Procedura wytwarzania biofunkcjonalnych nanowłókien

Ogólnym celem niniejszej procedury jest przygotowanie nanowłókien udekorowanych grupami funkcyjnymi. Najpierw należy zsyntezować kopolimer blokowy z dwóch metoksystyrenu i tlenku etylenu za pomocą polimeryzacji anionowej, a następnie scharakteryzować go za pomocą spektroskopii NMR protonowego. Następnie należy poddać elektroprzędzeniu roztwór funkcjonalnego polimeru i jednościennych nanorurek w celu otrzymania kompozytowego nanowłókna.

Następnie określ charakterystykę napięcia prądu nanowłókien po ich ekspozycji na białko IgE. W rezultacie połączenie ANI i polimeryzacji żyjącej z elektrowprzędzaniem pozwala na wytworzenie nanowłókien dekorowanych grupami funkcyjnymi zdolnymi do wiązania specyficznych białek. W tym podejściu do wytwarzania biofunkcjonalnych nanowłókien, polimeryzacja żyjąca umożliwia łatwą syntezę biofunkcjonalnych polimerów o kontrolowanych masach cząsteczkowych. Ponadto technika elektrowprzędzania pozwala na przygotowanie nanowłókien dekorowanych grupami funkcyjnymi, które mogą specyficznie oddziaływać z białkami.

Metoda ta może dostarczyć cennych informacji w diagnostyce medycznej. Można ją również zastosować w innych systemach, takich jak monitorowanie dowolnej wybranej pojedynczej cząsteczki w środowisku poprzez włączenie funkcjonalnych nanowłókien do odzieży, samochodów i innych przedmiotów. Synteza polimerów wymaga niezwykle rygorystycznych warunków. Ten film pomoże opanować manipulacje niezbędne do syntezy polimeru i jego późniejszego przetworzenia w nanowłókno. Używając benzofenonu jako wskaźnika, odwodnij 200 milliliters tetrahydrofuranu nad sodem metalicznym w suchym gazie azotowym.

Osusz również 10 mililitrów styrenu dimetoksylowego nad wodorkiem wapnia przez 24 godziny. Do reaktora polimeryzacyjnego. Dla tej reakcji przygotuj kąpiel niskotemperaturową utrzymującą temperaturę -78 °C, wykorzystując zawiesinę izopropanolu i ciekłego azotu.

Złożyć zestaw składający się ze sto mililitrowej kolby okrągło-dennej z jedną szyjką i szlifowanym wlotem. W układzie przepływowym reakcji należy umieścić dwa adaptery kontroli przepływu z kurkami oraz jedną prętkę mieszającą z Teflonu. Zastosować azot o ultrawysokiej czystości, aby zapewnić obojętność układu.

Do kolby reakcyjnej do polimeryzacji należy dodać 25 µL THF. Następnie należy dodać dwa mililitry roztworu inicjatora. W kolejnym kroku należy wstrzyknąć cztery mililitry pierwszego monomeru i pozwolić reakcji przebiegać przez 40 minut.

Następnie dodaj jeden mililitr drugiego monomeru w celu przeprowadzenia polimeryzacji w temperaturze pokojowej przez dwa dni; reakcję zakończ za pomocą sześciomolarnego kwasu solnego i metanolu. Aby oczyścić polimer, wytrąć go w heksanach i wysusz w piecu próżniowym, a następnie przystąp do charakterystyki polimeru za pomocą NMR. Umieść odczynniki sprzęgające w kolbie trójszyjnej i susz na linii próżniowej przez cztery godziny.

Następnie do kolby w atmosferze azotu wstrzyknij 10 ml suchego dichlorometanu. Pozostaw mieszaninę do mieszania przez 12 godzin w temperaturze pokojowej.

Przesączyć mieszaninę reakcyjną, aby dwukrotnie odzyskać osad polimeru, przemywając go heksanami oraz metanolem; osad polimeru wysuszyć w suszarce próżniowej w temperaturze 40 °C. Na koniec określić strukturę i funkcjonalność polimeru za pomocą FTIR i HNMR. Rozpuścić 20% funkcjonalnego polimeru w chlorobenzenie.

Następnie należy przygotować dwa roztwory polistyrenu w chlorobenzenie. Polistyren o wyższej masie cząsteczkowej stosuje się w celu zwiększenia splątania łańcuchów polimerowych i uzyskania optymalnej lepkości wymaganej do elektroprzędzenia. Pomieszaj roztwory polimerów, aby uzyskać stosunki polimerów wynoszące jeden do jednego oraz jeden do dwóch.

Następnie do mieszaniny należy dodać 1% jednościennych nanorurek węglowych i mieszać przez noc. Złożyć aparat do elektroprzędzenia, wykorzystując źródło wysokiego napięcia Glassman, wafelek krzemowy, strzykawkę lub pompę strzykawkową, a także lampę do wizualizacji procedury. W miarę postępów prac, pobrać niewielką ilość roztworu polimeru z nanorurkami węglowymi do strzykawki hipodermicznej i zamontować strzykawkę w urządzeniu.

Następnie przymocuj zacisk doprowadzający wysokie napięcie do igły strzykawki. Aby rozpocząć elektroprzędzenie, włącz źródło wysokiego napięcia i ustaw woltomierz na 10 kV. Następnie zacznij powoli naciskać tłok strzykawki.

W zależności od rodzaju polimerów w kompozycie może być wymagane zastosowanie wyższych napięć, zwłaszcza w przypadku, gdy pożądane są nanowłókna o średnicy poniżej 100 nanometrów. Zdejmij wafele krzemowy i wysusz całkowicie w eksyكاته przez noc. Aby uzyskać ogólny obraz nanowłókien, najpierw wykonaj zdjęcie za pomocą mikroskopu optycznego.

Następnie należy wykorzystać skaningowy mikroskop elektronowy, aby zaobserwować szczegóły takie jak morfologia, średnica i średnia wielkość porów. Dalsze obrazowanie za pomocą mikroskopu sił atomowych pozwala na obserwację topografii 3D nanowłókien. Umieść niewielki fragment podłoża krzemowego z nanowłóknami na podkładce tech.

Kapturka z szkiełka nakrywką. Należy dodać 10 µL znakowanego fluorescencyjnie przeciwciała i inkubować przez godzinę, a następnie przemyć trzy razy roztworem P-B-S-B-S-A, delikatnie dozując roztwór na ściankę naczynia MatTek, lekko obracając naczyniem w dłoni, a następnie usuwając bufor pipetą, aby zaobserwować wiązanie z IgE. Włókna są wizualizowane za pomocą mikroskopii konfokalnej.

Typowa stacja sondy używana do wyznaczania początkowych charakterystyk prądowo-napięciowych nanowłókien składa się z mikroskopu lo micro zoomo, uchwytu próżniowego dla mikro-pozycjonerów, multimetru do pomiarów napięcia oraz źródła prądowo-napięciowego (source meter) do podawania niskiego prądu do włókien. Najpierw podłącz dwa mikro-pozycjonery do źródła bardzo niskiego prądu, a następnie zamontuj ramiona sond mikro-pozycjonerów nad matą z włókien po przeciwnych stronach, tak aby końcówki dotykały włókien. Następnie podłącz kolejne dwa mikro-pozycjonery do cyfrowego multimetru.

Zamontuj ramiona sondy pomiędzy dwoma pozostałymi i oprzyj ich końcówki na macie z włókien. Upewnij się, że cztery końcówki są w miarę możliwości w jednej linii. Podaj zmienne wartości natężenia prądu, zazwyczaj w zakresie nanoamperów.

Następnie zmierz spadek napięcia na zewnętrznych końcówkach dla każdej wartości natężenia prądu. Następnie sporządź wykresy zależności napięcia od natężenia prądu i określ typ urządzenia charakteryzowanego przez matę z włókien. W tej metodzie funkcjonalny polimer DNP jest otrzymywany w drodze jonowej polimeryzacji żyjącej.

Wykorzystany w polimeryzacji inicjator funkcjonalny D jest otrzymywany w reakcji przeniesienia elektronu. W procesie tym do inicjatora dodawany jest pierwszy monomer, styren metoksylowy, a następnie drugi monomer, tlenek etylenu. Na koniec żywy polimer jest terminowany za pomocą metanolu.

Struktura polimeru funkcjonalnego została potwierdzona za pomocą spektroskopii FTIR i NMR. Widmo FTIR wykazuje całkowity zanik szerokiego pasma absorpcji grupy oh, co wskazuje na ilościową funkcjonalizację grupą CDNP. Integracja pików w widmie NMR potwierdza, że polimery zostały poddane funkcjonalizacji ilościowej.

Następnie polimery są funkcjonalizowane za pomocą sprzęgania DCC w celu wprowadzenia funkcjonalnych grup DNP do tej maty z przewodzących nanowłókien; specyficzność wiązania polimerów DNP otrzymanych metodą elektroprzędzenia względem przeciwciał IgE wykazano za pomocą fluorescencji. Zazwyczaj obraz nanowłókna wykonany za pomocą mikroskopu sił atomowych pozwala na pomiar wymiarów nanowłókien. Obrazy SEM wskazują, że morfologia tych włókien jest liniowa lub koralikowa.

Ogólnym celem jest przygotowanie włókien o strukturze głównie liniowej. Wykres zależności natężenia prądu od napięcia dla mat nanowłókien wykazuje zachowanie omowe rezystora w przypadku związania antygenu z nanowłóknami. Zmiana rezystancji sugeruje, że funkcjonalizowane włókna mają potencjał do zastosowania jako aktywny komponent w czujnikach do detekcji pojedynczych cząsteczek.

Praca z rozpuszczalnikami takimi jak tetrahydrofuran, dichlorometan, chlorobenzen i dimetylosulfotlenek może być niezwykle niebezpieczna, dlatego należy zachować odpowiednie środki ostrożności. Cały proces można przeprowadzić w ciągu pięciu dni. Obejmuje on syntezę i charakterystykę polimeru oraz wytwarzanie i charakterystykę nanowłókien.

Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać, że polimeryzacja anionowa jest wrażliwa na zanieczyszczenia produktów. Mam nadzieję, że wideo było dla Państwa przydatne i życzę powodzenia w eksperymentach.