Küresel ve solucan şeklinde Micellar Nanocrystals Electrospray, kendinden montajlı birleştirerek ve Solvent Bazlı Yapı Denetim imalatı
Summary
Mevcut çalışma yöntemi micellar nanocrystals, nanobiomaterials, gelişmekte olan bir büyük sınıf imal açıklanır. Bu yöntem yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştirir ve solvent bazlı yapı denetim. İmalat yöntemi büyük ölçüde süreklidir, yüksek kaliteli ürünler üretmek ve Yapı Denetim ucuz bir yol sahiptir.
Abstract
Micellar nanocrystals (micelles kapsüllenmiş nanocrystals ile) nanobiomaterials ortaya çıkan bir büyük sınıf haline gelmiştir. Biz micellar nanocrystals yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştiren ve solvent bazlı Yapı Denetim göre imalatı yöntemi açıklanmaktadır. Bu yöntem ilk içerir Tekdüzen süper ince sıvı damlacıkları üretmek için electrospray kullanarak, her biri bir mikro-reaktör kendinden montajlı tepki oluşmasına neden olan (micelle şekli ve nanocrystal yapıları ile şekillendirme micellar nanocrystals görür kapsülleme) kullanılan organik çözücü tarafından kontrol. Bu yöntem büyük ölçüde süreklidir ve ucuz Yapı Denetim yaklaşımı ile yüksek kaliteli micellar nanocrystal ürünler üretir. Bir su karışan organik çözücü tetrahydrofuran (THF) kullanarak, solucan şeklinde micellar nanocrystals nedeniyle çözücü-indüklenen/kolaylaştırdı micelle füzyon üretilebilir. Ortak küresel micellar nanocrystals ile karşılaştırıldığında, micellar nanocrystals solucan şeklindeki simge durumuna küçültülmüş non-spesifik hücresel alımı, böylece biyolojik hedefleme arttırmak sunabilir. Birden çok nanocrystals her micelle co Kapsüllenen tarafından çok fonksiyonlu ya da sinerjik etkileri elde edilebilir. Gelecekteki iş parçası olacak, bu üretim yöntemin mevcut kısıtlamaları öncelikle micellar nanocrystal ürün ve süreç eksik olarak sürekli doğası kusurlu kapsülleme içerir.
Introduction
Nanocrystals yarı iletken kuantum nokta (QDs) ve superparamagnetic demir oksit nano tanecikleri (SPIONs) gibi biyolojik algılama, görüntüleme, düzenleme ve terapi1,2, için büyük bir potansiyel göstermiştir 3,4,5,6. Bir veya daha fazla nanocrystals bir micelle Kapsüllenen arabirimi nanocrystals biyolojik ortamlar3,6için yaygın olarak kullanılan bir yöntem olmuştur. Böylece oluşan micellar nanocrystals (micelles ile kapsüllü nanocrystals) nanobiomaterials7,8,9,10gelişmekte olan bir sınıf haline gelmiştir. Çeşitli malzemelerin (örneğin, nanocrystals, küçük molekül uyuşturucu ve boyalar) saklanması micelles imal etmek yaygın olarak kullanılan yöntemler dahil film nemlendirme, diyaliz ve diğer bazı kişilerin7,11.
Mevcut çalışma micellar nanocrystals yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştiren ve yapısal denetim çözücü-aracılı göre imalatı yöntemi açıklar. Micellar nanocrystals diğer imalat yöntemleri ile karşılaştırıldığında, bizim yöntem birçok yararlı özellik sağlar: (1) bu büyük ölçüde sürekli üretim bir süreçtir. Gerçeğini electrospray emülsiyon damlacıkları oluşturmak için bizim yönteminde esas olarak kullanılır nedeniyle bu özelliktir. Buna ek olarak, bazı diğer yöntemler vortexing veya sonication emülsiyon damlacıkları, dolayısıyla bu yöntemleri toplu işlemler doğa12‘ hale oluşturmak için kullanın. (2) bu ürünleri yüksek su-reinforcing, mükemmel kolloidal kararlılık ve kapsüllenmiş nanocrystals olduğu gibi fiziksel fonksiyonları ile sonuçlanır. Bu işlem kez electrospray süper ince ve düzgün emülsiyon damlacıkları oluşturabilir çünkü büyük ölçüde diğer micelle saklama yöntemleri ile karşılaştırıldığında üstün kaliteli ürünler verebilir. (3 yapıları micelle şekli ve kapsüllenmiş nanocrystals, sayısı da dahil olmak üzere ürünlerin denetimi kullanılan amfifilik polimerler değiştirmek gibi diğer yolları ile karşılaştırıldığında çok daha ucuzdur, Çözücü tarafından kontrol edilebilir ve üretebilir sadece yaygın olarak bulunan küresel micelle şekli ama solucan benzeri micelle şekil yolu ile micelle füzyon13. Böylece oluşan solucan şeklinde micellar nanocrystals büyük ölçüde sunmak için non-spesifik hücresel alımını küresel karşıtları13daha düşük bulunmuştur. Öte yandan, o bu yöntem biraz daha teknik olarak (uzak olsa da engelleyici) zorlu bir electrospray Aygıt Kurulumu gerektirir araçları diğer yöntemleri ihtiyacı daha işaret değer.
İlk electrospray, micellar nanocrystals (Resim 1 oluşturmak için kendinden montajlı sonuçlanan organik çözücü buharlaşma tarafından takip tarafından süper ince sıvı (genellikle yağ-içinde-su emülsiyon) damlacıkları Tekdüzen boyutları ile üreten imalat yöntemi içerir ). Electrospray kurulum konsantrik iğne kullanarak bir koaksiyel yapılandırmasına sahip: amfifilik blok kopolimerler ve hidrofobik nanocrystals Çözünmüş organik çözücü içerir, petrol faz iç iğne (27 G paslanmaz çelik kılcal teslim edilir ) ile bir şırınga pompa; suda bir yüzey aktif içerir, su faz dış iğne (20 G paslanmaz çelik üç yönlü konnektör) ikinci bir şırınga pompa ile teslim edilir. Yüksek gerilim koaksiyel meme için uygulanır. Tek tip boyutları ile süper ince damlacıkları elektrodinamik kuvvet üstesinden yüzey gerilimi ve sıvı atalet stres nedeniyle oluşturulur. Her damlacık aslında bir ‘mikro-reaktör’, hangi, organik çözücü buharlaşma tarafından kaldırılması üzerine işlevi gören kendinden montajlı ‘tepki’ kendiliğinden hidrofobik etkileşimler nedeniyle oluşur. Farklı organik çözücüler kullanılarak yol micellar nanocrystals farklı yapıları için: su-immiscible organik çözücü kloroform uzun tepki süresi ile THF neden solucan benzeri bir su karışan organik çözücü ise küresel micelle şekil yol açar Gelişmiş nanocrystal kapsülleme birlikte Micelle şekli.
Protocol
Representative Results
Discussion
Micellar nanocrystals imalat yöntemi mevcut iş birleştiren tepeden electrospray içinde açıklanan kendinden montajlı aşağıdan yukarıya ve solvent bazlı yapısı kontrol. Bir etkili ve uygun kalite kontrol yöntemi koaksiyel meme ucunda kurulmuş Taylor koni kullanmaktır. Bu denge uygun şekilde oluşturulmuş Taylor koni gösterir çünkü (dengesi) elektrik kuvvet ve yüzey gerilimi, sırayla başarılı mikro-reaktörler (Tekdüzen süper ince damlacıkları) oluşumu gösteren arasında için yakınsa kend…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, minnetle mali destek “Bin genç küresel yetenekleri” ödülü gelen Çin merkezi hükümet, Jiangsu eyalet hükümeti, mühendislik ve uygulamalı start-up fonundan bir “Shuang Chuang” ödülü kabul Bilimler, üniversite Nanjing, Çin, Ödülü “Tian Di” dan vakıf, hibe düşük öncelik akademik Program Geliştirme Fonu, Jiangsu yükseköğretim kurumları (PAPD), Jiangsu Province Doğa Bilimleri fonundan verin.
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). |
References
- 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).
