Synthèse et caractérisation de supramoléculaires Colloids

Summary

Un protocole pour la synthèse et la caractérisation de colloïdes enrobés de fractions supramoléculaires est décrit. Ces colloïdes supramoléculaires s’auto-assemblent lors de l’activation des liaisons hydrogène entre les molécules ancrées en surface par la lumière UV.

Abstract

Le contrôle de l’assemblage colloïdal est de la plus haute importance pour le développement de matériaux colloïdaux fonctionnels avec des propriétés structurelles et mécaniques adaptées pour des applications dans la photonique, l’administration de médicaments et la technologie de revêtement. Nous présentons ici une nouvelle famille de blocs de construction colloïdaux, appelés colloïdes supramoléculaires, dont l’auto-assemblage est contrôlé par fonctionnalisation de surface avec une fraction supramoléculaire dérivée du benzène-1,3,5-tricarboxamide (BTA). Ces BTA interagissent par le biais de liaisons hydrogène directionnelles, fortes mais réversibles avec d’autres BTA identiques. Ici, un protocole est présenté qui décrit comment coupler ces BTA aux colloïdes et comment quantifier le nombre de sites de couplage, ce qui détermine la multivalence des colloïdes supramoléculaires. Les mesures de diffusion de la lumière montrent que l’indice de réfraction des colloïdes est presque identique à celui du solvant, ce qui réduit fortement les forces de van der Waals entre les colloïdes. Avant la photo-activation, les colloïdes restent bien dispersés, car les BTA sont équipés d’un groupe photo-labile qui bloque la formation de liaisons hydrogène. La déprotection contrôlée à la lumière UV active les liaisons hydrogène à courte portée entre les BTA, ce qui déclenche l’auto-assemblage colloïdal. L’évolution de l’état dispersé à l’état cluster est surveillée par microscopie confocale. Ces résultats sont quantifiés par l’analyse d’images avec des routines simples à l’aide d’ImageJ et de Matlab. Cette fusion de la chimie supramoléculaire et de la science colloïdale offre une voie directe vers un assemblage colloïdal sensible à la lumière et à la chaleur, codé dans la monocouche greffée en surface.

Introduction

Matières colloïdales mésostructuré trouver une large application dans la science et de la technologie, comme systèmes modèles pour des études fondamentales sur les matériaux atomiques et moléculaires ^1,2, en tant que matériaux photoniques ^3,4, en tant que systèmes de délivrance de médicaments ^5,6, comme revêtements ⁷ et en lithographie pour un motif de surface ^8,9. Depuis colloïdes lyophobiques sont des matériaux métastables qui finissent par agrègent de façon irréversible en raison des omniprésent van der Waals, leur manipulation dans des structures cibles spécifiques est notoirement difficile. De nombreuses str....

Protocol

1. Synthèse de Core-shell particules de silice

Nota: Les particules de silice sont synthétisés selon la procédure suivante, qui est basée sur la méthode Stöber ^24,25.

1. Synthèse des graines de silice fluorescentes
   1. Dissoudre 105 mg (0,27 mmol) d'isothiocyanate de fluorescéine dans 5 ml d'éthanol.
   2. Ajouter 100 ul de (3-aminopropyl) triéthoxysilane (APTES, 0,43 mmol) à la solution précédente.
   3. Sonication de la solution pendant 5 minutes et laisser agir pendant une nuit sous une atmosphère d'argon à la température ambiante tout en agitant. Le complexe APTES un co....

Results

Étant donné que la procédure en deux étapes utilisée pour synthétiser les colloïdes supramoléculaires (Figure 1a), les couples du BTA- dérivés (figure 1b) dans une deuxième étape à la température ambiante et dans des conditions douces de réaction, sa stabilité est assurée.

Figure 1. Schéma de la synthèse des colloïdes .......

Discussion

Quand le cyclohexane, avec un indice de réfraction de 1,426, est utilisé comme solvant pour disperser les BTA-colloïdes, des interactions de van der Waals sont très faibles, puisque les indices de réfraction des colloïdes et le solvant sont à peu près les mêmes. A noter que la concentration des colloïdes fonctionnalisés utilisés pour les expériences SLS dans le cyclohexane est beaucoup plus élevé par rapport aux colloïdes de silice nue dans l'eau. Ceci est nécessaire pour obtenir une dispersion suffisamment forte en.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
APTES	Sigma-Aldrich
FTIC	Sigma-Aldrich
TEOS	Sigma-Aldrich
LUDOX AS-40	Sigma-Aldrich		Particules de silice de 13 nm de rayon
MilliQ	---	---	18.2 M&Omega ; &point moyen ; cm à 25 ° ; C
Éthanol	SolvaChrom		---
Ammoniac (25 % dans l’eau)	Sigma-Aldrich		---
Chloroforme	SolvaChrom		---
Cyclohexane	Sigma-Aldrich		---
Diméthylformamide (DMF)	Sigma-Aldrich		---
Alcool stéarylique	Sigma-Aldrich		---
N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA)	Sigma-Aldrich		---
Benzotriazol-1-yl-oxytripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate (PyBOP)	Sigma-Aldrich		---
Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionate (SPDP)	Sigma-Aldrich		---
Dithiothreitol (DTT)  ;	Sigma-Aldrich		---
NVOC-C11-OH	Synthétisé	---	I. de Feijter, 2014 Matériaux réactifs à partir de constructions supramoléculaires adaptatives, Thèse de doctorat, Université technique d’Eindhoven, Pays-Bas
BTA	Synthétisé	---	I. de Feijter, 2014 Matériaux réactifs à partir de constructions supramoléculaires adaptatives, Thèse de doctorat, Université technique d’Eindhoven, Pays-Bas
Centrifugeuse	Thermo Scientific		Heraeus Megafuge 1.0
Bain à ultrasons	VWR		Nettoyeur à ultrasons
Pompes péristaltiques	Harvard Apparatus		PHD Ultra Seringue Pompe
à seringue Four UV	Luzchem		LZC-a V Réacteur UV équipé d’ampoules 8x8 UVA (&lambda ; max=354  ; nm)
Agitateur-plaque chauffante	Heidolph		MR-Hei Standard   ;
[en-tête]
Diffusion de la lumière	ALV		CGS-3 MD-4 système de goniomètre compact, équipé d’un corrélateur numérique en temps réel Multiple Tau (ALV-7004) et d’un laser à semi-conducteurs (&lambda ;=532 nm, 40 mW)
Spectrophotomètre UV-Vis	Thermo Scientific		NanoDrop 1000 Spectrophotomètre
Microscope confocal	Nikon		Ti Eclipse avec un laser à argon avec &lambda ; excitation=488  ; nm
Entretoises de lames	Sigma-Aldrich		Grace BioLabs Espaceur d’imagerie à joint sécurisé (1 puits, diam. & times ; épaisseur 13 mm & times ; 0,12 mm)
Seringues	BD Plastipak		Seringue de 20 ml
Tube en plastique	SCI	BB31695-PE/5	Oxyde d’éthylène gazeux Tube micromédical stérilisable
Mélangeur vortex pulsé	VWR		Électrique : 120  ; V, 50/60  ; Hz, 150  ; W Plage de vitesse : 500&ndash ; 3 000 tr/min