Процедура изготовления нановолокон Биофункциональные

Общая цель данной процедуры заключается в получении нановолокон, декорированных функциональными группами. Сначала синтезируют блок-сополимер метоксистирола и оксида этилена посредством анионной полимеризации и характеризуют его методом протонного ЯМР-спектроскопии. Затем с помощью электроспиннинга из раствора функционального полимера и одностенных нанотрубок создают композитное нановолокно.

Затем определите вольтамперные характеристики нановолокон после их воздействия белком IgE. В конечном итоге сочетание ANI и живой полимеризации с электроспиннингом позволяет создавать нановолокна, декорированные функциональными группами, способными связываться со специфическими белками. В данном подходе к изготовлению биофункциональных нановолокон живая полимеризация обеспечивает простой синтез биофункциональных полимеров с контролируемой молекулярной массой. Далее метод электроспиннинга позволяет получать нановолокна, декорированные функциональными группами, которые могут специфически взаимодействовать с белками.

Данный метод может дать ценную информацию для медицинской диагностики. Его также можно применить в других системах, например, для мониторинга любой выбранной отдельной молекулы в окружающей среде путем внедрения функциональных нановолокон в одежду, автомобили и так далее. Для синтеза Can I Poly требуются крайне строгие условия. Данное видео поможет вам освоить манипуляции, необходимые для синтеза полимера и его последующей переработки в нановолокно. Используя бензофенон в качестве индикатора, дегидратируйте 200 milliliters тетрагидрофурана над металлическим натрием в среде сухого азота.

Также высушите 10 миллилитров 2-метоксистирола над гидридом кальция в течение 24 часов для использования в реакторе полимеризации. Для проведения данной реакции подготовьте охлаждающую баню с температурой -78 °C, используя смесь изопропанола и жидкого азота.

Соберите установку, состоящую из круглодонной одногорлой колбы объемом 100 milliliter со стандартным конусным шлифом, двух адаптеров управления потоком с кранами и одной тефлоновой перемешивающей палочки по всему пути потока реагентов. Для обеспечения инертности системы используйте азот сверхвысокой чистоты.

Добавьте 25 µL THF в колбу для реакции полимеризации. Затем добавьте два миллилитра раствора инициатора. Далее введите четыре миллилитра первого мономера и оставьте реакцию протекать в течение 40 минут.

Теперь добавьте один миллилитр второго мономера для полимеризации при комнатной температуре в течение двух дней, затем остановите полимеризацию с помощью шестимолярной соляной кислоты и метанола. Для очистки полимера осадите его в гексанах и высушите в вакуумном шкафу, после чего приступайте к определению характеристик полимера с помощью ЯМР. Поместите реагенты для сочетания в трехгорлую колбу и высушите на вакуумной линии в течение четырех часов.

Затем введите в колбу под азотом 10 milliliter сухого дихлорэтана. Перемешивайте реакционную смесь в течение 12 часов при комнатной температуре.

Профильтруйте реакционную смесь, дважды промыв полимерный осадок гексанами и метанолом, затем высушите осажденный полимер в вакуумном шкафу при 40 °C. В завершение определите структуру и функциональность полимера с помощью ИК-фурье-спектроскопии и ¹H ЯМР. Растворите 20% функционального полимера в хлорбензоле.

Теперь приготовьте два раствора полистирола в хлорбензоле. Полистирол с более высокой молекулярной массой используется для улучшения переплетения полимерных цепей и получения оптимальной вязкости, необходимой для электроспиннинга. Смешайте полимерные растворы для получения соотношений полимеров один к одному и один к двум.

Затем добавьте в смесь 1% одностенных углеродных нанотрубок и перемешивайте в течение ночи. Соберите установку для электроспиннинга, используя высоковольтный источник питания Glassman, кремниевую подложку, шприц или химический шприцевой насос, а также лампу для визуализации процесса. По мере готовности наберите небольшое количество раствора полимера с одностенными углеродными нанотрубками в гиподермический шприц и установите шприц в держатель.

Теперь прикрепите зажим с высоким напряжением к игле шприца. Чтобы начать процесс электроспиннинга, включите источник высокого напряжения и установите значение на вольтметре на 10 kilovolts. Затем начните плавно нажимать на поршень шприца.

В зависимости от природы полимеров в композите может потребоваться более высокое напряжение, особенно если целью является получение нановолокон размером менее 100 нм. Извлеките кремниевую пластину и полностью высушите ее в эксикаторе в течение ночи. Чтобы оценить общий вид нановолокон, сначала получите изображение с помощью оптического микроскопа.

Затем используйте сканирующий электронный микроскоп для изучения более мелких деталей, таких как морфология, диаметр и средний размер пор. Дальнейшая визуализация с помощью атомно-силового микроскопа позволяет исследовать трехмерную топографию нановолокон. Поместите небольшой фрагмент кремниевой пластины с нановолокнами на подложку Mat Tech.

Накройте покровным стеклом. Добавьте 10 µL флуоресцентно меченного антитела и инкубируйте в течение одного часа; промойте трижды раствором P-B-S-B-S-A, осторожно нанося раствор на стенку чашки MatTek, аккуратно перемешивая содержимое чашки вручную, а затем удаляя буфер пипеткой для наблюдения за связыванием с IgE. Визуализацию волокон проводят с помощью конфокальной микроскопии.

Типичная зондовая станция, используемая для определения исходных вольтамперных характеристик нановолокон, состоит из микроскопа ABOs и lo micro zoomo, вакуумного предметного столика для микропозиционеров, мультиметра для измерения напряжения и источника-измерителя для подачи малых токов на волокна. Сначала подключите два микропозиционера к источнику очень малого тока и установите зонды микропозиционеров над матом из волокон с противоположных сторон так, чтобы их кончики касались волокон. Затем подключите еще два микропозиционера к цифровому мультиметру.

Установите плечи зонда между двумя другими и опустите наконечники на волокнистый мат. Убедитесь, что четыре наконечника расположены максимально коллинеарно. Подавайте ток различной силы, обычно в диапазоне наноампер.

Теперь измерьте падение напряжения на внешних контактах для каждого значения подаваемого тока. Затем постройте вольтамперные характеристики и определите тип устройства, которое представляет собой волокнистый мат. В данном методе функциональный полимер DNP синтезируют методом ионной живой полимеризации.

Функциональный инициатор D, используемый в полимеризации, получают с помощью реакции переноса электрона. В процессе к инициатору добавляют первый мономер — два метоксистирола, а затем второй мономер — оксид этилена. В завершение реакцию живой полимеризации останавливают добавлением метанола.

Структура функционального полимера подтверждается методами ИК-фурье-спектроскопии и ЯМР-спектроскопии. ИК-фурье-спектр демонстрирует полное исчезновение широкой полосы поглощения группы OH, что указывает на количественную функционализацию группой CDNP. Интегрирование пиков в ЯМР-спектре подтверждает количественную функционализацию полимеров.

Затем полимеры функционализируют с помощью DCC-сшивки для включения функциональных фрагментов DNP в этот слой проводящих нановолокон; специфичность связывания электроспиннинговых DNP-полимеров с антителами IgE подтверждают с помощью флуоресценции. Обычно размеры нановолокон определяют по изображению, полученному с помощью атомно-силового микроскопа. Снимки СЭМ показывают, что данные волокна имеют линейную и бусинообразную морфологию.

Общая цель состоит в подготовке преимущественно линейных волокон. График зависимости тока от напряжения для матов из нановолокон демонстрирует омическое поведение резистора при связывании антигена с нановолокнами. Изменение сопротивления указывает на то, что функционализированные волокна могут быть применены в качестве активного компонента в сенсорах для детектирования единичных молекул.

Работа с такими растворителями, как тетрагидрофуран, дихлорметан, хлорбензол и диметилсульфоксид, может быть крайне опасной, поэтому необходимо принять соответствующие меры предосторожности. Данный подход может быть реализован за пять дней, что включает синтез и характеристику полимера, а также изготовление и характеристику нановолокон.

При выполнении данной процедуры важно помнить, что анионная полимеризация чувствительна к примесям в продуктах. Надеюсь, вам понравилось видео, и желаю успехов в экспериментах.