Complexation of charged polymers and nanoparticles at all aqueous interfaces for functional membrane formation

带电聚合物和纳米颗粒在所有水界面处络合以形成功能性膜

基本信息

  • 批准号:
    1705891
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.03万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

CBET - 1705891PI: Lee, DaeyeonMicrocapsules are particles consisting of an interior core surrounded by a membrane. They are widely used in applications where the interior of the microcapsule contains an active ingredient that is released to the surroundings. Microcapsules are used in a variety of products, including food additives, drug carriers for timed release, healing agents, and pesticides. Microcapsules are especially effective when the permeability of the membrane is selective so that release rates of chemical components inside the microcapsule can be controlled and can be programmed to respond to changes in environmental conditions. This award will support experiments to synthesize and characterize microcapsules made with membranes composed of pairs of polyelectrolytes or a polyelectrolyte and nanoparticle. The membrane is formed by the spontaneous formation of a complex at the interface between two aqueous phases. The advantage of these microcapsules is that they are formulated completely in water-based systems, which makes them compatible with living cells and organisms. The details of the membrane formation process, the transport and mechanical properties of the membrane, and the encapsulation efficiency will be studied using a variety of techniques. The project will provide opportunities for graduate and undergraduate students to participate in the research. The team will also prepare a hands-on kit for students and teachers that demonstrates emulsion formation.This award will support an experimental program to understand the transport phenomena and thermodynamics that govern the formation and properties of functional membranes synthesized from polyelectrolytes and charged nanoparticles via interfacial complexation of polyelectrolyte-polyelectrolyte pairs or polyelectrolyte-nanoparticle pairs in aqueous two phase systems. The growth of the membranes and membrane dynamics will be investigated using (1) fluorescence microscopy of membranes formed with labeled components to identify their location as membranes form; (2) pendant drop-based observation and characterization of the elastic membranes, complemented by atomic force microscopy measurements;(3) fluorescence recovery after photobleaching-enabled measurements of polyelectrolyte mobility within the membranes; and (4) isothermal titration calorimetry to detect the thermal events during complexation. Membrane mechanical properties will be measured using micropipette aspiration and osmotic pressure-induced buckling methods. Results of the research will not only improve methods of forming microcapsules with functional membranes, but also will provide information that can be applied to the formation of functional membranes in other configurations.
CBET - 1705891PI:Lee,Daeyeon 微胶囊是由被膜包围的内部核心组成的颗粒。 它们广泛用于微胶囊内部含有释放到周围环境的活性成分的应用。 微胶囊用于多种产品,包括食品添加剂、定时释放药物载体、愈合剂和杀虫剂。 当膜的渗透性具有选择性时,微胶囊特别有效,从而可以控制微胶囊内化学成分的释放速率,并可以对其进行编程以响应环境条件的变化。该奖项将支持合成和表征由成对聚电解质或聚电解质和纳米颗粒组成的膜制成的微胶囊的实验。 该膜是通过在两个水相之间的界面处自发形成复合物而形成的。 这些微胶囊的优点是它们完全在水基系统中配制,这使得它们与活细胞和生物体相容。 将使用各种技术研究膜形成过程的细节、膜的传输和机械性能以及封装效率。 该项目将为研究生和本科生提供参与研究的机会。 该团队还将为学生和教师准备一个演示乳液形成的动手工具包。该奖项将支持一项实验计划,以了解传输现象和热力学,这些现象和热力学控制由聚电解质和带电纳米颗粒通过界面合成的功能膜的形成和特性。水性两相体系中聚电解质-聚电解质对或聚电解质-纳米粒子对的络合。将使用(1)用标记成分形成的膜的荧光显微镜来研究膜的生长和膜动力学,以识别它们在膜形成时的位置; (2) 基于悬滴的弹性膜观察和表征,辅以原子力显微镜测量;(3) 膜内聚电解质迁移率的光漂白测量后的荧光恢复; (4)等温滴定量热法检测络合过程中的热事件。将使用微量移液器抽吸和渗透压引起的屈曲方法测量膜的机械性能。 研究结果不仅将改进用功能膜形成微胶囊的方法,还将提供可应用于其他构型功能膜形成的信息。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of Confinement on Solvent-Driven Infiltration of the Polymer into Nanoparticle Packings
限制对聚合物溶剂驱动渗透到纳米颗粒填料中的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.0c01057
  • 发表时间:
    2020-07-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    N. Manohar;K. Stebe;Daeyeon Lee
  • 通讯作者:
    Daeyeon Lee
Janus Particles with Varying Configurations for Emulsion Stabilization
用于稳定乳液的具有不同构型的 Janus 颗粒
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.9b02697
  • 发表时间:
    2019-07-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Yang Lan;Je Choi;Haoyang Li;Yankai Jia;Renjing Huang;K. Stebe;Daeyeon Lee
  • 通讯作者:
    Daeyeon Lee
Ionic Strength-Dependent Assembly of Polyelectrolyte-Nanoparticle Membranes via Interfacial Complexation at a Water–Water Interface
通过水-水界面的界面络合实现聚电解质-纳米颗粒膜的离子强度依赖性组装
  • DOI:
    10.1021/acsnano.2c08916
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Mendez;Stebe, Kathleen J.;Lee, Daeyeon
  • 通讯作者:
    Lee, Daeyeon
Scalable Synthesis of Janus Particles with High Naturality
高自然度 Janus 粒子的可扩展合成
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.0c04929
  • 发表时间:
    2020-11-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Yang Lan;Yang Lan;Jingyu Wu;Syung Hun Han;S. Yadavali;D. Issadore;K. Stebe;Daeyeon Lee
  • 通讯作者:
    Daeyeon Lee
All-Aqueous Assemblies via Interfacial Complexation: Toward Artificial Cell and Microniche Development
通过界面络合的全水组装体:迈向人工细胞和微生境的发展
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.7b02237
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Hann, Sarah D.;Stebe, Kathleen J.;Lee, Daeyeon
  • 通讯作者:
    Lee, Daeyeon
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Daeyeon Lee其他文献

Increase in the effective viscosity of polyethylene under extreme nanoconfinement.
在极端纳米约束下聚乙烯的有效粘度增加。
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    Heon;Syung Hun Han;S. Yadavali;Junhyong Kim;D. Issadore;Daeyeon Lee
  • 通讯作者:
    Daeyeon Lee
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基于重力的成骨因子模式以在大型动物模型骨软骨损伤后保留骨结构
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
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  • 作者:
    H. Zlotnick;R. Locke;S. Hemdev;B. Stoeckl;Sachin Gupta;A. Peredo;D. Steinberg;J. Carey;Daeyeon Lee;G. R. Dodge;R. Mauck
  • 通讯作者:
    R. Mauck
Ultrahigh Throughput On‐Chip Synthesis of Microgels with Tunable Mechanical Properties
具有可调机械性能的微凝胶的超高通量片上合成

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    1662695
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    2014
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    2012
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    Standard Grant
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  • 资助金额:
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了