Introduction

Kriittisen mikkelikonsentraation (CMC) määritykseen vaikuttavia tekijöitä on pinta-aktiivisten aineiden tärkeä parametri, jolla on laajoja sovelluksia . Pinta-aktiivisten aineiden CMC-arvot eivät liity ainoastaan niiden molekyylirakenteisiin, vaan ne ovat myös herkkiä ympäristöille ja liittyvät toimittajiin . Siksi niiden CMC-arvot on mitattava niiden käytännön sovelluksissa ja tutkimuksessa . Nykyisistä CMC:n määritysmenetelmistä orgaanisten koettimien fluoresoivaan muutokseen perustuva fluoresenssimenetelmä herättää suurta huomiota suuren herkkyytensä ja nopean vasteensa vuoksi. Fluoresenssimuutokset ovat kuitenkin yleensä näkymättömiä tai eivät ole teräviä CMC:n suhteen, joten on valmistettava sarja näytteitä, jotka sisältävät eri pitoisuuksia pinta-aktiivista ainetta ja tietyn määrän koetinta, ja mitattava ne fluorospektrofotometrillä. Näytteiden valmistamiseen on kaksi yleistä menetelmää (menetelmät I ja II). Jos fluoresenssimuutokset ovat hyvin jyrkkiä ja näkyviä CMC:n kohdalla, CMC-arvot voidaan havaita suoraan. Vuonna 2011 kehitimme tehokkaan viisikomponenttisen reaktion uudenlaisen sarjan C6-substituoimattomien tetrahydropyrimidiinien (THP) synteesiin, joilla on voimakkaat aggregaatioindusoidun emission (AIE) ominaisuudet, eli ei emissiota liuoksessa mutta voimakasta fluoresenssia aggregaateissa. Tangin ryhmän löytämä ja nimeämä AIE-ominaisuus ratkaisee perinteisten fluorofoorien hankalan aggregaation aiheuttaman sammutusongelman ja on osoittanut suuria etuja laajoilla aloilla, kuten AIEgeenejä sisältävissä kopolymeereissä ja niiden sovelluksissa. THP:n ominaisuudet – ei lainkaan emissiota pinta-aktiivisissa miselleissä, mutta voimakas AIE laimeissa pinta-aktiivisissa liuoksissa – antavat meille mahdollisuuden kehittää niitä ainutlaatuisina herkkinä ja näkyvinä fluoresenssikytkentä-luotaimina (voimakkain fluoresenssi CMC:n kohdalla) CMC:n luotaimina (raportoidut fluoresenssin voimakkuuden muutokseen perustuvat CMC-luotaimet osoittavat fluoresenssikytkentä-luotaimen muutosta CMC:n kohdalla, toisin sanoen heikointa fluoresenssia CMC:n kohdalla). Hiljattain havaitsimme, että yhtä THP:tä voitaisiin käyttää erinomaisena indikaattorina CMC:n titrauksessa, ja toteutimme ensimmäistä kertaa yksinkertaisen, näytettä ja aikaa säästävän CMC:n titrauksen erilaisille pinta-aktiivisille aineille.

Kehittäessämme erittäin herkkiä fluoresenssisignaalisondeja (THP:t) CMC:n määritykseen havaitsimme, että menetelmät I ja II eivät soveltuneet THP:ille, joiden ominaisuuksiin kuuluu aggregaation aiheuttama emissio (AIE) laimeissa pinta-aktiivisten aineiden liuoksissa ja ei emissiota pinta-aktiivisten aineiden miselleissä, ja kehitimme uuden menetelmän (menetelmä III) . Menetelmä III ei sovellu ainoastaan THP:ille, vaan sen etuna on myös se, että se vähentää toimintamenettelyjä ja virheitä, koska mikromäärän väriainetta ei tarvitse lisätä kuhunkin näytteeseen. Mietimme, soveltuuko menetelmä III myös muille CMC-koettimille, joilla ei ole AIE-ominaisuuksia. Koska pyreeni on käytetyin fluoresoiva koetin CMC:n määrittämiseen, valmistimme näytteet menetelmillä I-III ja tutkimme yksityiskohtaisesti tekijöitä, jotka vaikuttavat CMC:n määrittämiseen käyttämällä pyreeniä koettimena. CMC:n määritys käyttämällä pyreeniä koettimena perustuu pinta-aktiivisen aineen pitoisuuden ja sen fluoresenssin intensiteettien suhteen (IFIII/IFI) lineaariseen suhteeseen piikeissä I ja III. Yllättäen havaitsimme, että pyreenin IFIII/IFI-arvo pinta-aktiivisissa liuoksissa on epätavallisen herkkä mittausolosuhteiden muuttuvalle jännitysvalon energialle. Lisäksi havaitsimme, että joillakin eri toimittajilta peräisin olevilla pinta-aktiivisilla aineilla ei ollut ainoastaan erilaisia CMC-arvoja, vaan ne johtivat myös merkittävästi erilaisiin IFIII/IFI-arvoihin pinta-aktiivisissa liuoksissa, mitä voidaan käyttää hyvin yksinkertaisena ja käyttökelpoisena menetelmänä erottaa toisistaan sama pinta-aktiivinen aine, jolla on erilaiset CMC-arvot.

Kokeellinen osio

2.1. Kokeellinen osio

2.1. Kokeellinen osio

2.1. Materiaalit ja välineet

Kaikki tässä työssä käytetyt kemikaalit saatiin kaupallisilta toimittajilta ja niitä käytettiin ilman lisäpuhdistusta. Pinta-aktiivinen aine CHAPS ostettiin Energy Chemicalilta; natriumdodekyylisulfaatti (SDS) ostettiin Guangzhou Weijia Technology Co., Ltd:ltä, SERVA Electrophoresis GmbH:lta ja Shanghai Meryer Chemical Technology Co:lta, Ltd; tetrimoniumbromidia (CTAB) ostettiin Tianjin Damao Chemical Reagent Factoryltä ja Aladdinilta; Triton X-100 ostettiin Aladdinilta; ja BS-12 ostettiin Shanghai Shengxuan Biology Chemical Co., Ltd:ltä (näiden pinta-aktiivisten aineiden molekyylirakenteet löytyvät sähköisestä lisämateriaalista). Kaikki mittaukset tehtiin 25 ± 1 °C:ssa. Vesi puhdistettiin deionisoimalla ja suodatettiin Millipore-puhdistimella niin, että resistiivisyys oli yli 18 MΩ cm-1. Heräte- ja emissiospektrit määritettiin FluoroMax-4-spektrofluorofotometrillä (huomauttamaton, emittoitu 373 nm:ssä ja herätetty 334 nm:ssä, heräte- ja emissiohalkaisijan leveydet: 2 ja 2 nm tai 3 ja 3 nm, ja näytteet määritettiin välittömästi valmistuksen jälkeen)

2.2. Pyreenin etanolivarastoliuoksen valmistaminen (0,5 mM)

100 ml:n mittapulloon lisättiin noin 10,1 mg pyreeniä (Mr = 202,3) ja noin 80 ml etanolia, ravistettiin hyvin liukenemisen aikaansaamiseksi ja sitten pullo täytettiin merkkiin asti etanolilla.

2.3. Näytteiden valmistaminen menetelmällä I

Tiety määrä pinta-aktiivisen aineen kantaliuosta ja pyreenin kantaliuosta lisättiin 100 ml:n mittapulloon, ravistettiin hyvin ja säilytettiin vähintään 30 minuuttia ennen kuin pullo täytettiin merkkiin asti vedellä, jotta saatiin valmistettua konsentroitua pinta-aktiivisen aineen liuosta (noin 2CMC), jossa oli tietty pitoisuus pyreeniä (0,2-1 µM). Sitten eri tilavuudet väkevää pinta-aktiivista liuosta lisättiin eri 5 ml:n mittapulloihin, jotka täytettiin merkkiin asti vedellä, joka sisälsi saman pitoisuuden pyreeniä kuin väkevässä pinta-aktiivisessa liuoksessa

2.4. Näytteiden valmistaminen menetelmällä II

Pinta-aktiivisen aineen kantaliuosten eri tilavuudet ja 2 ml pyreenillä kyllästettyä vesiliuosta lisättiin eri 5 ml:n mittapulloihin, ravistettiin hyvin ja säilytettiin vähintään 30 minuuttia ennen kuin nämä pullot täytettiin merkkiin asti vedellä.

2.5. Näytteiden valmistaminen menetelmällä III

Menetelmä III on raportoitu aiemmassa työssämme . Yleensä valmistettiin ensin väkevä pinta-aktiivinen liuos (noin 2CMC), jossa oli tietty pitoisuus pyreeniä (0,5-1,5 µM), kuten menetelmässä I. Sitten eri tilavuudet väkevää pinta-aktiivista liuosta, joka sisälsi tietyn määrän pyreeniä, lisättiin eri 5 ml:n mittapulloihin täyttämällä nämä pullot merkkiin asti vedellä.

Tulokset ja keskustelu

3.1 . Natriumdodekyylisulfaatin kriittisen mikkelikonsentraation määritykseen vaikuttavia tekijöitä käyttäen pyreneeniä koettimena ja näytteenvalmistusmenetelmää I

Pyreneeniä koettimena käyttävän CMC:n määritykseen vaikuttavien tekijöiden tutkimiseksi määritettiin yleisesti käytetyn anionisen pinta-aktiivisen aineen SDS:n CMC-arvo erilaisissa olosuhteissa ja valmistettiin näytteet yleisesti käytetyllä menetelmällä I eli konsentroitua SDS-liuosta (10 mM), joka sisälsi määrätyn määrän pyreneeniä (0,0 mM).5 µM) laimennettiin eri pitoisuuksiin SDS-liuoksia vedellä, joka sisälsi 0,5 µM pyreeniä. Näytteen säilytysajan vaikutuksen tutkimiseksi valmistetut näytteet mitattiin fluorospektrometrillä heti, 0,5 tuntia ja 24 tuntia. Kokeelliset tulokset osoittavat, että näytteen säilytysaika ei vaikuta pyreenin heräte- ja emissiospektriin (kuva 1a-c), ja SDS:n määritetty CMC-keskiarvo ja standardipoikkeama on 6,53 ± 0,12 mM. Standardipoikkeama on paljon pienempi kuin raportoitu ±0,4 mM käyttäen pyreeniä koettimena. Kuvassa 1d on kaksi leikkauspistettä. Ensimmäinen leikkauspiste pikemminkin kuin toinen leikkauspiste vastaa CMC-arvoa. Tämä johtuu siitä, että SDS-konsentraation kasvaessa CMC:n alapuolella SDS on monomeereissä; CMC:n kohdalla SDS:n konsentraatio monomeereissä saavuttaa maksimipitoisuuden ja mikkelit alkavat muodostua; samaan aikaan SDS-konsentraation kasvaessa CMC:n alapuolella IFIII/IFI-arvo nousee tasaisesti SDS-monomeerien vaikutuksesta; CMC:n kohdalta toiselle leikkauspisteelle IFIII/IFI-arvo nousee jyrkästi pyreneen nopean siirtymisen vuoksi liuoksesta mikkeliin; toisesta leikkauspisteestä alkaen IFIII/IFI-arvo kasvaa jälleen tasaisesti, koska pyreenin pitoisuudet SDS-mikello- ja liuosfaasissa ovat tasapainossa ja siten pyreeni siirtyy hitaasti liuoksesta mikelleihin; kun SDS:n konsentraatio on yli 9 mM, IFIII/IFI-arvo pysyy melkein samana, koska pyreenin konsentraatio liuoksessa on hyvin pieni ja liuoksesta mikelleihin siirtyvän pyreenin määrä on liian pieni aiheuttaakseen muutosta IFIII/IFI-arvossa.

Kuva 1.

Kuva 1. Näytteen pitoajan vaikutus SDS:n CMC-määritykseen. (a-c) Pyreenin (0,5 µM) heräte- (vasemmalla) ja emissiospektrit (oikealla) SDS-liuoksissa, joiden eri konsentraatioita (4 -10 mM) säilytettiin 0, 0,5 ja 24 tuntia; (d) SDS-konsentraation ja (a-c)-kohtien (a-c) pyreenin IFIII/IFI-arvon välinen suhde.

Koska näytteen säilytysaika ei vaikuta CMC-määritykseen, menetelmällä I valmistetut näytteet mitattiin välittömästi, jotta voitiin tutkia muita tekijöitä, jotka vaikuttavat SDS:n CMC-määritykseen käyttämällä koettimena pyreeniä. Tutkimus pyreenin pitoisuuden (cpyr) vaikutuksesta on esitetty kuvassa 2a ja sähköisen lisämateriaalin kuvassa S1. Kokeelliset tulokset osoittavat, että kun cpyr on 0,2, 0,5 ja 1,0 µM (rajoituksena liukoisuus veteen, suurempia cpyr-arvoja ei tutkittu), näiden määritettyjen CMC-arvojen keskiarvo ja standardipoikkeama on 6,66 ± 0,18 mM, ja poikkeama on raportoitua pienempi (± 0,4 mM) . Tämä osoittaa, että alueella 0,2-1,0 µM pyreeni ei vaikuta CMC-arvoon. Tämän osoitti myös se, että SDS:n CMC-arvot olivat lähes samat (7,15 ja 7,21 mM) johtavalla menetelmällä määritetyn pyreenin (0,5 µM) läsnäollessa ja poissaollessa (keskimääräinen poikkeama on ±0,1 mM johtavalla menetelmällä määritetyissä SDS:n CMC-arvoissa). (sähköinen lisämateriaali, kuva S2). On syytä mainita, että vaikka pyreeni ei vaikuta SDS:n CMC-arvon määritykseen, fluorometrisellä menetelmällä, jossa pyreeni on koettimena, määritetty CMC-arvo (6,64 mM, sähköinen lisäaineisto, kuva S2b) on alhaisempi kuin johtavalla menetelmällä määritetty CMC-arvo (7,15 mM, sähköinen lisäaineisto, kuva S2c). Tämä tapaus on sama kuin raportoitu .

Kuva 2.

Kuva 2. (a-d) Vastaavasti pyreenipitoisuuden (cpyr), fluorospektrometrin rakoleveyden, näytteen mitatun lukumäärän (N) ja näytteen säilytysajan vaikutus SDS:n CMC:n määritykseen käyttäen pyreeniä koettimena. Näytteet valmistettiin menetelmällä I (a-c) (cpyr on 0,5 µM) tai menetelmällä II (d).

Erittäin monien saatujen IFIII/IFI-arvojen joukossa jotkut niistä ovat huomattavasti normaaliarvoja korkeampia, mikä hämmensi meitä. Tutkittuamme huomattavasti IFIII/IFI-arvon epänormaalia muutosta aiheuttavia tekijöitä havaitsimme lopulta, että pyreenin IFIII/IFI-arvo nousi merkittävästi, kun fluorospektrometrin rakoleveyksiä suurennettiin, mutta määritetty CMC-arvo on mittausvirhealueella (kuva 2b). Koska pyreenin konsentraation aiheuttama fluoresenssin intensiteetin kasvu ei juuri aiheuttanut muutosta IFIII/IFI-arvossa (kuva 2a; sähköinen lisämateriaali, kuva S1), päättelimme, että pyreeniä stimuloivan valoenergian lisääntyminen aiheutti IFIII/IFI-arvon kasvun, kun fluorospektrometrin rakoleveyksiä suurennettiin, ja jos pyreenin fluoresenssispektrien mittauslukumäärää (N) kasvatetaan, mikä tarkoittaa pyreeniä stimuloivien energioiden lisääntymistä, myös IFIII/IFI-arvo kasvaa. Kokeelliset tulokset osoittivat tämän; IFIII/IFI-arvo kasvoi 0,648:sta 0,763:een, kun N-arvo kasvoi 1-9-kertaiseksi (kuva 2c). Nämä tulokset selittävät hyvin, miksi jotkin saaduista IFIII/IFI-arvoista ovat epänormaalin korkeita.

Yllä olevat tulokset osoittavat, että sopivalla pyreenipitoisuudella (0,2-1,0 µM) CMC-keskiarvo ja standardipoikkeama kaikista määritetyistä SDS-arvoista kuvissa 1d, 2a ja 2b on 6,60 ± 0,13 mM.

3.2. Natriumdodekyylisulfaatin kriittisen mikkelikonsentraation määrittäminen menetelmällä II valmistettujen näytteiden avulla

Kuin edellä on optimoitu CMC:n määritysolosuhteet käyttämällä pyreeniä koettimena, valmistettiin menetelmällä II sarja näytteitä, joissa oli eri pitoisuuksia SDS:ää ja 2 ml pyreenillä kyllästettyä vesiliuosta, ja mitattiin ne välittömästi fluorospektrometrillä. Menetelmällä II valmistetuista näytteistä määritetty CMC-arvo (CMC-arvo, joka on määritetty näytteistä, joita on pidetty 0 min kuvassa 2d) on yllättäen paljon pienempi (5,86 mM) kuin menetelmällä I valmistetuista näytteistä määritetty CMC-arvo (6,60 ± 0,13 mM). Tutkittuamme CMC-arvoihin vaikuttavia tekijöitä havaitsimme, että kun eri tilavuudet väkevää pinta-aktiivista ainetta sisältävää liuosta ja 2 ml pyreenillä kyllästettyä vesiliuosta oli lisätty eri 5 ml:n mittapulloihin, seoksia olisi ravistettava hyvin ja niitä olisi säilytettävä vähintään 30 minuuttia, ennen kuin pullot täytetään merkkiin asti vedellä (kuva 2d; sähköinen lisämateriaali, kuva S4). Näytteistä, joita säilytettiin 30 ja 120 minuuttia, määritetyt CMC-arvot ovat lähes samat (6,22 ja 6,30 mM), vaikka näytteistä, joita säilytettiin 60 minuuttia, määritetty CMC-arvo on huomattavasti korkeampi (6,81 mM). Nämä tulokset osoittavat, että näytteitä voitiin mitata 30 minuutin säilytyksen jälkeen ja että IFIII/IFI-arvot ensimmäisestä vuorovaikutuksesta toiseen vuorovaikutukseen eivät ole kovin vakaita ja että määritetyt olosuhteet vaikuttavat niihin helposti. Menetelmällä II valmistetuista näytteistä määritetty keskimääräinen CMC-arvo ja SDS-poikkeama on 6,44 ± 0,32 mM, ja sen keskihajonta on suurempi kuin menetelmällä I valmistetuista näytteistä määritetyn CMC-arvon ja SDS-poikkeaman.

3.3. Natriumdodekyylisulfaatin kriittisen mikkelikonsentraation määrittäminen menetelmällä III valmistettujen näytteiden avulla

Mutta sen arvioimiseksi, soveltuuko menetelmä III (laimennetaan tiettyä määrää koetinta sisältävä konsentroitu pinta-aktiivinen liuos sarjaan näytteitä, jotka sisältävät SDS:n ja pyreenin eri konsentraatioita puhtaalla liuottimella) näytteiden valmistukseen, jossa käytetään pyreeniä CMC-koettimena, SDS:n CMC:n määritykseen vaikuttaneita tekijöitä selvitettiin yksityiskohtaisesti. Saadut kokeelliset tulokset osoittavat, että menetelmällä III valmistetut näytteet voidaan määrittää välittömästi (kuva 3a) ja että pyreenillä ei ole vaikutusta, kun cpyr on 0,5-1,5 µM väkevässä SDS-liuoksessa (kuva 3b). Pyreenin heräte- ja emissiospektrit näissä määritetyissä näytteissä on esitetty sähköisen lisämateriaalin kuvissa S5 ja S6. Kuvassa 3 esitettyjen kuuden määritetyn CMC-arvon keskiarvo ja keskihajonta on 6,70 ± 0,05 mM, ja niiden poikkeama on paljon pienempi kuin menetelmillä I ja II valmistetuista näytteistä mitattujen arvojen (±0,13 ja 0,32 mM). Kuvassa 3b esitettyjen kokeellisten tulosten perusteella voidaan päätellä, että etanoli ei vaikuta CMC:n määritykseen, kun etanolin konsentraatio väkevässä SDS-liuoksessa on alle 0,3 %. Tämä johtuu siitä, että cpyr:n kasvattaminen 1 µM:stä 1,5 µM:iin tarkoittaa etanolin konsentraation kasvattamista 0,2 %:sta 0,3 %:iin, mutta määritetyt CMC-arvot ovat lähes samat (kuva 3b).

Kuva 3.

Kuva 3. Näytteen säilytysajan (a) ja pyreenipitoisuuden (b) vaikutus SDS:n CMC:n määritykseen käyttäen pyreeniä koettimena. Näytteet valmistettiin menetelmällä III ja pyreenin pitoisuus (a) oli 1 µM 10 mM SDS-liuoksessa.

3.4. Muiden pinta-aktiivisten aineiden kriittisen mikkelikonsentraation määrittäminen menetelmillä I ja III valmistetuista näytteistä

Mutta sen selvittämiseksi, soveltuiko menetelmä III näytteiden valmistamiseen, jossa käytettiin pyreeniä CMC-koettimena, määritettiin menetelmillä I ja III valmistetuista näytteistä kationisen pinta-aktiivisen aineen CTAB:n, kvitterionisen pinta-aktiivisen aineen CHAPS:n, ionittomien pinta-aktiivisten aineiden Triton X-100:n ja BS-12:n CMC-arvot. Menetelmällä I/III valmistettujen näytteiden pyreenin eksitaatio- ja emissiospektrit esitetään sähköisen lisämateriaalin kuvissa S7 ja S8/S9 ja S10. Eri pinta-aktiivisten aineiden määritetyt CMC-arvot esitetään taulukossa 1. Menetelmällä I ja III valmistetuista näytteistä määritetyt CMC-arvot ovat lähes samat lukuun ottamatta SDS:ää. Nämä tulokset osoittavat, että menetelmä III soveltuu näytteiden valmistamiseen erityyppisten pinta-aktiivisten aineiden CMC:n määrittämistä varten käyttäen pyreeniä koettimena.

.

TAULUKKO 1. Menetelmillä I-III valmistetuista näytteistä määritetyt eri pinta-aktiivisten aineiden CMC-arvot.

pinta-aktiivinen aine CMC/mM menetelmä III conda raportoitub
menetelmä I menetelmä II
SDSc 6.60 ± 0.13 6.44 ± 0.32 6.70 ± 0.05 7.21 2.9 – 7.9 ± 0.4
SDS’d 5.36 5.35 5.39 6.22
CTABe 0.64 0.62 0.7 ± 0.2 – 0.88
CTAB′f 0.80
CHAPS 7.01 7.09 7.4 – 7.5
BS-12 2.20 2.24 1.1 g
Triton X-100 0.18 0.16 0.08-0.37 ± 0.09

akonduktiivisella menetelmällä.

bCMC-arvo määritetty käyttäen koettimena pyreeniä.

cWeijia- tai SERVA-reagenssilla.

dMeryer reagenssi.

eDamao reagenssi.

fAladdin reagenssi.

gCMC-arvo määritetty pintajännitysmenetelmällä.

3.5. Natriumdodekyylisulfaatin ja setrimoniumbromidin eri lähteiden vaikutus niiden kriittisen mikkelikonsentraation arvoihin ja IFIII/IFI-arvoihin

Huomiota herättävästi havaitsimme, että eri toimittajilta saaduilla SDS:llä ja CTAB:llä ei ole ainoastaan erilaiset CMC-arvot (taulukko 1), vaan ne johtavat myös erilaiseen IFIII/IFI-arvoon (kuvio 4e ja f), erityisesti IFIII/IFI-arvot, kun käytetään arvoja 4 mM:n SDS:llä ja 0 mM:n 0.5 mM CTAB, jota voidaan käyttää yksinkertaisena menetelmänä erottaa toisistaan pinta-aktiiviset aineet, joilla on erilaiset CMC-arvot. SDS:n tai CTAB:n erilaiset CMC-arvot saattavat johtua puhtaudesta . Lisäksi piikkien I ja III ääriviivat tai aallonpituudet ovat myös erilaiset (verrataan piikin I huippuja kuvissa 4a ja b ja piikkien I ja III aallonpituuksia kuvissa 4c ja d). SDS:n CMC:n määritys konduktiivisella menetelmällä ja fluorometrisellä menetelmällä käyttäen koettimena pyreeniä (näytteet valmistettiin menetelmillä I-III) esitetään sähköisen lisämateriaalin kuvissa S11-14. Kuvassa 4 esitetyistä pyreenin emissiospektreistä voidaan havaita, että pinta-aktiivisen aineen pitoisuuden muuttuessa pyreenin fluoresenssin intensiteetin muutos on epäsäännöllinen menetelmillä I ja II valmistetuissa näytteissä, mutta säännöllinen menetelmällä III valmistetuissa näytteissä. Tämä johtuu siitä, että pyreneen mikromäärän lisääminen kuhunkin näytteeseen, joka jätetään pois menetelmässä III mutta jota tarvitaan menetelmissä I ja II, aiheuttaa väistämättä erilaisia virheitä pyreneenin konsentraatiossa ja johtaa siten epäsäännölliseen muutokseen pyreneenin fluoresenssin intensiteetissä.

Kuva 4.

Kuva 4. Eri SDS- ja CTAB-lähteiden vaikutukset pyreenin fluoresenssiominaisuuksiin ja niiden CMC-arvot. (a-d) Pyreenin emissiospektrit SDS-, SDS’-, CTAB- ja CTAB’-liuoksissa. (e,f) IFIII/IFI-arvon ja SDS/SDS’:n ja CTAB/CTAB’:n pitoisuuden välinen suhde. Näytteet valmistettiin menetelmällä I (a-c) tai menetelmällä III (d).

Johtopäätökset

Tutkimme CMC-määritykseen vaikuttavia tekijöitä käyttämällä pyreeniä koettimena ja vertailimme menetelmiä I-III näytteiden valmistamiseksi CMC-määritystä varten. Menetelmät I ja II, kaksi yleisesti käytettyä menetelmää, soveltuvat vain CMC-koettimille, joilla ei ole AIE-ominaisuuksia, ja menetelmällä III, jonka olemme kehittäneet CMC-koettimille, joilla on AIE-ominaisuudet, on se etu, että siinä on vähemmän toimintatapoja ja virheitä, koska mikromäärän lisääminen kuhunkin näytteeseen jää pois. Se todettiin seuraavasti: (i) Menetelmä III, jossa CMC-väriaineen mikromäärän lisääminen kuhunkin näytteeseen jätetään pois ja siten vähennetään toimintamenetelmiä ja virheitä, osoittautui paitsi sopivaksi näytteiden valmistukseen, jossa CMC-koettimena käytettiin pyreeniä, jolla ei ollut AIE-ominaisuuksia, myös parhaaksi (yksinkertaisimmat menetelmät ja pienin standardipoikkeama). (ii) Näytteitä valmistettaessa väkevän pinta-aktiivisen liuoksen ja pyreenin seosta on säilytettävä vähintään 30 minuuttia ennen sen laimentamista. (iii) Pyreenin IFIII/IFI-arvo on epätavallisen herkkä pyreeniä stimuloivaan valoenergiaan liittyville mittausolosuhteille, kuten raon leveydelle ja mittausmäärälle. (iv) Eri toimittajien SDS:llä ja CTAB:llä ei ollut ainoastaan erilaisia CMC-arvoja, vaan ne johtivat myös siihen, että pyreenin IFIII/IFI-arvo 4 mM:n SDS- ja 0,5 mM:n CTAB-liuoksissa oli hyvin merkittävä, minkä perusteella voidaan yksinkertaisesti erottaa toisistaan eri toimittajilta peräisin olevat SDS:t tai CTAB:t.

Datan saavutettavuus

Tietojen saatavuus

Tiedot on ladattu sähköisen lisämateriaalin yhteyteen

Autoreiden osallistuminen

H.L. osallistui merkittävästi aineiston hankintaan, analyysiin ja tulkintaan; D.H. suoritti osan kokeista ja osallistui aineiston analyysiin ja tulkintaan sekä artikkelin kirjoittamiseen; X.H. ja F.L. osallistuivat aineiston hankintaan, analyysiin ja tulkintaan; Q.Z. osallistui konseptiin, suunnitteluun, aineiston analyysiin ja tulkintaan sekä artikkelin kirjoittamiseen.

Kilpailevat etunäkökohdat

Valvomme, ettei meillä ole kilpailevia etuja.

Kiitokset

Olemme erittäin kiitollisia Guangdongin yliopiston opiskelijoiden tieteellisen ja teknologisen innovaation ja viljelyn erityisrahaston (pdjh2019b0102) taloudellisesta tuesta.

Alaviitteet

Tämän artikkelin on toimittanut Royal Society of Chemistry, mukaan lukien toimeksianto, vertaisarviointiprosessi ja toimitukselliset näkökohdat hyväksymiseen asti.

†Nämä kirjoittajat osallistuivat tähän käsikirjoitukseen yhtä paljon.

Elektroninen lisämateriaali on saatavilla verkossa osoitteessa https://doi.org/10.6084/m9.figshare.c.4862268.

© 2020 The Authors.

Published by the Royal Society under the terms of the Creative Commons Attribution License http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, joka sallii rajoittamattoman käytön edellyttäen, että alkuperäinen tekijä ja lähde mainitaan. Angew. Chem. Int. Ed. 56, 13 001-13 005. (doi:10.1002/anie.201707238) Crossref, ISI, Google Scholar

  • Wong FWF, Ariff AB, Stuckey DC. 2018Downstream protein separation by surfactant precipitation: a review. Crit. Rev. Biotechnol. 38, 31-46. (doi:10.1080/07388551.2017.1312266) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Yin K, Zeng X, Liu W, Xue Y, Li X, Wang W, Song Y, Zhu Z, Yang C. 2019Kolloidisen pinta-aktiivisen aineen itsekokoonpanon avulla muodostetut stabiilit kolloidisomesomit erittäin kestävään digitaaliseen PCR:ään. Anal. Chem. 91, 6003-6011. (doi:10.1021/acs.analchem.9b00470) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Liu K, Zheng L, Ma C, Goestl R, Herrmann A. 2017DNA-pinta-aktiiviset kompleksit: itsejärjestäytymisominaisuudet ja sovellukset. Chem. Soc. Rev. 46, 5147-5172. (doi:10.1039/C7CS00165G) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Kaur P, Garg T, Rath G, Murthy RSR, Goyal AK. 2016Turffaktanttipohjaiset lääkkeenjakelujärjestelmät hoitoon. Drug Deliv. 23, 727-738. (doi:10.3109/10717544.2014.935530) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Scholz N, Behnke T, Resch-Genger U. 2018Neutraalien ja ionisten pinta-aktiivisten aineiden kriittisen mikkelikonsentraation määrittäminen fluorometrialla, konduktometrialla ja pintajännitteellä – menetelmien vertailu. J. Fluoresc. 28, 465-476. (doi:10.1007/s10895-018-2209-4) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Cai L, Gochin M, Liu K. 2011A facile surfactant critical micelle concentration determination. Chem. Commun. 47, 5527-5529. (doi:10.1039/c1cc10605h) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Sternhagen GL, Gupta S, Zhang Y, John V, Schneider GJ, Zhang D. 2018Solution self-assemblies of sequence-defined ionic peptoid block copolymers. J. Am. Chem. Soc. 140, 4100-4109. (doi:10.1021/jacs.8b00461) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Pacheco RP, Eismin RJ, Coss CS, Wang H, Maier RM, Polt R, Pemberton JE. 2017Synthesis and characterization of four diastereomers of monorhamnolipids. J. Am. Chem. Soc. 139, 5125-5132. (doi:10.1021/jacs.7b00427) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Zhong J, Guan W, Lu C. 2018Pinta-aktiivisella aineella avustettu levien flokkulaatio aggregaation indusoiman päästön kautta ultramatalalla kriittisellä mikkelipitoisuudella. Green Chem. 20, 2290-2298. (doi:10.1039/C8GC00218E) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Maiti K, Sen PK, Pal B. 2018Ionisten ja ei-ionisten pinta-aktiivisten aineiden premikellien ja misellaaristen aggregaattien vaikutus l-lysiinin oksidatiiviseen dekarboksylaatioon kulta(III)-komplekseilla. J. Mol. Liq. 251, 238-248. (doi:10.1016/j.molliq.2017.12.034) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Qin L, Wang X-H. 2017Ionisten nestemäisten pinta-aktiivisten aineiden ja setyylitrimetyyliammoniumbromidin sekajärjestelmän pinta-adsorptio ja termodynaamiset ominaisuudet. RSC Adv. 7, 51 426-51 435. (doi:10.1039/C7RA08915E) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Xu J, Chen A, Burkett B, Ng QH, Chan KP. 2018Fosfiinioksidipohjaisten amfifiilisten molekyylien synteesi makrosyklisen fosforanylideenin rengasavusteisen Wittig-olefinaation kautta ja niiden ominaisuustutkimus ei-ionisina pinta-aktiivisina aineina. RSC Adv. 8, 20 406-20 410. (doi:10.1039/C8RA03324B) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Kalyanasundaram K, Thomas JK. 1977Environmental effects on vibronic band intensities in pyrene monomer fluorescence and their application in studies of micellar systems. J. Am. Chem. Soc. 99, 2039-2044. (doi:10.1021/ja00449a004) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Hutchinson JA, Burholt S, Hamley IW, Lundback A-K, Uddin S, Gomes dos Santos A, Reza M, Seitsonen J, Ruokolainen J. 2018Lipidaation vaikutus suolistosta peräisin olevan peptidihormoni PYY3-36:n itsejärjestäytymiseen. Bioconjugate Chem. 29, 2296-2308. (doi:10.1021/acs.bioconjchem.8b00286) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Son S, Shin E, Kim B-S. 2014Light-responsive micelles of spiropyran initiated hyperbranched polyglycerol for smart drug delivery. Biomacromolecules 15, 628-634. (doi:10.1021/bm401670t) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Hussain E, Niu N, Zhou H, Shahzad SA, Yu C. 2018Aggregation enhanced excimer emission (AEEE) of benzoperylene and coronene: multimode probes for facile monitoring and direct visualization of micelle transition. Analyst 143, 4283-4289. (doi:10.1039/C8AN01070F) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Zhu Q, Huang L, Chen Z, Zheng S, Lv L, Zhu Z, Cao D, Jiang H, Liu S. 2013Uusi sarja C-6-substituoimattomia tetrahydropyrimidinejä: kätevä kemoselektiivinen yhden potin synteesi, aggregaation aiheuttamat ja koosta riippumattomat emissio-ominaisuudet. Chem-Eur. J. 19, 1268-1280. (doi:10.1002/chem.201203012) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Luo Jet al.2001Aggregation-induced emission of 1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole. Chem. Commun. 18, 1740-1741. (doi:10.1039/b105159h) Crossref, Google Scholar
  • Mei J, Leung NLC, Kwok RTK, Lam JWY, Tang BZ. 2015Aggregation-induced emission: together we shine, united we soar!Chem. Rev. 115, 11 718-11 940. (doi:10.1021/acs.chemrev.5b00263) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Jiang Ret al.2017Facile fabrication of luminescent polymeric nanoparticles containing dynamic linkages via a one-pot multicomponent reaction: synthesis, aggregaation aiheuttama emissio ja biologinen kuvantaminen. Mater. Sci. Eng. C 80, 708-714. (doi:10.1016/j.msec.2017.07.008) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Cao Q-Yet al.2017Mikroaaltoavusteiset monikomponenttireaktiot AIE-aktiivisten fluoresoivien polymeeristen nanohiukkasten nopeaan synteesiin jälkipolymerointimenetelmällä. Mater. Sci. Eng. C 80, 578-583. (doi:10.1016/j.msec.2017.07.006) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Liu Yet al.2017A facile strategy for fabrication of aggregaation aiheuttaman emission (AIE) aktiivisten fluoresoivien polymeeristen nanohiukkasten (FPN) valmistukseen synteettisten polymeerien jälkimuokkauksen avulla ja niiden solukuvaukseen. Mater. Sci. Eng. C 79, 590-595. (doi:10.1016/j.msec.2017.05.108) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Zhang X, Wang K, Liu M. 2015Polymeeriset AIE-pohjaiset nanosondit biolääketieteellisiin sovelluksiin: viimeaikaiset edistysaskeleet ja näkymät. NANOSCALE 7, 11 486-11 508. (doi:10.1039/C5NR01444A) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Wan Q, Huang Q, Liu M. 2017Aggregation-induced emission active luminescent polymeric nanoparticles: non-covalent fabrication methodologies and biomedical applications. Appl. Mater. Today 9, 145-160. (doi:10.1016/j.apmt.2017.06.004) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Zhu Q, Huang L, Su J, Liu S. 2014Herkkä ja näkyvästi vaikuttava fluoresenssi-turn-on-anturi ionisten pinta-aktiivisten aineiden CMC:n määrittämiseen. Chem. Commun. 50, 1107-1109. (doi:10.1039/C3CC45244A) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Cai X, Yang W, Huang L, Zhu Q, Liu S. 2015Sarja herkkiä ja näkyviä fluoresenssi-turn-on-luotaimia ionisten pinta-aktiivisten aineiden CMC:n määritykseen: suunnittelu, synteesi, rakenteen vaikutus CMC:hen ja herkkyyteen sekä nopea havaitseminen levylukijalla ja UV-lampulla. Anturi. Actuat. B-Chem. 219, 251-260. (doi:10.1016/j.snb.2015.04.126) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Wu S, Liang F, Hu D, Li H, Yang W, Zhu Q. 2019Pinta-aktiivisten aineiden kriittisen mikkelikonsentraation määrittämisen kehittäminen yksinkertaisella ja nopealla titrausmenetelmällä. Anal. Chem. (doi:10.1021/acs.analchem.9b04638) Google Scholar
  • Zhiltsova EP, Pashirova TN, Ibatullina MR, Lukashenko SS, Gubaidullin AT, Islamov DR, Kataev ON, Kutyreva MP, Zakharova LY. 2018Uusi pinta-aktiivinen kupari(ii)-kompleksi, joka perustuu 1,4-diatsabisyklooktaanin amfifiiliin: kiderakenteen määritys, itsejärjestäytyminen ja toiminnallinen aktiivisuus. Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 12 688-12 699. (doi:10.1039/C8CP01954A) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Stopkova L, Galisinova J, Suchtova Z, Suchtova Z, Cizmarik J, Andriamainty F. 2018Kriittisen mikellarikonsentraation määrittäminen homologisten 2-alkoksifenyylikarbamoyloksietyyli-morfoliniumkloridien välillä. Molecules 23, 1064. (doi:10.3390/molecules23051064) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Banjare MK, Behera K, Satnami ML, Pandey S, Ghosh KK. 2018Lyhytketjuisen ionisen nesteen itsejärjestäytyminen syvissä eutektisissa liuottimissa. RSC Adv. 8, 7969-7979. (doi:10.1039/C7RA13557B) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Xie Y, Li J, Li Z, Sun T, Wang Y, Qu G. 2018The adsorption and aggregation properties of dendritic cationic tetrameric surfactants. RSC Adv. 8, 36 015-36 024. (doi:10.1039/C8RA06900J) Crossref, ISI, Google Scholar
  • Chattopadhyay A, London E. 1984Fluorimetrinen kriittisen mikkelikonsentraation määritys välttäen detergentin varauksen aiheuttamaa häiriötä. Anal. Biochem. 139, 408-412. (doi:10.1016/0003-2697(84)90026-5) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
  • Ye Z, Guo G, Chen H, Shu Z. 2014Hydrofobisesti assosioituvan polyakryyliamidin ja dodekyylidimetyylibetaiinin vesiliuosten välinen vuorovaikutus. J. Chem. 2014, 8. (doi:10.1155/2014/932082) Crossref, Google Scholar
  • Vastaa

    Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.