제어 합성 및 매우 균일 한 폴리 형광 추적 (<em> N</em> 이소 프로필 아크릴 아미드) 미크로 겔
Summary
비 교반 침전 중합 자극 성 폴리 (N- 이소 프로필 아크릴 아미드의) 좁은 크기 분포의 마이크로 겔의 합성에 대한 빠르고 재현성있는 조형 방법을 제공한다. 이 프로토콜 합성에서, 광 산란 특성과 넓은 필드 현미경 설정에서 이러한 마이크로 겔의 단일 입자의 형광 추적 증명된다.
Abstract
자극에 민감한 폴리 (N의 이소 프로필 아크릴 아미드가) (PNIPAM) 미크로 겔은 다양한 미래의 실용적인 응용 프로그램을 가지고 기초 연구에 사용합니다. 이 작품에서 우리는 빠른 비 교반 침전 중합 절차에 의해 조정 마이크로 겔의 크기 쇼케이스 등의 형광 표지 PNIPAM 미크로 겔을 추적하는 하나의 입자를 사용합니다. 이 방법은 새로운 반응 조성물 및 조건을 프로토 타입이나 제품의 많은 양을 필요로하지 않는 애플리케이션에 적합하다. 동적 및 정적 광산란에 의해 마이크로 겔의 합성, 입자 크기 및 구조 결정 프로토콜에 자세히 설명되어 있습니다. 이 기능 공 단량체의 첨가는 입자의 핵 생성과 구조에 큰 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. 넓은 필드 형광 현미경에 의한 단일 입자 추적 비 표지 미크로 겔의 집중 매트릭스에 표시 추적 마이크로 겔의 확산의 조사를 허용, 시스템이 쉽게 의해 조사되지동적 광 산란과 같은 다른 방법에 관한 것이다.
Introduction
자극에 민감한 폴리 (N의 이소 프로필 아크릴 아미드) (PNIPAM) 미크로 겔 1,2 인해 다양한 스마트 응용 프로그램에서 자신의 잠재력을 지난 20 년 동안 지속적으로 관심을 받고있다. 입증 된 사용 사례 전환 유화 안정제 3-8, 마이크로 렌즈 (9), 쉽게 휴대 수확 10, 11에 대한 세포 배양 기판 및 저 분자량 화합물의 스마트 사업자 및 다른 생물 의학 12을 사용합니다 포함한다. 보기의 기초 연구의 관점에서 이들 입자는 콜로이드 작용 13-15 중합체 – 용매 상호 작용 16-18으로 피사체를 조사에 유용한 것으로 입증되었다.
임의의 주어진 응용에서 PNIPAM 미크로 겔 및 그 유도체의 성공적인 사용은 일반적으로 입도 분포의 평균 입자 직경 및 폭에 대한 지식을 필요로한다. PNIPAM 마이크로 관련된 실험 결과의 올바른 해석겔은 기능적 공 단량체에 의해 영향을받을 수있는 입자 구조가 공지되어야한다. 동적 및 정적 광산란 (DLS 각각 SLS는) 이러한 방법은 빠르고 상대적으로 사용하기 쉽기 때문에,이 정보를 취득 독특하게 적합하다; 그리고 그들은 그 나라의 환경 (분산)에 비 침습적 입자 특성을 조사. DLS와 SLS는 현미경 방법에 대한 전형적인 작은 샘플 크기에서 발생하는 편견을 피하는 입자의 수많은 데이터를 수집합니다. 따라서,이 작품의 첫 번째 목표는 콜로이드 특성에 새로운 실무자에 대한 광산란에 대한 좋은 습관을 소개하는 것입니다.
일반적으로, 침전 중합은 실험실 규모에서 수행 특정 입자의 특성이 힘든하고 합성의 많은 반복을 필요로 할 수 있습니다에 대한 올바른 반응 조건을 찾아 내고있다. 대규모 일괄 합성 대조적으로, 비 – 교반 침전 중합 19,20 AR은APID 절차는 상이한 반응 조성물의 배치는 좁은 크기 분포를 동시에 항복 입자를 중합 할 수있다. 동시 중합 실험적 변이를 최소화하고 큰 출력이 바로 반응 조건은 반응을 업 스케일링 빠른 발견 될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 두 번째 목적은 프로토 타입의 제품의 대량을 요구하지 않는 애플리케이션에 비 교반 침전 중합 반응의 유용성을 입증하는 것이다.
합성 및 특성의 다른 측면은 콜로이드의 상호 작용 연구에 형광 표지 된 PNIPAM 미크로 겔의 응용 프로그램의 예와 함께. 여기에서 우리는 다양한 기질 농도 범위 레이블이없는 매트릭스 마이크로 겔의 분산에 표시된 추적 마이크로 겔의 확산을 조사하고 농축 된 콜로이드 분산 케이지 효과를 해결하기 위해 매우 정확한 단일 입자 추적을 사용합니다. 와이드 필드 형광 현미경 잘 fo를 적합연구 그것으로이 목적은 잠재적으로 다른 매트릭스 종의 큰 숫자 사이에 몇 추적 분자의 특정 동작을 특성화 할 수 있습니다. 이것은 많은 시스템에서 프로브 입자의 적은 수의 동작을 확인할 수 있으므로 시스템의 앙상블 평균 특성을 측정 및 DLS, SLS 및 유변학 같은 기법과는 대조적이다. 또한, 이러한 특정 실시 예에서, 종래의 광산란 방식으로 인해 표준 분석을 무효화 강한 다중 산란에 이르게 높은 입자 농도로도 이용 될 수 없다. 자동화 된 데이터 처리 및 통계 방법의 사용은 큰 샘플 크기에 대해 평균 단일 입자 추적을위한 전반적인 시스템 동작의 분석을 가능하게한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
기능 공 단량체의 소량 첨가는 PNIPAM 유래 마이크로 겔의 입자 크기 및 구조에 상당한 영향을 미칠 수있다. 동시 소규모 시험관 중합 이러한 변화를 설명하는 좋은 방법이다 빠르게 필요한 반응을 업 스케일링 할 대상 입자 직경에 적합한 반응물 조성물를 찾는 것을 돕는다. 입자의 질량은 대략 같은 KPS 같은 열 개시제를 분해 중합 온?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) is acknowledged for financial support within the Sonderforschungsbereich SFB 985 “Functional Microgels and Microgel Systems”.
Materials
| Acetone | VWR Chemicals | KRAF13455 | |
| Bisacrylamid | AppliChem | A3636 | |
| n-Hexane | Merck | 104374 | |
| N-Isopropylacrylamide | Fisher Scientific | AC412785000 | recrystallized from n-hexane |
| Methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine B | Polysciences | 23591 | |
| Potassium peroxodisulfate | Merck | 105091 | |
| Silicone oil 47 V 350 | VWR Chemicals | 83851 | |
| Toluene | Sigma Aldrich | 244511 | |
| F12 Refrigerated/heating circulator | Julabo | 9116612 | |
| Microscope | Olympus | IX83 | |
| XY(Z) Piezo System | Physik Instrumente | P-545.3R7 | |
| 100x Oil immersion objective | Olympus | UPLSAPO | |
| QuadLine Beamsplitter | AHF Analysentechnik | F68-556T | |
| Cobolt Jive 150 laser | Cobolt | 0561-04-01-0150-300 | |
| Multimode Fiber | Thorlabs | UM22-600 | |
| iXON Ultra 897 EMCCD camera | Andor | DU-897U-CS0-BV | |
| Laser goniometer | SLS Systemtechnik | Mark III | |
| CF40 Cryo-compact circulator | Julabo | 9400340 | |
| Laser goniometer system | ALV GmbH | ALV / CGS-8F | |
| Multi-tau corretator | ALV GmbH | ALV-7004 | |
| Light scattering electronics | ALV GmbH | ALV / LSE 5004 | |
| Photon counting module | PerkinElmer | SPCM-CD2969 | 2 units in pseudo cross-correlation mode |
| 633 nm HeNe Laser | JDS Uniphase | 1145P | |
| F32 Refrigerated/heating circulator | Julabo | 9312632 |
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