Изготовление сферических и червь образный мицеллярный нанокристаллов путем объединения электроспрей, самостоятельной сборки и на основе растворителей структуры управления
Summary
Настоящая работа описывает метод для изготовления мицеллярный нанокристаллов, возникающих основных класса Нанобиоматериалы. Этот метод сочетает электроспрей сверху вниз, снизу вверх самостоятельной сборки и на основе растворителей структуры элемента управления. Метод изготовления практически непрерывно, может производить продукцию высокого качества и обладает недорогой средства структуры элемента управления.
Abstract
Мицеллярный нанокристаллов (мицеллы с инкапсулированным нанокристаллов) стали возникающих основных класса Нанобиоматериалы. Мы описываем метод изготовления мицеллярный нанокристаллов на основе самостоятельной сборки объединения электроспрей сверху вниз, снизу вверх и на основе растворителей структуры управления. Этот метод предполагает сначала с помощью электроспрей для создания единообразных сверхтонкого жидкого капельки, каждая из которых функционирует как микро реактор, в котором самостоятельной сборки происходит реакция формируя мицеллярный нанокристаллов с структурами (мицеллообразования форму и Нанокристаллические Инкапсуляция) контролируется органического растворителя используется. Этот метод в значительной степени постоянной и производит высококачественный мицеллярный Нанокристаллические с недорогой структуры управления подход. С помощью воды водорастворимых органических растворителей тетрагидрофуран (THF), червь образный мицеллярный нанокристаллов могут быть изготовлены благодаря растворителя индуцированной/способствовали мицеллы фьюжн. По сравнению с общей сферических мицеллярный нанокристаллов, червь образный мицеллярный нанокристаллов может предложить свернутого неспецифической клеточного поглощения, таким образом повышение биологической ориентации. Путем совместного инкапсуляции несколько нанокристаллов в каждом мицеллы, многофункциональный или синергических эффектов может быть достигнуто. Текущие ограничения данного метода изготовления, который станет частью будущей работы, прежде всего относятся несовершенные инкапсуляции в мицеллярной среде Нанокристаллические продукта и неполно непрерывный характер процесса.
Introduction
Нанокристаллов например полупроводниковых квантовых точек (QDs) и наночастиц суперпарамагнетическим оксида железа (SPIONs) показали большой потенциал для биологического обнаружения, обработки изображений, манипуляции и терапии1,2, 34,,5,6. Инкапсуляция один или более нанокристаллов мицеллы был широко используемый метод для интерфейса нанокристаллов с биологической среды3,6. Таким образом формируется мицеллярный нанокристаллов (мицеллы с нанокристаллов инкапсулированные) стали возникающих класса Нанобиоматериалы7,8,9,10. Часто используемые методы для изготовления мицеллы, которые инкапсулируют различные материалы (например, нанокристаллов, малые молекулы наркотиков и красители) включают фильм гидратации, диализ и несколько других7,11.
Настоящая работа описывает метод изготовления мицеллярный нанокристаллов на основе самостоятельной сборки объединения электроспрей сверху вниз, снизу вверх и растворитель опосредованной структурного управления. По сравнению с другими методами изготовления мицеллярный нанокристаллов, наш метод предлагает несколько полезных функций: (1) это в основном непрерывный производственный процесс. Эта функция является главным образом тем, что электроспрей используется в методе для формирования капель эмульсии. Напротив некоторые другие методы используют vortexing или sonication в форме капель эмульсии, тем самым делая эти методы пакетные процессы в природе12. (2) это приводит к продукции с высокой воды Диспергируемость, отличные коллоидной стабильности и нетронутыми физические функции инкапсулированные нанокристаллов. Этот процесс часто может дать продуктов с превосходным качеством, по сравнению с другими методами инкапсуляции мицеллы, в значительной степени потому, что электроспрей может сформировать капельки ультрадисперсных и единообразных эмульсии. (3 структуры продукции, в том числе мицеллы форму и количество инкапсулированные нанокристаллов, можно управлять с помощью растворителя, который является гораздо более недорогой по сравнению с другими способами управления, такие как изменение амфифильных полимеров, используемых и может производить не только форму общедоступных сферических мицеллы но мицеллы червь как форму через мицеллы фьюжн13. Таким образом формируется червь образный мицеллярный нанокристаллов находятся предложить значительно снижение неспецифической клеточного поглощения чем сферических коллегами13. С другой стороны стоит отметить что этот метод требует установки электроспрей устройства, которая является несколько более технически сложным (хотя и далеко от непомерно) чем необходимость инструментария в других методов.
Метод изготовления включает в себя первые генерации сверхтонкого жидкого капельки (часто масло в водной эмульсии) с единой размеров электроспрей, следуют испарения органических растворителей, в результате самостоятельной сборки формируют мицеллярный нанокристаллов (Рисунок 1 ). Электроспрей установки имеет коаксиальный конфигурацию с использованием концентрических иглы: масляной фазы, который содержит блок-сополимеры амфифильных и гидрофобных нанокристаллов растворяется в органических растворителях, доставляется к внутренней иглой (27 G капиллярной нержавеющей стали ) с шприцевый насос; водной фазы, которая содержит поверхностно-активных веществ, растворенных в воде, доставляется в наружной иглы (20 G из нержавеющей стали 3 контактный разъем) с вторым шприцевой насос. Высокое напряжение применяется к коаксиальный сопла. Ультрадисперсных капельки с единой размеры создаются за счет преодоления электродинамические силы поверхностного натяжения и инерционных стресса в жидкости. Каждая капля по существу действует как «микро реактор», в котором, после удаления органического растворителя испарением, самостоятельной сборки «реакция» спонтанно возникает за счет гидрофобных взаимодействий. Использование различных органических растворителей приводит к различным структурам мицеллярный нанокристаллов: вода несмешивающихся органических растворителей хлороформ приводит к сферической мицеллы форму, а воды водорастворимых органических растворителей, THF с долгое время реакции приводит к червь как Мицеллы форма наряду с расширенной Нанокристаллические инкапсуляции.
Protocol
Representative Results
Discussion
Метод изготовления мицеллярный нанокристаллов описанных в настоящей работе сочетает сверху вниз электроспрей, снизу вверх самостоятельной сборки, и на основе растворителей структуры управления. Метод эффективного и удобного контроля качества является использование конуса Тейлор с?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы с благодарностью признаем финансовую поддержку «Тысяча молодых глобальные таланты» награду из китайского центрального правительства, «Shuang Чжуан» награду от правительства провинции Цзянсу, начальный фонд от Колледж инженерных и прикладных Наук, университет Нанкин, Китай, награда от «Тянь-Ди» фонд, Грант от приоритет академической программы развития Фонда из Цзянсу высшее образование учреждений (PAPD), Грант от фонда естественных наук провинции Цзянсу.
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).
