Инкапсуляция и проницаемость характеристики плазменных Полимеризованные полых частиц

Общая цель данного эксперимента заключается в покрытии наночастиц, нанопорошков или частиц лекарственного вещества плазменным полимером для контроля высвобождения материала ядра. Начните с подготовки наночастиц кремния или нанопорошков хлорида кальция для осаждения, предварительно разрушив любые агломераты. Затем поместите частицы в плазменный реактор и нанесите покрытие на наночастицы путем плазменной полимеризации изопропанола с использованием химического осаждения из газовой фазы с плазменным усилением.

Затем, чтобы определить проницаемость осажденной оболочки, растворите материалы ядра в подходящем растворителе, контролируя концентрацию; полученные результаты показывают проницаемость материала ядра на основе измерений ионной проводимости суспензии покрытых частиц в воде. Идея этого метода была заимствована из литературы по осаждению пленок. Множество работ было посвящено плазменному осаждению тонких пленок на плоских подложках, но не на частицах.

Таким образом, адаптировав метод нанесения покрытия для частиц, мы открываем возможности для создания новых наноматериалов. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, так как некоторые этапы трудно освоить, поскольку они связаны с работой в условиях низкого давления плазмы. Анам Шаван, аспирантка моей лаборатории, сейчас продемонстрирует эту процедуру.

Сначала промойте сухие частицы диоксида кремния чистым этанолом. Оставьте образец в вытяжном шкафу для испарения влаги. Затем просейте частицы через серию металлических сит.

Чтобы разрушить оставшиеся агломераты, перенесите частицы вместе с небольшим магнитным перемешивателем в плазменную зону трубчатого реактора. Теперь установите одно уплотнительное кольцо на конце стеклянной трубки, другое — на конце патрубка, подключенного к насосу, и герметизируйте стеклянный реактор. Установите зажим из нержавеющей стали вокруг F-фланцев и затяните винт зажима вручную.

Заполните ловушку с жидким азотом. Когда поверхность ловушки охладится, добавьте изопропанол в барботер и подключите его к плазменному реактору.

Затем поместите резиновое уплотнительное кольцо вокруг металлической трубки и затяните гайку, чтобы герметично соединить трубку с барботером. Поместите барботер в водяную баню при температуре 34 °C. Включите контроллер потока газа Argonne, включите насос и установите заданное значение 6 SCCM.

Постепенно откройте задвижку, соединяющую стеклянную трубку с насосом. Выполняйте этот шаг осторожно, так как резкое повышение давления может привести к вымыванию частиц потоком. Когда давление достигнет 200 milli, полностью откройте задвижку, поместите магнитную мешалку под стеклянную трубку и установите скорость 100 RPM.

Затем подключите алюминиевое кольцо вокруг трубчатого стеклянного реактора к радиочастотному генератору, а зажим из нержавеющей стали — к заземлению. Включите согласующую цепь. После этого включите линию переменного тока и РЧ-генератор мощности.

Установите мощность 30 watts на весь период процесса. По истечении определенного времени последовательно выключите РЧ-генератор согласующей сети и источник переменного тока. Закройте обратный клапан, затем выключите контроллер потока аргона.

Отсоедините барботер от клапана и постепенно доведите давление в реакторе до атмосферного. Теперь откройте зажим и с помощью металлического шпателя перенесите частицы из трубки в пластиковую чашку. Плавиковая кислота является очень агрессивным коррозионным веществом.

Попадание этого вещества в глаза или на кожу может вызвать необратимые повреждения. Поэтому обязательно используйте защитные очки, лицевой щиток и лабораторный халат. На протяжении всего процесса добавления плавиковой кислоты образец должен находиться в вытяжном шкафу.

Сначала разбавьте 10 мл плавиковой кислоты 10 мл деионизированной воды. Затем добавьте полученный раствор кислоты к частицам с покрытием. Поместите смесь на магнитную мешалку на 24 часа для растворения ядра.

Через один день разбавьте образец 50 миллилитрами деионизированной воды и центрифугируйте. Слейте верхний жидкий слой в пластиковый контейнер, а нижний слой частиц перенесите в пластиковую чашку Петри. Промойте частицы этанолом, высушите на воздухе, перенесите полые частицы в виалу с крышкой и храните образец в эксикаторе.

Наполните стеклянный флакон распылителя с постоянным расходом 1 мМ раствором хлорида калия и закройте его крышкой. Подсоедините шланг со сжатым воздухом к мембранному осушителю, который, в свою очередь, подключен к газовому входу распылителя. Затем закрепите фильтр на выходном шланге для сбора наночастиц хлорида калия.

Постепенно откройте клапан подачи сжатого воздуха к мембранному осушителю. Дайте частицам скапливаться на фильтре в течение пяти часов. Закройте клапан сжатого воздуха.

Осторожно извлеките фильтр и соберите частицы. Поместите образец в эксикатор; равномерно покройте частицы хлорида калия, подготовив вакуумную систему и следуя процессу плазменного осаждения, как показано ранее. В стеклянный флакон к покрытому хлориду калия добавьте 10 milliliters деионизированной воды и перемешайте с помощью магнитной мешалки.

Инкубируйте образец при 25 °C. Поместите электрод кондуктометра в виалу. Регистрируйте показатели проводимости в течение 30 дней.

Этот процесс может быть применен к различным основным материалам, включая оксиды, соли и металлы. На этих изображениях, полученных с помощью просвечивающей электронной микроскопии, видна радиальная однородность пленок; толщина покрытия частиц составляет от 37 nanometers до 200 nanometers в диаметре. Плазмополимеризованная оболочка представляет собой проницаемый барьер, о чем свидетельствует тот факт, что основной материал может быть удален путем травления или растворения после завершения удаления силикасного ядра.

Радиальная однородность и толщина пленок достаточно высоки для целей оценки проницаемости через эти пленки. Сердцевина из хлорида калия позволяет контролировать растворение хлорида калия путем измерения ионной проводимости раствора. В данном эксперименте частицы хлорида калия с покрытием были суспендированы в воде, и за проводимостью раствора наблюдали в течение 30 дней.

Непокрытые частицы хлорида калия в контрольном образце растворились за очень короткое время, примерно за одну минуту. Напротив, покрытый хлорид калия демонстрирует значительно более низкую скорость высвобождения. Профиль высвобождения из покрытых частиц характеризуется начальным резким выбросом, который происходит в течение первого часа, за которым следует гораздо более медленное высвобождение, завершение которого занимает несколько дней в зависимости от толщины пленки.

После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как инкапсулировать наночастицы в покрытия из плазменного полимера с точно контролируемой толщиной; при должном навыке выполнение данной методики занимает около часа. В случае правильного выполнения помните о необходимости осторожного обращения с реактором во избежание утечек давления, которые могут помешать корректной работе плазмы после ее разряда. Мы надеемся, что эта методика откроет новые возможности для исследователей в области материаловедения.

Дальнейшие эксперименты in vivo позволят ответить на дополнительные вопросы, такие как: какой материал и толщина покрытия являются оптимальными для эффективного высвобождения лекарственного средства?