トリプレット融合アップコンバージョンナノカプセル合成

1. 大規模アップコンバージョンナノカプセル合成 赤色照明下で不活性雰囲気のグローブボックス( 材料表を参照)で、室温(~22°C)で99%オレイン酸中の増感剤(PdTPTBP)および消滅剤(TIPS-アントラセン)( 材料表を参照)の飽和溶液を調製する。2 mLのオレイン酸を20 mgのPdTPTBPに攪拌子付きのバイアルに加えます。次に、周囲光から保護するためにバイアルをホイルで覆います。2mLのオレイン酸を25mgのTIPS-アントラセンに攪拌子でバイアルに加える。 混合物を600rpmで少なくとも4時間攪拌してから、0.45μmのPTFEシリンジフィルターでろ過します。各溶液には、ろ過によって除去される未溶解の固体が目に見えてある必要があり、各溶液が飽和していることを示します。 シリンジを用いて、濾過したTIPS-アントラセン溶液0.7 mL、濾過したPdTPTBP溶液0.35 mL、オレイン酸0.7 mLを混合し、アップコンバージョン材ストック溶液1.75 mLを調製した。注:ナノカプセルに使用されるアップコンバージョン溶液は、体積でTIPS-アントラセン対PdTPTBP、オレイン酸の比率が2:1:2です。 4 gの10K MPEGシランを清潔な20 mLバイアルに計量し、合成中に使用できるようにします。これはグローブボックスの内側または外側で行うことができます。この材料をグローブボックスの外側で測定する場合は、グローブボックスに入れる前に、バイアルの蓋をシーリングフィルムまたは電気テープで固定してください。 セプタムで密封した250 mLの三角フラスコで、200 mLの超高純度脱イオン水を氷浴中で少なくとも1時間冷やして~5°Cにします。通常、これには数時間かかります。 少なくとも6枚のシーリングフィルムを使用してセプタムをフラスコに固定します。これは、フラスコがグローブボックス前室で真空下にあるときにセプタムが固定されたままになるようにするためです。 ナノカプセルを準備する直前に、冷水をグローブボックスに持ち込みます。前室圧力計の測定に基づいて20%の真空を引くことにより、水を持ち込むときに控え室の軽い真空を引くだけです。 水をグローブボックスに持ち込んだ後、すぐにグローブボックスのパージ機能をオンにして、カラムをバイパスします。これにより、軽い真空下で水を持ち込むときに導入される酸素が除去され、カラムの寿命が延びます。合成が完了し、すべての廃棄物がグローブボックスから取り除かれるまで、パージを続けます。 (3-アミノプロピル)トリエトキシシラン(APTES)やオルトケイ酸テトラエチルを分注するための注射器や針など、すべての化学薬品と消耗品がすぐに使用できる状態になっていることを確認してください。10K MPEGシランが手の届くところにあることを確認してください。クリーニングには、ナイロンクロスを用意しておくと便利です。 ブレンダーを接続します( 材料表を参照)。電気ソケットをプラスチックのビンまたはナイロン布で覆います。このバリアにより、予期しないブレンダーの漏れが発生した場合の保護が可能になります。ブレンダーの電源がオフになっていることを確認してください。 ブレンダーに水を慎重に注ぎます。1.45 mLのアップコンバージョン材料ストック溶液(ステップ1.1.3で調製)をシリンジで1回に分けてブレンダー内の水の中央に加えます。 蓋を取り付け、予期しない漏れが発生した場合に備えてナイロンワイプで覆います。小さな漏れを防ぐために、ブレンダーの蓋を持ちながら、最高速度(22,600 rpm)で正確に60秒間ブレンドします。 ブレンダーの電源を切り、邪魔にならないように動かして、十分な作業スペースを確保します。 エマルジョンを500 mLの丸底フラスコに移します。フラスコをクランプで攪拌プレートに固定します。エマルジョンを卵形の攪拌子で1200rpmで激しく混合します( 材料の表を参照)。 シリンジを使用して、0.75 mLのAPTESをエマルジョンに加え、ミセルの透明な溶液を生成します。 カプセルの凝集を防ぐために、10K MPEGシランを4 g添加します。必要に応じてフラスコを振って、フラスコが分散されていることを確認します。1200rpmで約10分間攪拌します。 この間に、ブレンダーと蓋をナイロン布で乾かします。トングを使用して、鋭いブレンダーブレードから手を遠ざけます。 10分経過後、20mLシリンジを用いて15mLのオルトケイ酸テトラエチルを1部加える。20 mLシリンジを使用して、オルトケイ酸テトラエチルを15 mLずつ加え、合計30 mLにします。フラスコにセプタムを貼り付け、1200rpmで30分間攪拌します。 フラスコと廃棄物をグローブボックスから取り出し、グローブボックスのパージをオフにします。 フラスコを、オイルバスやアルミニウム加熱ブロックなどの発熱体を備えた攪拌プレートに貼り付けます。フラスコをシュレンクラインに接続し、反応が窒素やアルゴンなどの不活性ガス下で一定の圧力に保持されるようにします。 反応物を65°Cで1200rpmの速度で40時間攪拌し、加熱する。 40時間後、反応物をシュレンクラインから切り離し、4gの10K MPEGシランを添加します。反応をシュレンクラインに再接続します。反応物を65°C、1200rpmで8時間攪拌・加熱する。 8時間後、火を止め、1200rpmで攪拌しながら反応液を室温まで冷却します。 反応が冷えたら、反応を遠沈管に移します。50 mLの遠沈管を保持する遠心分離機( 材料の表を参照)の場合は、10本の遠沈管間で反応を均等に分割します。 0.5 Lの遠沈管を保持する遠心分離機の場合、反応を2つの遠沈管に均等に分割します。 懸濁液を8670 x g で20〜22°Cの温度で1時間遠心分離します。 ペレットを廃棄し、ナノカプセルを含む上清を保持する。 上清を8670 x g で20〜22°Cで14〜16時間遠心分離します。 上清を捨て、アップコンバージョンナノカプセルを含むペレットを回収する。ピペットを使用して、ナノカプセルペレットの上面を超高純度脱イオン水(2 x 10 mL)で注意深くすすぎます。これは、ペレットが遠心管から外れないように、低流量で実施する必要があります。 ナノカプセルペーストをスパチュラで2つまたは3つの別々の20 mLシンチレーションバイアルに移し、すぐにバイアルをグローブボックスに持ち込みます。約7〜10gのナノカプセルペーストを回収する必要があります。注:さらなる使用のために、ナノカプセルは、合成から48時間以内に、3D印刷用のモノマーまたは脱酸素化された超高純度脱イオン水などの溶媒に分散することが推奨される。ナノカプセルペーストから水が蒸発し、48時間後にナノカプセルが使用できなくなります。 走査型電子顕微鏡(SEM)、動的光散乱(DLS)、およびアップコンバージョンフォトルミネッセンスを実行して、ナノカプセル調製の特性評価を行います。 2. 小規模アップコンバージョンナノカプセル合成 ステップ1.1の説明に従って増感剤と消滅剤の原液を調製する。アップコンバージョンナノカプセルの製造に使用する溶液の量を、ステップ1.1で説明した1.75 mLではなく250 μLにスケールダウンします。100 μLのろ過されたTIPS-溶液を50 μLのろ過されたPdTPTBP溶液および100 μLのオレイン酸と混合します。 シュレンクラインを使用して、40 mLシンチレーションバイアル( 材料表を参照)に20 mLの超高純度脱イオン水を窒素やアルゴンなどの不活性ガスで激しくスパージします。バイアルをグローブボックスに入れる前に、電気テープまたはシーリングフィルムで蓋を貼り付けてください。注意: 一度に複数の小規模サンプルを作成する場合は、清潔で未使用のブレンダーピッチャーを使用して、セクション1で概説したように200mLの冷水をブレンドすることにより、大量の水を十分に脱気できます。シュレンクラインで不活性ガスで水を散布することは、20mLを超える容量では効果がありません。 400 mgの10K MPEGシランを測定して、合成中にクリーンな10 mLバイアルで使用できるようにします。これはグローブボックスの内側または外側で行うことができます。これがグローブボックスの外側で測定される場合は、グローブボックスに持ち込む前に、バイアルの蓋をシーリングフィルムまたは電気テープで固定してください。 散布した水をグローブボックスに持ち込み、すぐにグローブボックスのパージ機能をオンにしてカラムをバイパスします。これにより、軽い真空下で水を持ち込むときに導入された酸素が泡立てられ、カラムの寿命が延びます。合成が完了し、すべての廃棄物がグローブボックスから取り除かれるまで、パージはオンのままである必要があります。 すべての化学薬品と消耗品(5 mLシリンジとチップ付きマイクロピペット)が使用できる状態になっていることを確認してください。シリンジを使用して、ボトルから1 mLの(3-アミノプロピル)トリエトキシシランを取り出し、後で使用するために清潔でラベル付けされた20 mLバイアルに分注します。 シリンジを使用して、5 mLのオルトケイ酸テトラエチルを取り除き、後で使用するために清潔でラベル付けされた20 mLバイアルに分注します。 10K MPEGシランがグローブボックス内の手の届くところにあることを確認してください。 クリーニングには、予備のナイロンクロスを用意しておくと便利です。 ボルテックスミキサーを接続し( 材料表を参照)、速度を最高設定(3200 rpm)に設定します。 マイクロピペットを使用して、145 μLの増感剤/消滅剤ストック溶液を水(20 mL)のバイアルに加えます。電気テープまたはシーリングフィルムで蓋を貼り付けます。 溶液をボルテックスミキサーの最高速度(3200 rpm)で7分間ボルテックスし、大規模合成と同様のナノ液滴形成を確実にします。バイアルをベースに近づけ、ボルテックス中はバイアルの蓋を握らないでください。 バイアルを攪拌プレートに貼り付けます。八角形の攪拌子で1200rpmでエマルジョンを攪拌します( 材料の表を参照)。 マイクロピペットを使用して、75 μLのAPTESを添加し、ミセルの透明な溶液を生成します。 透明な溶液を生成した後、すぐに400 mgの10K MPEGシランを追加します。蓋を取り付け、バイアルを振って反応を効率的に混合します。バイアルを攪拌プレートに戻す。 シリンジを使用して、反応を1200rpmで攪拌しながら、オルトケイ酸テトラエチル3 mLを順番に添加します。蓋を取り付け、バイアルを振って反応を効率的に混合します。グローブボックスから取り出されるまで、1200rpmで反応を攪拌します。 バイアルを電気テープまたはシーリングフィルムで密封し、グローブボックスからバイアルを取り出します。 オイルバスまたはアルミニウム加熱ブロックを使用して溶液を65°Cで加熱します。反応液を1200rpmで40時間撹拌する。 40時間後、400 mgの10K MPEGシランを加えます。バイアルを電気テープまたはシーリングフィルムで再シールします。反応液を1200rpmで8時間撹拌する。 1200rpmで攪拌しながら反応液を室温まで冷却する。反応が冷えたら、反応混合物を1本の50 mL遠沈管に混ぜ合わせます。 懸濁液を8670 x g で20〜22°Cの温度で1時間遠心分離します。 ペレットを廃棄し、ナノカプセルを含む上清を保持する。 上清を8670 x g で20〜22°Cで14〜16時間遠心分離します。 上清を廃棄し、アップコンバージョンナノカプセルを含むペレットを保持する。ピペットを使用して、ナノカプセルペレットの上面を2 x 1 mLの超高純度脱イオン水で注意深くすすぎます。これは、ペレットが遠心管から外れないように、低流量で実施する必要があります。 ナノカプセルペーストをスパチュラで20 mLシンチレーションバイアルに移し、バイアルをすぐにグローブボックスに持ち込みます。約700〜1000 mgのナノカプセルペーストを回収する必要があります。注:さらに使用する場合は、ナノカプセルを3D印刷用のモノマーや脱酸素化された超高純度脱イオン水などの溶媒に48時間以内に分散させることをお勧めします。水はナノカプセルペーストから蒸発し、48時間後にナノカプセルを使用できなくなります。