In-situ fabrication of hybrid polyoxometalate nanoparticles composite films

inorganic-organic hybrid nanoparticles multilayer films were fabricated by extending the method of nucleation and growth of particles in polymer assemblies. The polyelectrolyte matrix was constructed by layer-by-layer self-assembly method. Synthesis of polyoxometalate nanoparticles was achieved by alternately dipping the precursor polyelectrolyte matrix into AgNO3 and H4SiW12O40 aqueous solutions. Repeating the above synthesis process, Ag4SiW12O40 nanoparticles with controllable diameters of 20 to 77 nm were synthesized in the multilayer films in-situ. UV-vis absorption spectra indicate that the nanoparticles grew gradually in the synthesis process. Transmission electron microscopy was used to observe the size and morphology of the nanoparticles.

Enhanced Dispersion of TiO2 Nanoparticles in a TiO2/PEDOT:PSS Hybrid Nanocomposite via Plasma-Liquid Interactions

A facile method to synthesize a TiO2/PEDOT:PSS hybrid nanocomposite material in aqueous solution through direct current (DC) plasma processing at atmospheric pressure and room temperature has been demonstrated. The dispersion of the TiO2 nanoparticles is enhanced and TiO2/polymer hybrid nanoparticles with a distinct core shell structure have been obtained. Increased electrical conductivity was observed for the plasma treated TiO2/PEDOT:PSS nanocomposite. The improvement in nanocomposite properties is due to the enhanced dispersion and stability in liquid polymer of microplasma treated TiO2 nanoparticles. Both plasma induced surface charge and nanoparticle surface termination with specific plasma chemical species are proposed to provide an enhanced barrier to nanoparticle agglomeration and promote nanoparticle-polymer binding.

Heat Dissipation of Hybrid Iron Oxide-Gold Nanoparticles in an Agar Phantom

Hybrid iron oxide-gold nanoparticles (HNPs) have shown potential in cancer therapy as agents for tumour ablation
and thermal switches for targeted drug release. Heat generation occurs by exploitation of the surface plasmon
resonance of the gold coating, which usually occurs at the maximum UV absorption wavelength. However, lasers
at such wavelength are often expensive and highly specialised. Here, we report the heating and monitoring of heat
dissipation of HNPs suspended in agar phantoms using a relatively inexpensive Ng: YAG pulsed 1064 nm laser source.
The particles experience heating of up to 40°C with a total area of heat dissipation up to 132.73 mm2 from the 1 mm
diameter irradiation point after 60 seconds. This work reports the potential and possible drawbacks of these particles
for translation into cancer therapy based on our findings.

Morphology control synthesis of Au-Cu2S metal-semiconductor hybrid nanostructures by modulating reaction constituents

A facile methodology for synthesizing Au-Cu2S hybrid nanoparticles is presented. Au-Cu2S nanoparticles have application in visible light driven photocatalytic degradation of dyes. Detailed microstructural and compositional characterization illustrated that the hybrid nanoparticles are composed of cube shaped Au-Cu solid solution and hemispherical shaped Cu2S phases. Investigation of nanoparticles extracted at different stages of the synthesis process revealed that the mechanism of formation of hybrid nanoparticles involved initial formation of isolated cube shaped pure Au nanoparticles and Cu-thiolate complex. In the subsequent stages, the Au nanoparticles get adsorbed onto the Cu-thiolate complex which is followed by the decomposition of the Cu-thiolate complex to form Au-Cu2S hybrid nanoparticles. This study also illustrates that an optimum concentration of dodecanethiol is required both for achieving size and morphological uniformity of the participating phases and for their attachment to form a hybrid nanoparticle.

DNA-Templated Gold Nanoparticles Formation

The interaction between HAuCl4 and DNA has enabled creation of DNA-templated gold nanoparticles without formation of large nanoparticles. It was found that spheral DNA-HAuCl4 hybrid of 8.7 nm in diameter, flower-like DNA-HAuCl4 hybrid, nanoparticles chains and nanoparticles network of DNA-HAuCl4 hybrid could be obtained by varying the reaction conditions, including DNA concentration and reaction temperature. The intermediate product was investigated by shortening the reaction time of DNA and HAuCl4, and the obtained nanoparticles preserved a small DNA segment, which indicated that the reaction between DNA and HAuCl4 had a process.

A novel urchinlike gold/platinum hybrid nanocatalyst with controlled size

In this paper, we have explored a simple and new strategy to obtain quasimonodisperse Au/Pt hybrid nanoparticles (NPS) with urchinlike morphology and controlled size and Pt shell thickness. Through changing the molar ratios of Au to Pt, the Pt shell thickness of urchinlike Au/Pt hybrid NPs could be easily controlled; through changing the size of Au NPs (the size was easily controlled from similar to 3 to similar to 70 nm via simple heating of HAuCl4-citrate aqueous solution), the size of urchinlike Au/Pt hybrid NPs could be facilely dominated. It should be noted that heating the solution (100 degrees C) was very necessary for obtaining three-dimensional (3D) urchinlike nanostructures while H2PtCl6 was added to gold NPs aqueous solution in the presence of reductant (ascorbic acid). The electrocatalytic oxygen reduction reaction (ORR, a reaction greatly pursued by scientists in view of its important application in fuel cells) and the electron-transfer reaction between hexacyanoferrate(III) ions and thiosulfate ions of urchinlike Au/Pt hybrid NPs were investigated. It is found that the as-prepared urchinlike Au/Pt hybrid NPs exhibited higher catalytic activities than that of similar to Pt NPs with similar size.

Smart magnetic dispersions - from switchable release to well-defined hybrid nanofibers

The synthesis, characterization and application of aqueous dispersions of superparamagnetic/polymer hybrid nanoparticles and capsules is described. Implementation of the superparamagnetic moiety into the polymer matrix enables a response of the nanomaterials towards an external magnetic field. Application of the external field is used for two main purposes: i) As heat generator, when an alternating magnetic field is applied. ii) As structuring agent to self-assemble superparamagnetic nanoparticles in the external field.rnIn the first part, superparamagnetic nanoparticles were used as heat generators in order to achieve a magnetic field induced release of an active compound from nanocontainers. To achieve such a release in remote-controlled fashion, the encapsulation of superparamagnetic nanoparticles into polymer nanocapsules was combined with the integration of a thermolabile compound into the shell of the nanocontainers. The magnetic nanoparticles acted as generators for heat, which decomposed the thermolabile compound. Pores were created in the degrading shell and an active substance was released.rn Additionally, the self-assembly of polymer nanoparticles, which were labeled with a superparamagnetic moiety as structuring agent, could be demonstrated. A combination of a magnetic field induced self-assembly and a sintering of neighboring particles upon an increase in temperature above the glass transition temperature of the polymer was used to form stable architectures. Various structures with tunable periodicity could be obtained ranging from smooth linear nanofibers to zigzag fibers. Besides solely creating linear architectures, the frugal process additionally allowed the creation of arrangements in analogy to more complex polymer architectures: By the introduction of defined junction points, the generation of branched structures and networks was demonstrated. Additionally, by tailoring the interaction of differently sized particles, the preparation of nanoparticle arrangements in statistical or block copolymer fashion was shown. Moreover, a reversible linear assembly and linkage of the nanoparticles was demonstrated following a lock/unlock mechanism. Therefore, the particles were locked in their linear assembly by a stable iron(III) hydroxamato-complex and unlocked by addition of a reducing agent and formation of a less stable iron(II)-complex.Further, in various projects with collaboration partners, nanoparticles and nanocapsules were labeled with a superparamagnetic moiety for their use as contrast agents in magnetic resonance imaging or as magnetically separable dispersions.

High frequency millimetre wave absorbers derived from polymeric nanocomposites

The world has dominated by automation, wireless communication and various electronic equipments, which has led to the most undesirable offshoots like electromagnetic (EM) pollution. The rationale is environmental concern and the necessity to develop EM absorbing materials. This paper reviews the state of the art of designing polymer based nanocomposites containing nanoscopic particles with high electrical conductivity and complex microwave properties for enhanced EM attenuation. Given the brevity of this review article, herein we have summarized the high frequency millimetre wave absorbing properties of polymer nanocomposites consisting of various nanoparticles that either reflect or absorb microwave radiation like electrically conducting carbon nanotubes (CNTs) and graphene nanosheets (GNs), high dielectric constant ceramic nanoparticles that show relaxation loss in the microwave frequency and magnetic metal and ferrite nanoparticles that absorb microwave radiation through natural resonance, eddy current and hysteresis losses. Furthermore, we have stressed the necessity and impact of hybrid nanoparticles consisting of magnetic and dielectric nanoparticles along with conducting inclusions like CNT and GNs in this review. Electromagnetic interference (EMI) theory and necessary criterion for attenuation has been briefly discussed. The emphasis is made on various mechanisms towards EM attenuation controlled by these nanoparticles. Various structures developed using polymer nanocomposites like bulk, foam and layered structures and their effect on EM attenuation has been elaborately discussed. In addition, various covalent/non-covalent modifications on nanoparticles have been juxtaposed in context to EM attenuation. In addition, we have highlighted important facets and direction for enhancing the microwave attenuation. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Carbon Nanotube/Silica Coaxial Nanocable as a Three-Dimensional Support for Loading Diverse Ultra-High-Density Metal Nanostructures: Facile Preparation and Use as Enhanced Materials for Electrochemical Devices and SERS

In this paper, we have reported a very simple strategy (combined sonication with sol-gel techniques) for synthesizing well-defined silica-coated carbon nanotube (CNT) coaxial nanocable without prior CNT functionalization. After functionalization with NH2 group, the CNT/silica coaxial nanocable has been employed as a three-dimensional support for loading ultra-high-density metal or hybrid nanoparticles (NPs) such as gold NPs, Au/Pt hybrid NPs, Pt hollow NPs, and Au/Ag core/shell NPs. Most importantly, it is found that the ultra-high-density Au/Pt NPs supported on coaxial nanocables (UASCN) could be used as enhanced materials for constructing electrochemical devices with high performance. Four model probe molecules (O-2, CH3OH, H2O2, and NH2NH2) have been investigated on UASCN-modified glassy carbon electrode (GCE). It was observed that the present UASCN exhibited high electrocatalytic activity toward diverse molecules and was a promising electrocatalyst for constructing electrochemical devices with high performance. For instance, the detection limit for H2O2 with a signal-to-noise ratio of 3 was found to be 0.3 mu M, which was lower than certain enzyme-based biosensors.

Atmospheric Pressure DC Plasma Processing of TIO2/PEDOT:PSS Nanocomposites

In this work we demonstrate the synthesis of a TiO2/PEDOT:PSS nanocomposite material in aqueous solution through atmospheric pressure direct current (DC) plasma processing at room temperature. The dispersion of the TiO2 nanoparticles is enhanced after microplasma processing, and TiO2/polymer hybrid nanoparticles with a distinct core shell structure have been obtained. We have observed increased TiO2/PEDOT:PSS nanocomposite electrical conductivity due to microplasma processing. The improvement in nanocomposite properties is due to the enhanced dispersion and stability in liquid polymer of microplasma treated TiO2 nanoparticles. Both plasma induced surface charge and nanoparticle surface termination with specific plasma chemical species are thought to provide an enhanced barrier to nanoparticle agglomeration and promote nanoparticle-polymer bonding, which is expected to have a significant benefit in materials processing with inorganic nanoparticles for wide range of applications.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Antimicrobial Particles from Cationic Lipid and Polyelectrolytes

Hybrid nanoparticles from cationic lipid and polymers were prepared and characterized regarding physical properties and antimicrobial activity. Carboxymethylcellulose (CMC) and polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA) were sequentially added to cationic bilayer fragments (BF) prepared from ultrasonic dispersion in water of the synthetic and cationic lipid dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB). Particles thus obtained were characterized by dynamic light-scattering for determination of z-average diameter (Dz) and zeta-potential (zeta). Antimicrobial activity of the DODAB BF/CMC/PDDA particles against Pseudomonas aeruginosa or Staphylococcus aureus was determined by plating and CFU counting over a range of particle compositions. DODAB BF/CMC/PDDA particles exhibited sizes and zeta-potentials strictly dependent on DODAB, CM C, and PDDA concentrations. At 0.1 mM DODAB, 0.1 mg/mL CMC, and 0.1 mg/mL PDDA, small cationic particles with Dz = 100 nm and zeta = 30 mV were obtained. At 0.5 mM DODAB, 0.5 mg/mL CMC and 0.5 mg/mL PDDA, large cationic particles with Dz = 470 nm and zeta= 50 mV were obtained. Both particulates were highly reproducible regarding physical properties and yielded 0% of p. aeruginosa viability (10(7) CFU/mL) at 1 or 2 mu g/mL PDDA dissolved in solution or in form of particles, respectively. 99% of S. aureus cells died at 10 mu g/mL PDDA alone or in small or large DODAB BF/CMC/PDDA particles. The antimicrobial effect was dependent on the amount of positive charge on particles and independent of particle size. A high microbicide potency for PDDA over a range of nanomolar concentrations was disclosed. P. aeruginosa was more sensitive to all cationic assemblies than S. aureus.

Miniemulsionen als räumliche Begrenzungen : Synthese von Polymer-Hydroxylapatit-Nanopartikeln, bio-inspirierten Nanokapseln und Polymer-Einzelkettenpartikeln

In der vorliegenden Arbeit wurden Miniemulsionen als räumliche Begrenzungen für die Synthese von unterschiedlichen funktionellen Materialien mit neuartigen Eigenschaften verwendet. Das erste Themengebiet umfasst die Herstellung von Polymer/Calciumphosphat-Hybridpartikeln und –Hybridkapseln über die templatgesteuerte Mineralisation von Calciumphosphat. Die funktionalisierte Oberfläche von Polymernanopartikeln, welche über die Miniemulsionspolymerisation hergestellt wurden, diente als Templat für die Kristallisation von Calciumphosphat auf den Partikeln. Der Einfluss der funktionellen Carboxylat- und Phosphonat-Oberflächengruppen auf die Komplexierung von Calcium-Ionen sowie die Mineralisation von Calciumphosphat auf der Oberfläche der Nanopartikel wurde mit mehreren Methoden (ionenselektive Elektroden, REM, TEM und XRD) detailliert analysiert. Es wurde herausgefunden, dass die Mineralisation bei verschiedenen pH-Werten zu vollkommen unterschiedlichen Kristallmorphologien (nadel- und plättchenförmige Kristalle) auf der Oberfläche der Partikel führt. Untersuchungen der Mineralisationskinetik zeigten, dass die Morphologie der Hydroxylapatit-Kristalle auf der Partikeloberfläche mit der Änderung der Kristallisationsgeschwindigkeit durch eine sorgfältige Wahl des pH-Wertes gezielt kontrolliert werden kann. Sowohl die Eigenschaften der als Templat verwendeten Polymernanopartikel (z. B. Größe, Form und Funktionalisierung), als auch die Oberflächentopografie der entstandenen Polymer/Calciumphosphat-Hybridpartikel wurden gezielt verändert, um die Eigenschaften der erhaltenen Kompositmaterialien zu steuern. rnEine ähnliche bio-inspirierte Methode wurde zur in situ-Herstellung von organisch/anorganischen Nanokapseln entwickelt. Hierbei wurde die flexible Grenzfläche von flüssigen Miniemulsionströpfchen zur Mineralisation von Calciumphosphat an der Grenzfläche eingesetzt, um Gelatine/Calciumphosphat-Hybridkapseln mit flüssigem Kern herzustellen. Der flüssige Kern der Nanokapseln ermöglicht dabei die Verkapselung unterschiedlicher hydrophiler Substanzen, was in dieser Arbeit durch die erfolgreiche Verkapselung sehr kleiner Hydroxylapatit-Kristalle sowie eines Fluoreszenzfarbstoffes (Rhodamin 6G) demonstriert wurde. Aufgrund der intrinsischen Eigenschaften der Gelatine/Calciumphosphat-Kapseln konnten abhängig vom pH-Wert der Umgebung unterschiedliche Mengen des verkapselten Fluoreszenzfarbstoffes aus den Kapseln freigesetzt werden. Eine mögliche Anwendung der Polymer/Calciumphosphat-Partikel und –Kapseln ist die Implantatbeschichtung, wobei diese als Bindeglied zwischen künstlichem Implantat und natürlichem Knochengewebe dienen. rnIm zweiten Themengebiet dieser Arbeit wurde die Grenzfläche von Nanometer-großen Miniemulsionströpfchen eingesetzt, um einzelne in der dispersen Phase gelöste Polymerketten zu separieren. Nach der Verdampfung des in den Tröpfchen vorhandenen Lösungsmittels wurden stabile Dispersionen sehr kleiner Polymer-Nanopartikel (<10 nm Durchmesser) erhalten, die aus nur wenigen oder einer einzigen Polymerkette bestehen. Die kolloidale Stabilität der Partikel nach der Synthese, gewährleistet durch die Anwesenheit von SDS in der wässrigen Phase der Dispersionen, ist vorteilhaft für die anschließende Charakterisierung der Polymer-Nanopartikel. Die Partikelgröße der Nanopartikel wurde mittels DLS und TEM bestimmt und mit Hilfe der Dichte und des Molekulargewichts der verwendeten Polymere die Anzahl an Polymerketten pro Partikel bestimmt. Wie es für Partikel, die aus nur einer Polymerkette bestehen, erwartet wird, stieg die mittels DLS bestimmte Partikelgröße mit steigendem Molekulargewicht des in der Synthese der Partikel eingesetzten Polymers deutlich an. Die Quantifizierung der Kettenzahl pro Partikel mit Hilfe von Fluoreszenzanisotropie-Messungen ergab, dass Polymer-Einzelkettenpartikel hoher Einheitlichkeit hergestellt wurden. Durch die Verwendung eines Hochdruckhomogenisators zur Herstellung der Einzelkettendispersionen war es möglich, größere Mengen der Einzelkettenpartikel herzustellen, deren Materialeigenschaften zurzeit näher untersucht werden.rn

Synthese von grenzflächenaktiven Monomeren zur Herstellung von funktionalen Metall-Chalkogenid,Polymer-Hybridnanopartikeln

In dieser Arbeit wurde gezeigt, wie oberflächenfunktionalisierte Polystyrolnanopartikel zur Herstellung von Metallchalkogenid/Polymer-Hybridnanopartikeln eingesetzt werden können. Dazu wurden zunächst phosphonsäure- und phosphorsäurefunktionalisierte Surfmere synthetisiert, die anschließend bei der Miniemulsionspolymerisation von Styrol verwendet wurden. Die Surfmere dienten dabei zugleich zur Stabilisierung und als Comonomer. Die oberflächenfunktionalisierten Polystyrolnanopartikel wurden anschließend als Trägerpartikel für die Kristallisation von Metalloxiden eingesetzt. Dabei wurden Metalloxid/Polymer-Hybridnanopartikel mit einer „himbeerartigen“ Morphologie erhalten. Um die vielseitige Modifizierbarkeit der phosphonat- und phosphat¬funktionalisierten Polystyrolpartikel zu demonstrieren, wurden Cer-, Eisen- sowie Zinkoxid auf der Partikeloberfläche kristallisiert. Dazu wurden sowohl wässrige als auch alkoholische Metalloxid-Präkursorlösungen eingesetzt. Die synthetisierten Metall¬oxid/Polymer-Hybridpartikel wurden detailliert mit REM, TEM und PXRD analysiert. Die Untersuchung des Kristallisationsmechanismus hatte erwiesen, dass die komplexierten Metallkationen auf der Partikeloberfläche als Nukleationszentren wirkten und die Zutropfrate des Fällungsreagenz entscheidend für die Oberflächenkristallisation ist. Durch Mischungsexperimente von Metalloxidnanopartikeln und den oberflächen¬funktionalisierten Polymerpartikeln konnte die Hybridpartikelbildung über Hetero¬koagulation ausgeschlossen werden. Außerdem wurde festgestellt, dass die Polarität der funktionellen Gruppe über die Stärke der Komplexierung der Metalloxid-Präkursor bestimmt. Darüber hinaus wurde ein Modell zur Erklärung der kolloidalen Stabilisierung der Metalloxid/Polymer-Hybridsysteme aufgestellt und ein Zusammenhang zwischen dem gemessenen Zeta-Potential und der Oberflächenbedeckung der Polymerpartikel durch Metalloxid gefunden. Mit der Methode der Oberflächenkristallisation konnten frühe Stadien der Nukleation auf der Partikeloberfläche fixiert werden. Weiterhin wurden die individuellen physikalisch-chemischen Eigenschaften der hergestellten Metall¬oxid/Polymer-Hybridnano¬partikel untersucht. Dabei zeigten die CeO2/Polymer-Hybridpartikel eine hohe katalytische Aktivität bezüglich der photokatalytischen Oxidation von Rhodamin B, die als Modellreaktion durchgeführt wurde. Des Weiteren wurde die Magnetisierung der Magnetit/Polymer-Hybridpartikel gemessen. Die Fe3O4-Hybrid¬partikelsysteme wiesen eine vergleichbare Sättigungsmagnetisierung auf. Die Zinkoxid/Polymer-Hybridsysteme zeigten eine starke Lumineszenz im sichtbaren Bereich bei Anregung mit UV-Licht. Die Metalloxid/Polymer-Hybridpartikel, die mit den phosphonat- oder phosphatfunktion¬alisierten Polystyrolpartikeln hergestellt wurden, zeigten keine signifikanten Unterschiede in ihren physikochemischen Eigenschaften. Im Allgemeinen lässt sich schlussfolgern, dass sowohl Phosphonat- als auch Phosphatgruppen gleichermaßen für die Oberflächenkristallisation von Metalloxiden geeignet sind. Die Zink¬oxid/Polymer-Hybridsysteme stellen eine Ausnahme dar. Die Verwendung der phosphonat¬funktionalisierten Polystyrolpartikel führte zur Entstehung einer Zinkhydroxidphase, die neben der Zinkoxidphase gebildet wurde. Aufgrund dessen zeigten die ZnO/RPO3H2-Hybridpartikel eine geringere Lumineszenz im sichtbaren Bereich als die ZnO/RPO4H2-Hybridsysteme.rnDie Erkenntnisse, die bei der Oberflächenkristallisation von Metalloxiden gewonnen wurden, konnten erfolgreich auf Cadmiumsulfid übertragen werden. Dabei konnte Cadmiumsulfid auf der Oberfläche von phosphonatfunktionalisierten Polystyrolpartikeln kristallisiert werden. Mit Hilfe des RPO3H2-Surfmers konnten phosphonatfunktion¬alisierte Polystyrolpartikel mit superparamagnetischem Kern synthetisiert werden, die zur Herstellung von multifunktionalen CdS/Polymer-Hybridpartikeln mit Magnetitkern verwendet wurden. Die Kristallphase und die Oberflächenbedeckung der multi¬funktionalen Hybridsysteme wurden mit den CdS/Polymer-Hybridsystemen ohne magnetischen Kern verglichen. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass in beiden Fällen Cadmiumsulfid in der Greenockit-Modifikation gebildet wurde. Die multifunktionalen CdS/Polymer-Hybridpartikel mit superparamagnetischem Kern konnten sowohl mit einem optischen als auch einem magnetischen Stimulus angeregt werden.rnrn

A novel graphene nanodots inlaid porous gold electrode for electrochemically controlled drug release

A uniform graphene nanodots inlaid porous gold electrode was prepared via ion beam sputtering deposition (IBSD) and mild corrosion chemistry. HRTEM, SEM, AFM and XPS analyses revealed the successful fabrication of graphene nanodots inlaid porous gold electrode. The as-prepared porous electrode was used as π-orbital-rich drug loading platform to fabricate an electrochemically controlled drug release system with high performance. π-orbital-rich drugs with amino mioety, like doxorubicin (DOX) and tetracycline (TC), were loaded into the graphene nanodots inlaid porous gold electrode via non-covalent π-π stacking interaction. The amino groups in DOX and TC can be easily protonated at acidic medium to become positively-charged NH3(+), which allow these drug molecules to be desorbed from the porous electrode surface via electrostatic repulsion when positive potential is applied at the electrode. The drug loading and release experiment indicated that this graphene nanodots inlaid porous gold electrode can be used to conveniently and efficiently control the drug release electrochemically. Not only did our work provide a benign method to electrochemically controlled drug release via electrostatic repulsion process, it also enlighten the promising practical applications of micro electrode as a drug carrier for precisely and efficiently controlled drug release via embedding in the body.