Génération des solutions évolutives de métal de très haute-Aspect Ratio nanocomposites dans un milieu liquide biologique

L’objectif global de cette procédure est de générer des micro et nanocomposites linéaires, à rapport d’aspect élevé, en utilisant des matériaux de départ contenant du cuivre et de la cystéine. Ceci est accompli en combinant d’abord des nanoparticules de cuivre soniquées ou du sulfate de cuivre avec de la cystine et de l’eau dans un flacon de culture stérile ventilé. La deuxième étape de la synthèse consiste à placer les composants combinés dans le flacon d’un incubateur à 5 % de CO2 à 37 degrés Celsius pendant au moins six heures.

Ensuite, le ballon est inspecté à l’œil nu et par microscopie en lumière blanche Pour déterminer l’étendue de la formation de la structure linéaire, l’étape finale consiste à terminer la synthèse en plaçant le ballon de synthèse dans un réfrigérateur maintenu à quatre degrés Celsius. En fin de compte, la microscopie numérique est utilisée pour caractériser les structures synthétisées. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que la position des électrodes est qu’elles décrivent la synthèse peut être facilement mise à l’échelle sous forme liquide et que le processus se produit dans des conditions physiologiques.

Les implications de cette technique s’étendent à la thérapie ou au diagnostic de maladies telles que le cancer, car les structures synthétisées peuvent être dégradées par les cellules, fournissant potentiellement un moyen d’administrer des médicaments. J’ai eu l’idée de cette méthode pour la première fois lorsque nous menions des expériences sur la toxicité potentielle de différents nanomatériaux. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car les étapes finales de synthèse peuvent être difficiles à apprendre.

Des procédures incorrectes peuvent entraîner des structures agrégées ou aucune structure. Pour effectuer la synthèse d’auto-assemblage à l’aide de nanoparticules de cuivre ou CMP, préparez une solution de nanoparticules de cuivre en pesant au moins deux milligrammes de CMP. Portez des gants jetables pendant cette étape pour éviter tout contact possible des CMP avec la peau.

Placez les nanoparticules dans un flacon en verre stérile vide de 16 millilitres dans le flacon contenant les CMP. Ajoutez de l’eau désionisée stérile dans le volume approprié pour obtenir une solution de deux milligrammes par millilitre et agitez la solution pendant 20 secondes pour assurer la dispersion des nanoparticules avant le début de la synthèse. Ne remplissez pas le flacon à plus de la moitié avec de l’eau car cela inhiberait.

Le mélange par vortex CMP se déposera rapidement au fond du flacon et apparaîtra de couleur foncée. Sonicer la solution CNP pendant 17 minutes à température ambiante pour assurer une dispersion maximale des CMP avant le début de la synthèse. Vérifiez périodiquement pour vous assurer que les CMP se mélangent à cause du fils après un fils réussi Les CMP restent en suspension dans la solution pendant au moins 30 minutes, et la solution sera de couleur foncée.

Pesez 7,29 milligrammes de cystine pour la synthèse. Étant donné que la cystine n’est pas directement soluble dans l’eau, placez la cystine dans un récipient de pesée antistatique jusqu’au récipient de pesée contenant de la cystéine. Ajoutez un volume suffisant d’hydroxyde de sodium stérile d’une molaire pour que la cystine se dissolve complètement et forme une solution de 72,9 milligrammes par millilitre.

Dissoudre complètement la cystéine dans 100 microlitres d’hydroxyde de sodium molaire. Combinez ensuite sept microlitres de cystéine dissoute avec 6 643 microlitres d’eau stérile dans une fiole de synthèse stérile. Placez le flacon avec la solution combinée dans l’incubateur pendant 30 minutes à 37 degrés Celsius avec le capuchon du ballon ventilé pour assurer un mélange efficace.

Ce sera la solution de travail de la cystéine. Suspendez à nouveau la solution CNP de deux milligrammes par millilitre par vortex pendant 30 secondes car les CMP se seront stabilisés après l’étape de sonication pour un volume de synthèse total de sept millilitres. Transférez la solution de travail de cystéine dans un flacon de culture cellulaire de 25 centimètres carrés et ajoutez 350 microlitres de CMP remis en suspension.

Remettez le capuchon sur la fiole et serrez-le de manière à ce qu’il soit bien fixé. Après avoir combiné tous les composants pour la synthèse, mélangez délicatement dans le ballon en remuant quatre à cinq fois. Placez le ballon dans l’incubateur de dioxyde de carbone et aérez le ballon en desserrant le capuchon de manière à ce qu’il y ait des échanges gazeux à l’intérieur et à l’extérieur du ballon.

Pendant la synthèse, laissez la synthèse se dérouler dans l’incubateur pendant environ 24 heures. Lors de la synthèse, on peut observer au microscope et à l’œil nu la formation de composites hautement linéaires. Cette étape est essentielle pour s’assurer que certaines structures se forment et que le processus d’auto-assemblage ne dure pas trop longtemps.

Mettre fin à la synthèse des biocomposites une fois que des structures linéaires sont observées dans le ballon en bouchant hermétiquement le ballon de synthèse, étiqueter le ballon avec les conditions de synthèse, y compris la date utilisée de la synthèse et de l’incubation, l’heure de la synthèse avant la terminaison. Ensuite, conservez le récipient dans un réfrigérateur une fois que les structures générées restent stables sous cette forme pendant au moins un an. Alternativement, pour effectuer la synthèse d’auto-assemblage à l’aide de sulfate de cuivre, remplacez les CMP par du sel de sulfate de cuivre en utilisant la technique stérile, dissolvez au moins deux milligrammes de sulfate de cuivre dans un volume suffisant d’eau désionisée stérile pour faire une solution de deux milligrammes par millilitre.

Les cristaux de sulfate de cuivre entrent facilement en solution à cette concentration, mais vortex le flacon si nécessaire et inspectez-le à l’œil nu pour vous assurer que tous les cristaux sont dissous après la préparation du sulfate de cuivre. Effectuez la synthèse comme nous venons de le démontrer, mais remplacez les CMP par le sulfate de cuivre. Caractériser les biocomposites dérivés des CMP et du sulfate de cuivre par microscopie en lumière blanche et par microscopie électronique pour la caractérisation et l’inspection des biocomposites.

La parasynthèse par microscopie en lumière blanche utilise un microscope inversé. Les composites se déposeront sur la surface inférieure du ballon quelques minutes après la pose du ballon à plat et pourront ensuite être mis au point. Utilisez le réglage du champ clair sur le microscope pour maximiser le contraste entre les biocomposites et les composites en milieu liquide dérivés des CMP et le sulfate de cuivre apparaîtront tous deux de couleur claire à opaque, mais les agrégats CNP n’ayant pas réagi apparaîtront de couleur très foncée.

Utilisez la microscopie à lumière blanche inversée pour évaluer l’efficacité de la synthèse pour une expérience donnée. Par exemple, documenter la présence ou l’absence de CMP non réactifs dans la synthèse. Fioles utilisées pour les biocomposites dérivés de CNP à partir de flacons avec différents paramètres tels que le temps d’incubation ou la durée de sonication.

Les CMP individuels sont trop petits pour être observés au microscope optique, mais les agrégats CNP non réactifs apparaîtront sous la forme d’objets ronds et sombres. Cela contraste avec les composites CNP synthétisés avec succès, qui auront un rapport d’aspect élevé, une forme linéaire et une gamme de longueurs différentes. Évitez d’effectuer une synthèse trop longue avant la terminaison, car cela entraînerait des structures de type oursin très ramifiées qui sont difficiles à disperser dans des structures individuelles une fois formées.

Utilisez également la microscopie à lumière blanche inversée pour évaluer l’efficacité de la synthèse pour une expérience donnée en utilisant du sulfate de cuivre. Étant donné que le sulfate de cuivre passe entièrement en solution, en utilisant ce protocole, la solution apparaîtra moins foncée que la solution issue de la synthèse. Utilisation des CMP.

Documenter la taille et l’étendue des composites de sulfate de cuivre en comparant les flacons avec différentes conditions de synthèse telles que le temps de synthèse avant la terminaison. Pour concentrer d’abord la parasynthèse des biocomposites, ajoutez six millilitres de structures dérivées de CNP ou de structures dérivées de sulfate de cuivre dans un tube de centrifugation de 15 millilitres. Centrifugez pendant 10 minutes à 500 fois G et à température ambiante pour former une pastille pour de plus petits volumes.

Ajoutez 500 microlitres de structures en solution à des tubes de 0,6 millilitre, une centrifugeuse à 2000 fois G et à température ambiante pendant au moins 10 minutes pour former une pastille. Placez les structures dans de l’eau désionisée stérile et laissez soniser pendant au moins 10 minutes pour les remettre en suspension. En utilisant ce processus au fil du temps, les structures deviennent fragmentées et de plus petite longueur moyenne.

Documentez les changements de tailles de composites avec différents temps de sonication à l’aide d’un microscope à lumière blanche inversée et d’un appareil photo numérique, montrant nos résultats représentatifs de la découverte de biocomposites dans des milieux de culture cellulaire sur 82 heures, des dispersions initiales uniformes de CMP agrégés en microstructures. Au fil du temps, les particules sont éliminées et des agrégats plus gros se forment. Enfin, des agrégats plus grands avec des structures linéaires apparaissent formant des structures de type oursin.

La transformation des CMP en biocomposites linéaires est présentée. Les CMP ont été combinés avec de la cystéine et de l’eau à partir de dispersions initiales uniformes de CMP. Les agrégats forment des microstructures après trois heures, les structures intermédiaires se forment après six heures.

Des structures à rapport d’aspect élevé forment la microscopie électronique. La caractérisation des biocomposites synthétisés est montrée : la microscopie électronique à transmission montre que le matériau de départ CNP avec les composites linéaires en formation, les CMP de départ sont ronds, comme le montre la microscopie électronique à balayage ou MEB. Les caractéristiques nano et micro des composites formés à partir de CMP et de cystéine sont montrées par MEB.

Les caractéristiques des composites formés à partir de sulfate de cuivre et de cystéine sont également illustrées par la dispersion d’énergie MEB. L’analyse élémentaire des matériaux de départ et des composants linéaires synthétisés par spectroscopie à rayons X est présentée. Les CMP de démarrage montrent un pic de cuivre proéminent sans soufre.

Les biocomposites issus de CMP et de cystine montrent l’émergence de pics de soufre et de carbone dus à la cystine et au sulfate de cuivre. Le matériau présente des pics pour le cuivre et le soufre. Les biocomposites issus du sulfate de cuivre et de la cystine montrent l’émergence de pics de carbone dus à la cystine Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 12 à 24 heures si elle est correctement réalisée.

Lors de cette tentative, il est important de se rappeler de surveiller la progression de la synthèse à la fois à l’œil nu et au microscope, afin que les structures synthétisées ne deviennent pas trop agrégées. Suite à cette procédure, d’autres méthodes telles que le marquage fluorescent des structures peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires telles que les structures synthétisées se lient aux cellules. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de préparer les réactifs pour la synthèse, de les combiner correctement, de surveiller la progression de la synthèse et de concentrer et modifier les structures après la synthèse.