Βιοργανικές Νανοδομές

Transcript

1 Βιοργανικές Νανοδομές 08/05/2012 Μαρία Κισσαμιτάκη ΑΜ:306

2 Binbin Jiang, Wei Tao, Xin Lu, Yong Liu, Haibao Jin, Yan Pang, Xiaoy Sun, Deyue Yan, Yongfeng Zhou

3 Εισαγωγή POSS: Το μικρότερο καλά καθορισμένο cage-like νανοσωματίδιο σίλικας με σταθερό και άκαμπτο κυβικό πυρήνα από σίλικα. Είναι υδρόφοβο και λειτουργεί σαν δομικό στοιχείο στην αυτό-διοργάνωση. P(β-CD): Υδρόφιλο πολυμερές που σχηματίζει δακτύλιο.

4 Περιεχόμενα I. Σύνθεση και χαρακτηρισμός AD-POSS II. Σύνθεση και χαρακτηρισμός P(β-CD) III. Συμπλοκοποίηση του AD-POSS με το Ρ(β-CD)και χαρακτηρισμός IV. Αυτοδιοργάνωση σε νανοπορώδες υμένιο V. Κυτταροτοξικότητα και In Vitro κυτταροκαλλιέργεια VI. Εφαρμογές νανοπορώδους υμενίου AD- POSS/P( β -CD)

5 I. Σύνθεση και χαρακτηρισμός AD-POSS

6 Σύνθεση του mono adamantanefunctionalized polyhedral oligomeric silselquioxane (AD-POSS) POSS-NH2 1-Adamantanecarbonyl Chloride Isobutyl

7 Χαρακτηρισμός AD-POSS Χαρακτηρισμός AD-POSS με Η ΝΜR (πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός) Χαρακτηρισμός AD-POSS με FT-IR (φασματοσκοπία υπερύθρου)

8 Mw=1045 g/mol Theoretical Mw=1037 g/mol GPC trace of AD-POSS measured by GPC with a multi-angle laser light scattering detection Χαρακτηρισμός AD-POSS με SEC(GPC) (χρωματογραφία αποκλεισμού μεγεθών)

9 II. Σύνθεση και χαρακτηρισμός P(β-CD)

10 Σύνθεση του poly(β-cyclodextrin oligomer) (P(β-CD))

11 Χαρακτηρισμός του P(β-CD) 1 13 A) Χαρακτηρισμός του P(β-CD) με C NMR B) Χαρακτηρισμός του P(β-CD) με H NMR

12 1 Από το H NMR βρήκαμε τη μοριακή αναλογία του β-cd και του epichlorohydrin(ep) με τη βοήθεια της παρακάτω εξίσωσης : όπου Χ και Υ ο μοριακός αριθμός των β-cd και EP αντίστοιχα Μοριακή αναλογία: (Χ/Υ)=(1/7) Από το χαρακτηρισμό του P(β-CD) με SEC βρίσκουμε: 1. Μέσος αριθμός μοριακού βάρους P(β-CD) : 11,600 g/mol 2. Πολυδιασπορά P(β-CD) : 2.0 Από τον συνδυασμό SEC και μοριακής αναλογίας υπολογίζονται οι μονάδες του β-cd στο P(β-CD) είναι 7 άρα έγινε σύνθεση ολιγομερούς.

13 ΙΙΙ. Συμπλοκοποίηση του AD-POSS με το Ρ(β-CD) και χαρακτηρισμός

14 Σύμπλοκο υποδοχέα-επισκέπτη (host-guest) χρησιμοποιώντας νερό και τολουόλιο σαν διαλύτες Τολουόλιο Καλός διαλύτης για το AD-POSS, καταβυθίζει το Ρ(β-CD) Νερό Καλός διαλύτης για το Ρ(β-CD), καταβυθίζει το AD-POSS

15 Υπερμοριακή (supramolecular) χημεία ή χημεία υποδοχέα-επισκέπτη (host-guest) β-cd AD groups AD-POSS Τα μόρια-υποδοχέας (β-cd) αναγνωρίζουν κάποια άλλα μόρια-επισκέπτες (AD groups) και συναρμόζονται μαζί του σχηματίζοντας ένα σύμπλοκο. Αυτά τα μόρια ονομάζονται υπερμοριακά συστήματα αφού τα μόρια (host-guest) έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά από ένα απλό μίγμα των 2 μορίων στο οποίο δεν υπάρχει αλληλεπίδραση. Παράγοντες δέσμευσης: 1. Μέγεθος της περιοχής κοιλότητας του υποδοχέα 2. Σχήμα της κοιλότητας 3. Αριθμός θέσεων συναρμογής 4. Ο τύπος μορίων που προσαρμόζονται

16 Ανάμειξη διαλύματος AD-POSS και Toluene με Ρ(β-CD) και νερό. Δημιουργία 2 διαφανών φάσεων. Μετά από καλή μίξη των διαλυμάτων η συμπλοκοποίηση συνέβη στη διεπιφάνεια και σχηματίστηκαν υπερμοριακά αμφίφυλα. Αυτοδιοργάνωση των αμφίφυλων στο νερό. Δημιουργία Διαφανής υδατικής φάση με γαλαζωπή απόχρωση αφού κάναμε Dialysis με καθαρό νερό δείχνοντας έτσι τη δημιουργία συσσωματωμάτων.

17 Χαρακτηρισμός μορφολογίας συσσωματωμάτων με SEM, TEM και AFM SEM (a) and TEM (b,d) images and DLS profile (c) of the hollow spheres. The inset in (a) shows the SEM image of some broken particles. The inset in (b) shows the AFM image of the hollow spheres.

18 Εικόνα SEM Τα συσσωματώματα είναι σφαιρικά σωματίδια με κατανομή μεγέθους από nm. Τα σπασμένα σωματίδια υποδεικνύουν ότι οι σφαίρες είναι κενές.

19 Εικόνα ΤEM Τυπική μορφολογία κενών σφαιρών αποτελούμενων από μία εσωτερική κοιλότητα και ένα εξωτερικό παχύ τοίχο περίπου 40 nm. Τo AFM δείχνει πεπλατυσμένες σφαίρες που επιβεβαιώνει ότι έχουμε κενές σφαίρες.

20 DLS Μέση υδροδυναμική διάμετρος Dh~200 nm σε RT.

21 Εικόνα ΤEM Η ενισχυμένη εικόνα ΤΕΜ δείχνει το λεπτότερο τοίχο των κενών σφαιρών που φανερώνει τη διαδικασία του μοριακού πακεταρίσματος μέσα στο τοίχος. Οι μαύρες κουκίδες είναι σωματίδια POSS και οι γκρι περιοχές είναι οι αλυσίδες P(β-CD).

22 Χαρακτηρισμός κολλοειδούς σταθερότητας κενών σφαιρών με DLS Intensity-averaged size distribution of the hollow spheres after keeping in water for different time.

23 ΙV. Αυτοδιοργάνωση σε νανοπορώδες υμένιο

24

25 Χαρακτηρισμός υποστρώματος d) Pure P(β-CD) film on glass e) Nanoporous film on glass Μέγεθος πόρων : nm Χαρακτηρισμός υποστρώματος με AFM (μικροσκοπία ατομικής δύναμης) Χαρακτηρισμός υποστρώματος με CA (γωνία επαφής)

26 Χαρακτηρισμός υποστρώματος με XPS (Φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων με ακτίνες-χ) Atomic concentration (%) of elements (Si, C and O) at different angles of 0, ο ο ο ο ο 10, 20, 30, 40 and 50 ο

27 V. Κυτταροτοξικότητα και In Vitro κυτταροκαλλιέργεια

28 Εκτίμηση κυτταροτοξικότητας Η Βιωσιμότητα μετά από 48 h επώασης είναι πάνω από 80%

29 Πολλαπλασιασμός και εξάπλωση των κυττάρων Evaluation of L929 cell proliferation on AD-POSS/P( β -CD) nanoporous films (b), pure cover glass (c), and pure P( β -CD) film (d) by optical microscopy after 24h of culture.

30 VI.Εφαρμογές νανοπορώδους υμενίου AD-POSS/P( β -CD)

31 Τα υλικά που αναφέρονται εδώ, τα οποία έχουν χαμηλή κυτταροτοξικότητα, καλή βιοσυμβατότητα, και γενικά πλεονεκτικές ιδιότητες που έχει από τα μόρια του POSS, είναι πολλά υποσχόμενα σε βιοϊατρικές εφαρμογές όπως ελεγχόμενη μεταφορά φαρμάκων, κυτταροκαλλιέργεια ή σαν ικριώματα για μηχανική ιστών.

32 Ευχαριστώ για την προσοχή σας!