاعب والعلاج1،2، 34،،،من56. تم تغليف نانوكريستالس واحد أو أكثر في مذيل أسلوب مستخدمة على نطاق واسع لواجهة نانوكريستالس مع البيئات البيولوجية3،6. وأصبحت نانوكريستالس micellar (المذيلات مع نانوكريستالس مغلفة) وبالتالي شكلت طبقة ناشئة من نانوبيوماتيريالس7،،من89،10. تشمل الأساليب المستخدمة عادة اختﻻق المذيلات التي تغلف مواد مختلفة (مثلاً، نانوكريستالس والأدوية جزيء صغير والأصباغ) ترطيب الفيلم والغسيل الكلوي وآخرون7،11.
وصف العمل الحالي أسلوب اختﻻق نانوكريستالس micellar على أساس الجمع بين اليكتروسبراي من أعلى إلى أسفل، أسفل إلى أعلى التجميع الذاتي، والمذيبات بوساطة التحكم الهيكلية. بالمقارنة مع طرق التصنيع الأخرى نانوكريستالس micellar، لدينا أسلوب يوفر العديد من الميزات المفيدة: (1) عملية إنتاج مستمرة إلى حد كبير. هذه الميزة أساسا إلى حقيقة أن يستخدم اليكتروسبراي في أسلوبنا لتشكيل قطرات مستحلب. وفي المقابل، استخدام بعض الأساليب الأخرى فورتيكسينج أو سونيكيشن لتشكيل قطرات مستحلب، مما يجعل هذه العمليات الدفعية أساليب في الطبيعة12. (2) فإنه ينتج عن المنتجات مع ارتفاع المياه-تشتت والاستقرار الغروية ممتازة وسليمة الوظائف البدنية نانوكريستالس مغلفة. يمكن أن تعطي هذه العملية غالباً منتجات ذات جودة متفوقة مقارنة بأساليب التغليف مذيل أخرى، إلى حد كبير لأن اليكتروسبراي يمكن أن تشكل قطيرات المستحلب أظهرت وموحدة. (3) هياكل المنتجات، بما في ذلك الشكل مذيل وعدد نانوكريستالس مغلفة، يمكن التحكم بواسطة المذيب، وغير مكلفة أكثر بكثير بالمقارنة مع طرق أخرى للتحكم مثل تغيير amphiphilic البوليمرات المستخدمة، ويمكن أن تنتج لا تتوفر عادة مذيل كروية الشكل بل مذيل مثل دودة الشكل عن طريق الانصهار مذيل13. وتوجد التالي شكلت على شكل دودة micellar نانوكريستالس لهذا العرض إلى حد كبير انخفاض الإقبال الخلوية غير محددة من نظرائهم كروية13. أنها من ناحية أخرى، تجدر الإشارة إلى أن هذا الأسلوب يتطلب برنامج الإعداد من جهاز اليكتروسبراي، التي تطالب بأكثر إلى حد ما من الناحية التقنية (على الرغم من أن أبعد ما تكون عن الباهظة) من الحاجة إلى الأجهزة في الأساليب الأخرى.
يتضمن أسلوب تصنيع توليد أظهرت قطيرات (غالباً من النفط في المياه مستحلب) مع أحجام موحدة أولاً قبل اليكتروسبراي، متبوعاً بتبخر المذيبات العضوية مما أدى إلى التجميع الذاتي لتشكيل نانوكريستالس micellar (الرقم 1 ). الإعداد اليكتروسبراي بتكوين متحد محور باستخدام الإبر متحدة المركز: مرحلة النفط، الذي يحتوي على أمفيفيليك كتلة البوليمرات الإسهامية ومسعور نانوكريستالس المذابة في المذيبات العضوية، يتم تسليم الإبرة الداخلية (ز 27 الفولاذ المقاوم للصدأ شعري ) مع مضخة الحقن؛ يتم تسليم المرحلة المائية، الذي يحتوي على خافض للتوتر السطحي المذابة في الماء، الإبرة الخارجي (موصل ثلاثي الفولاذ المقاوم للصدأ ز 20) مع مضخة الحقن ثاني. يتم تطبيق جهد العالي على فوهة متحد المحور. قطرات أظهرت مع أحجام موحدة تتولد بسبب قوة إلكترودينامي التغلب على التوتر السطحي والإجهاد القصور الذاتي في السائل. كل الحبرية يعمل أساسا ك ‘مايكرو-مفاعل’ فيه، عند إزالة المذيبات العضوية بالتبخر، التجميع الذاتي ‘رد فعل’ يحدث تلقائياً نتيجة للتفاعلات مسعور. استخدام المذيبات العضوية المختلفة يؤدي إلى مختلف هياكل نانوكريستالس micellar: كلوروفورم المذيبات عضوية غير قابلة للامتزاج مياه يؤدي إلى مذيل كروية الشكل، بينما المذيبات عضوية مياه الامتزاج THF مع زمن رد فعل يؤدي إلى مثل دودة الشكل مذيل جنبا إلى جنب مع تغليف نانوكريستال المحسن.
Protocol
Representative Results
Discussion
طريقة تصنيع نانوكريستالس micellar الموصوفة في هذا العمل يجمع بين أعلى-أسفل اليكتروسبراي، ينطلق التجميع الذاتي، والتحكم في الهيكل القائم على المذيبات. طريقة فعالة ومريحة لمراقبة الجودة استخدام المخروط تايلور شكلت في طرف فوهة متحد المحور. هذا سبب مخروط تايلور مشكلة بشكل صحيح يشير إلى التوازن …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب الاعتراف بامتنان الدعم المالي جائزة “ألف مواهب الشباب العالمي” من “الحكومة المركزية الصينية”، على جائزة “شوانغ شوانغ” من “حكومة مقاطعة جيانغسو”، وبدء عمل الصندوق من كلية الهندسة والتطبيقية جائزة العلوم، جامعة نانجينغ، الصين، من “تيان دي” مؤسسة، ومنحة من الأولوية الأكاديمية برنامج التنمية الصندوق من جيانغسو التعليم العالي المؤسسات (PAPD)، منح من “صندوق العلوم الطبيعية مقاطعة جيانغسو”.
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). |
Referências
- Nie, S., Xing, Y., Kim, G. J., Simons, J. W. Nanotechnology Applications in Cancer. Annu. Rev. Biomed. Eng. 9, 257-288 (2007).
- Smith, A. M., Ruan, G., Rhyner, M. N., Nie, S. M. Engineering Luminescent Quantum Dots for In Vivo Molecular and Cellular Imaging. Annals Biomed. Eng. 34 (1), 3-14 (2006).
- Heath, J. R., Davis, M. E. Nanotechnology and Cancer. Annu. Rev. Medicine. 59, 251-265 (2008).
- Pu, K., Chattopadhyay, N., Rao, J. Recent advances of semiconducting polymer nanoparticles in in vivo molecular imaging. J. Control. Release. 240, 312-322 (2016).
- Swierczewska, M., Han, H. S., Kim, K., Park, J. H., Lee, S. Polysaccharide-based nanoparticles for theranostic nanomedicine. Adv. Drug Deliv. Rev. 99, 70-84 (2016).
- Gao, X. H., Yang, L. L., Petros, J. A., Marshal, F. F., Simons, J. W., Nie, S. M. In vivo molecular and cellular imaging with quantum dots. Curr. Opin. Biotechnol. 16 (1), 63-72 (2005).
- Dubertret, B., Skourides, P., Norris, D. J., Noireaux, V., Brivanlou, A. H., Libchaber, A. In vivo imaging of quantum dots encapsulated in phospholipid micelles. Science. 298 (5599), 1759-1762 (2002).
- Ruan, G., et al. Simultaneous magnetic manipulation and fluorescent tracking of multiple individual hybrid nanostructures. Nano Lett. 10 (6), 2220-2224 (2010).
- Ruan, G., Winter, J. O. Alternating-color quantum dot nanocomposites for particle tracking. Nano Lett. 11 (3), 941-945 (2011).
- Park, J. H., von Maltzahn, G., Ruoslahti, E., Bhatia, S. N., Sailor, M. J. Micellar hybrid nanoparticles for simultaneous magnetofluorescent imaging and drug delivery. Angewandte Chemie-International Edition. 47 (38), 7284-7288 (2008).
- Torchilin, V. P. PEG-based micelles as carriers of contrast agents for different imaging modalities. Adv. Drug Deliv. Rev. 54 (2), 235-252 (2002).
- Sun, Y., et al. Examining the roles of emulsion droplet size and surfactant in the interfacial instability-based fabrication process of micellar nanocrystals. Nanoscale Research Letters. 12, 434 (2017).
- Ding, X. Y., Han, N., Wang, J., Sun, Y. X., Ruan, G. Effects of organic solvents on the structures of micellar nanocrystals. RSC Advances. 7 (26), 16131-16138 (2017).
- Sailor, M., Park, J. Hybrid nanoparticles for detection and treatment of cancer. Adv. Materials. 24 (28), 3779-3802 (2012).
- Jing, L. H., Ding, K., Kershaw, S. V., Kempson, T. M., Rogach, A. L., Gao, M. Y. Magnetically engineered semiconductor quantum dots as multimodal imaging probes. Adv. Materials. 26 (37), 6367-6386 (2014).
- Bao, G., Mitragotri, S., Tong, S. Multifunctional nanoparticles for drug delivery and molecular imaging. Annu. Rev. Biomed. Eng. 15, 253-282 (2013).
- Mura, S., Couvreur, P. Nanotheranostics for personalized medicine. Adv. Drug Delivery Rev. 64 (13), 1394-1416 (2012).
- Louie, A. Y. Multimodality imaging probes: design and challenges. Chem. Rev. 110 (5), 3146-3195 (2010).
