Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Ortam Koşullarında Altın Nanopartiküller Kararlı Oligomerik Kümeleri Boyut Kontrollü Sentezi için Basit Bir Yöntem

Published: February 5, 2016 doi: 10.3791/53388
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Pathology and Laboratory Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill, 2Condensed Matter Physics Department, Laboratory of Biophysics, Jozef Stefan Institute

Summary

Bu, sodyum tiyosiyanat (NaSCN) ile chloroauric asit indirgenmesi (HAuCl 4) üzerinden, altın nanopartiküllerinin oldukça dengeli bir oligomerik kümeleri üretilmesi için basit bir yöntem tarif eder. oligoclusters Dar bir büyüklük dağılımına sahip ve boyutları ve yüzey kat, geniş bir yelpazesi ile üretilebilir.

Abstract

Alkali koşullar altında sodyum tiyosiyanat (NaSCN) ile HAuCl 4, sulu seyreltilmiş indirgeme 2 ila 3 nm çapında nano-tanecikleri üretir. Dar boyut dağılımının Bu sarı nanopartiküllerin kararlı üzümsü oligomerik kümeleri iki yöntem ile, ortam koşulları altında sentezlenmektedir. Gecikme zamanı yöntemi alkalin çözeltisine HAuCl 4 ilavesi ve NaSCN indirgeme maddesi daha sonra ilave arasındaki zamanı değiştirilerek oligoclusters alt birimlerin sayısını kontrol eder. san oligoclusters ~ 25 nm ~ 3 aralığında bir boyutta üretilebilir. Bu boyut aralığı daha hidroksillenmiş altın klorür (Na + [Au (OH 4-x) CI x] -) kullanan bir eklenti yöntemiyle uzatılabilir oto-katalitik nanopartiküller oligocluster olarak sentezlenmiş içinde alt birimlerin sayısını artırmak, 70 nm 3 nm'lik bir toplam aralığı sağlar. Ham oligocluster hazırlıkları dar boyut dağılımına görüntüler ve kürk gerekmezEn amaçlar için ther fraksiyon. oluşan oligoclusters topaklanma olmadan> 300 kat konsantre edilir ve ham reaksiyon karışımları başka bir işleme tabi hafta stabil kalır. Bu oligomerik kümeler türetme öncesi yoğunlaştırılabilir pahalı derivatizasyon ajanları ekonomik olarak kullanılmasını sağlar. Buna ek olarak, parçacık boyutunun tahminleri büyük bir doğrulukla yapılabileceği iki modelini sergiledi.

Introduction

biyomedikal uygulamalar ve temel araştırmalar, hem de aracı olarak altın nanopartiküller kullanımı son birkaç yılda büyük bir artış gösterdi. Birkaç modern nanomalzemeler fototermal kanser tedavisine güneş panelleri her şeyi kullanımlarını bularak, pek çok farklı alanlara uygulanmıştır; Biyolojik sensörler elektrik dan; ilaç verme sistemlerinde 1-7 kimyasal kataliziyle. Bu alanlardaki araç olarak altın nanopartiküller çıkarları özel yapısal, optik ve elektronik özelliklerinin 8 içeren altın nanopartiküller sahip eşsiz özellikleri ile tahrik edilmektedir.

Altın artan kimyasal ve biyolojik deneylerde 9,10 nanoparçacıklar bulunmaktadır. Evin sentezinde maliyetine kıyasla altın nanopartiküller alımı için birçok kaynaktan varlığına rağmen, önemli bir fiyata geliyor. piyasada mevcut nanopartiküllerin yüksek maliyet ev sentez de yaparistenilmektedir. Bizim prosedür küçük 2-3 nm küresel altın alt birimden tarafından yapılan oligomerik nanoclustere sentezini içerir. o geçirgenliği veya filtrasyon oranları ölçümlerin proteinlerin modüler yapısı taklit çünkü yapısı söz konusu olduğunda klasik altın nanopartiküller tüm avantajlarını sahip oligomerik nanokümeler seçim tercih edilir.

Şu anda, altın nanopartiküller evinde sentezi için en yaygın yaklaşım sulu koşullar 11,12 altında altın klorür (HAuCl 4) indirgenmesini gerektirir. Örneğin sodyum borohidrit (NaBH4) veya sodyum sitrat gibi ortak indirgeme reaktifleri ile HAuCl 4 indirgenmesi, küresel nanopartiküllerin 13 üretimi sağlar. çekirdek çapları arttıkça biyolojik tampon tuzların varlığı duyarlı hale gelir, çünkü bu yöntem ile sentezlenebilir altın nanopartikülleri, faydalı bir boyut aralığı içinde sınırlıdır. Bir yöntem olup, daha önce tarif edilmiştirAlkali koşullar 14,15 altında sodyum tiosiyanat ile HAuCl 4 indirgenmesi 2-3 nm çaplı san nanopartiküllerin sentezi için.

Burada, ilave kapak kapatma maddeler gerek kalmadan san nanoparçacıkların bir üzüm gibi oligocluster üreten bir metodun bir modifikasyonu tarif eder. Sadece alkali çözeltisi ve madde olarak, sodyum tiyosiyanat azaltılması daha sonra ilave edilmeden HAuCl 4 ilavesi ile süre değiştirilerek biz ~ 3 nm ~ 25 nm altın parçacıkları elde edilen boyutunu değiştirmek mümkündür. Daha büyük partiküller elde etmek için, basit bir eklenti prosedürü sodyum tiyosiyanat varlığında olarak sentezlenmiş oligoclusters hidroksilasyon altın (HG) eklenerek bu oligoclusters büyümesi için kullanılabilir. Bu iki yöntem kullanarak, biz güvenilir ~ 70 nm ~ 3 nm bir aralığı kapsayan oligoclusters için üretebiliriz. Bu yöntem, yüksek kaliteli g iyi kontrollü sentezini veriyor olmasıstandart donanım ve reaktiflerin sınırlı sayıda tezgah üstü koşullar altında eski oligoclusters potansiyel kimyasal sentez az veya hiç uzmanlığa sahip araştırmacılara bir araştırma aracı olarak altın nanopartiküller faydalarını uzanır.

Protocol

Reaktiflerin 1. Hazırlık

Dikkat: kimyasallar ve çözümleri ile çalışırken her zaman dikkatli olun. Uygun güvenlik uygulamalarını takip ve her zaman eldiven, gözlük ve bir laboratuvar ceket giyerler. onların toplu meslektaşı ile karşılaştırıldığında nanomateryaller ek tehlikeler olabileceğini unutmayın.
Not: Tüm kimyasal solüsyonların molar fazla (gram mol kg çözücü) molal gibi hazırlandı (gram mol çözeltinin litre başına) vardır.

  1. altın klorür hazırlanması
    1. 25 mM HAuCl 4 vermek üzere H2O 100 g altın (III) klorid trihidrat 1 g çözündürülür.
  2. Boraks hazırlanması (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O)
    1. (Tam çözüm sağlamak için gerektiğinde, sıcak) 0.1 molal boraks elde H2O 100 g 'ı içerisine boraks 3.81 g çözündürülür.
  3. sodyumtiyosiyanat hazırlanması
    1. 100 g sodyum tiyosiyanat 8.1 g çözülürH2O 1 molal NaSCN elde edildi.
  4. sodyum karbonat hazırlanması
    1. 0.5 molal Na 2 CO 3 elde H2O 100 g susuz sodyum karbonat, 5.3 g çözündürülür.
  5. glutatiyon hazırlanması
    1. 0.5 molal GSH vermek için 1 ml 0.5 molal Na 2 CO 3 başına indirgenmiş glutatyon 154 mg (GSH) eritin.

Altın Oligoclusters 2. sentezi

  1. Altın Oligoclusters Gecikme zamanı Sentezi
    1. Bir karıştırma çubuğu ihtiva eden temiz 125 ml Wheaton cam şişeye, H2O 59,5 ml ekleyin. herhangi bir düz taban temiz bir cam kap kullanın, ama çok temiz olduğundan emin olun.
    2. 0.1 molal boraks 7 ml ekleyin ve güçlü bir karıştırın çözüm getirmek.
    3. Kuvvetli karıştırma altında ~ 25 mM HAuCl 4 2.8 ml ekleyin ve istenen gecikme süresini beklemek (HAuCl 4 ilave gecikme zamanı başlar). Gecikme süreleri boyutunu belirlerTablo 1 'de gösterildiği gibi oligoclusters sentezlendi.
    4. Sonra (30 saniye için 1200 rpm) kısa kuvvetli karıştırma altında 1 molal NaSCN 700 ul ekleyin, gecikme süresini istenen.
    5. karıştırma çubuğu çıkarın ve tepkime tamamlanıncaya O gitmesine izin / N (oligoclusters büyüklüğü dağılımı daha da reaksiyon tamamlanana kadar devam Karışım sürekli O / N karışmaya izin vererek iyileştirilebilir). Reaksiyon tamamlandıktan gelen sonra da sentezlenmiş, ham oligoclusters hafta boyunca stabildir.
  2. Add-on Oligoclusters Büyüme
    1. HG 60 ml olarak sentezlenmiş oligoclusters 10 ml birleştirin. HG olarak sentezlenmiş oligoclusters oranı HG nispi miktarı büyük oligoclusters üretir artan elde oligoclusters boyutunu belirler.
    2. (30 saniye için 1200 rpm) kısa bir kuvvetli karıştırma altında 1 molal NaSCN 900 ul ekle.
    3. oligoclusters reaksiyon tamamlanma O gitmek için izin / N (boyut dağılımıDaha sonraki reaksiyon) tamamlanması için devam Karışım sürekli O / N karışmaya izin vererek iyileştirilebilir.

3. GSH türevlendirme ve Oligoclusters konsantre

  1. 70 ml 30 kDa kesme santrifüj filtresine (add-on yönteminden veya oligoclusters) olarak sentezlenmiş ham oligoclusters içinde 70 ml ekleyin.
  2. 3.000 x g'de 15 dakika boyunca santrifüj. Bu ~ 250 ul bir hacme kadar parçacıkları yoğunlaşmaktadır.
  3. Ayaklı cihazın üzerine, 500 x g'de 3 dakika boyunca cihazı iplik bakiyenin iyileşir. Kurtarılan hacmi ~ 250 ul olmalıdır.
  4. Tedbir bir mikropipet kullanarak hacmi iyileşti.
  5. Konsantre oligoclusters geri kazanılmış hacme (nihai konsantrasyon 50 mmolal GSH) inci 1/9 0.5 molal glutatyon (veya başka bir tiyol) eşit olan bir hacim.
  6. türetme reaksiyonu 5-10 dakika boyunca oda sıcaklığında bekletin. Türevlendirme hızlı gerçekleşir. Aşırı uzun zamanlar parçacıkları feshedebilir.
  7. türev seyreltinDulbecco fosfat tamponlu tuzlu su içinde 50 ml oligoclusters ize. (Diğer tamponlar veya H2O bu adımda seyreltici / yıkama tamponu olarak seçilebilir. Seçim genellikle amaçlanan alt uygulama ile belirlenir.)
  8. 30 kDa kesme santrifüj filtre seyreltilmiş türetilmiş oligoclusters tüm ekleyin.
  9. 3.000 x g'de 15 dakika boyunca santrifüj filtre dönerler.
  10. Ayaklı cihazın üzerine, 500 x g'de 3 dakika boyunca cihazı iplik bakiyenin iyileşir. Kurtarılan hacmi ~ 250 ul olmalıdır. geri kazanılan konsantre edildi parçacıklar kullanıma hazırdır ve 4 ° C'de ay stabildir.

4. Analiz ve Sentez Oligocluster Doğrulama

  1. Oligoclusters jel elektroforezi
    1. Ham oligocluster hazırlama Elektroforez
      1. % 60 gliserol içeren yük tamponu, ~ Mavi% 0.15 bromofenol ve 0,5 molal G stoktan 150 mmolal GSH (1: olarak sentezlenmiş oligocluster Hazırlıkların 2 MixSH 0.5 molal Na 2 CO 3) içinde eritildi.
      2. Yük 30 prefabrik poliakrilamid gradyan jeli (herhangi bir kDa) üzerine ul Tris-glisin çalışan tamponu ile gerçekleştirilir, sabit voltaj (200 V) de 26 dakika süre ile (25 mM Tris, 192 mM glisin Resim SDS kullanılır).
    2. GSH Türetilmiş Oligoclusters elektroforezi
      1. H2O (6 ul, H2O ile GSH-oligoclusters Tipik olarak 2 ul) ile 3: seyreltilir Preparasyon 1 oligocluster GSH-türetilmiş.
      2. % 60 gliserol içeren yükleme tamponu ~ Blue% 0.15 bromofenol ve 150 mmolal sodyum bikarbonat ile 1: Karışım GSH-türetilmiş oligoclusters 2 seyreltilmiştir.
      3. Yük 10 prefabrik poliakrilamid gradyan jeli (herhangi bir kDa) üzerine ul Tris-glisin çalışan tamponu ile gerçekleştirilir, sabit voltaj (200 V) de 26 dakika süre ile (25 mM Tris, 192 mM glisin Resim SDS kullanılır).
  2. Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM)
    1. TEM için hazırlanıyor Oligoclusters
      1. Yıkamak için oligoclusters 0.5 mi, 30 kDa'lık bir kesici santrifüj filtre içine H2O ve yük, 0.5 ml konsantre edilmiş oligoclusters 20 ul seyreltin.
      2. 10 dakika boyunca 14.000 xg'de Spin.
      3. H 2 O taze 0.5 ml ile filtrasyon ve tekrar süspansiyon bakiyenin kaldır
      4. 3 yıkama toplam iki kez yıkama tekrarlayın.
      5. H 2 O son alıkonan 500 kat seyreltin (oligoclusters bu noktada gridding hazır).
    2. gridding Oligoclusters
      1. Glow deşarj ızgara karbon kaplı.
      2. Bir karbon kaplı kızdırma taburcu ızgara üzerine Mevduat yıkanmış ve seyreltilmiş oligoclusters 0.6 ul.
      3. 10 dakika boyunca kurumaya ızgara izin verin.
      4. 100,000X büyütmede TEM ile oligoclusters gözünüzde canlandırın. Burada gösterilen görüntüler için 80 kV çalışır.

Representative Results

Altın oligoclusters sentezleri jel elektroforezi (Şekil 1) ve transmisyon elektron mikroskopisi (TEM) (Şekil 2) ile analiz edildi. Daha büyük parçacıklar daha az göç ve koyu göründükleri gibi GSH kaplı oligoclusters boyutu elektroforez ile izlenebilir. Buna ek olarak, herhangi bir boyut hazırlık kalitesi elektroforezi (yani, belirli bir boyutu için, daha dar boyut dağılımları ile hazırlıkları geniş boyut dağılımları ile aynı boyutta hazırlıkları daha sıkı bantlar üretecek) sonra görülen bandın genişliğini tarafından anlaşılabilir . tohumu (add-on yöntemi) boyutunu oligocluster için: Şekil 2 gecikme süresi (gecikme zamanı yöntemi) veya HG ilişkisi açıklanır. gecikme zamanı için oligoclusters tohum bağımlılığı büyümesi ve add-on yöntemler sırasıyla: TEM tarafından hesaplanan ortalama çapları gecikme zamanı ve HG belirlemek için kullanılır. Her ikisi için de prosedür özetleyen bir akış şeması (Şekil 3) bir araya geldimetotların ve istenen büyüklükte oligoclusters üretilmesi için öngörülen parametreler temin eden bir tablo (Tablo 1) sunulmaktadır.

Şekil 1
Gecikme zamanı tarafından oluşturulan ve Add-on yöntemlerin. Oligoclusters Şekil 1. Poliakrilamid gradyan jel elektroforezi gecikme zamanı tarafından üretilen ve add-on yöntemleri gradyan jel elektroforezinde analiz edildi Oligoclusters. Şerit 2-4:. Add-on yöntemiyle oluşturulan oligoclusters: HAuCl 4 alkalin ve NaSCN Lanes 5-8 eklenmesini yapmak arasında farklı gecikme zamanları (45, 135, ve 405 sn) sonra oluşan oligoclusters. Tohum ↓ gösterilen 405 sn gecikme ile gecikme zamanı yöntemi ile kuruldu. HG değişen miktarlarda eklenti için kullanıldı. Her bir numunenin hazırlanması için kullanılan HG çözeltisi oranları (altın 1 mM) çözeltisi tohum (1 mM altın) indica olanted, 4xHG, 6xHG, 12xHG ve 24xHG olarak. Bu dosyayı indirmek için tıklayınız.

şekil 2
Şekil gecikme zamanı tarafından oluşturulan ve add-on yöntemlerinin altın oligoclusters 2. Çapları. Oligoclusters gecikme zamanı tarafından hazırlanan ve add-on yöntemleri TEM ile analiz edilmiştir. A) ve B) ref. 16, Telif Hakkı 2014 Amerikan Kimya Derneği izni ile uyarlanmıştır. (A) 50 nm Örnek TEM resim örneklerinden hazırlanan ızgaralar x 50 mil Alanı gecikme zamanı metod kullanılarak yapılır. bunların hazırlanması (x ekseni) kullanılmış olan parçacıkların (Y ekseni) ve gecikme süreleri çapı bir eksen logaritmik, gösterilir. E bt - Ağır siyah çizgi (R2 = 0.973) ampirik 3-parametreli denklem D gecikme zamanı = D 0 + a (1 ile en iyi uyum D gecikme zamanı nm kümelerin ortalama çapıdır sup>), D 0 kümeleri (~ 3.5 mil) minimum çapı, bir geciktirme süresi uzatılarak neden merkezi boyutunda maksimum artış (~ 20 nm) , b = 0.0021 sn -1. Doğrusal bir ölçek üzerinde sunulan NaSCN (gecikme zamanı yöntemi) eklemeden önce farklı gecikme zamanları sonra oluşan oligoclusters (B) Çapları. (C) 405 sn gecikme süresi ile gecikme zamanı yöntemi ile oluşturulan önceden altın tohum üzerine HG farklı miktarlarda ilave (add-on yöntemi) sonra oluşan oligoclusters Çapları. siyah bir çizgi ile gösterildiği gibi, kolayca eklenti yöntemi ile oluşturulan oligoclusters çapı olduğu görülebilir denklem 4 , C HG ve c Tohumlar add-on yönteminde HG çözümünü yapımında ve yapımında oligoc kullanılan chloroauric asit konsantrasyonları nerede sırasıyla gecikme zamanı yöntemi ile Avizeler. Benzer V HG ve V Tohumlar gelen hacimleri bulunmaktadır. Bu dosyayı indirmek için tıklayınız.

Şekil 3,
Gecikme süresi ve farklı boyutlarda altın oligoclusters yapmak için Add-on yöntemlerin Şekil 3. Duvar diyagram. gecikme zamanı ya da add-on yöntemleri kullanarak farklı boyutlarda altın oligoclusters sentezlenmesi için prosedürler özetleyen akış şeması. chloroauric asitin alkali çözeltisi mavidir. HG kırmızıdır. Nanoparçacık tohum ve oligoclusters siyah altın. Bu dosyayı indirmek için tıklayınız.

318px "> Gecikme zamanı prosedürü
Add-on prosedürü
tahmin çapı (nm)
gecikme süresi (sn) gecikme süresi (dakika) tahmin çapı (nm) sd ± ölçülen çap (nm) 4 × HG 6 × HG 12 × HG 24 × HG 100 × HG × 1000 HG
1 0.02 3.5
2 0.03 3.6 3.1 ± 1.3 6.1 6.9 8.4 10.5 16.7 36
3 0.05 3.6
4 0.07 3.7
5 0.08 3.7 2.6 ± 1.1 6.3 7.1 8.7 10.8 17.3 37
6 0.10 3.8
7 0.12 3.8
8 0.13 3.8
9 0.15 3.9
10 0.17 3.9 6.7 7.5 9.2 11.4 18 39
11 0.18 4.0
12 0.20 4.0
13 0.22 4.0
14 0.23 4.1
15 0.25 4.1 3.3 ± 1.5 70,0 7.9 9.7 12.0 19 41
20 0.33 4.3
25 0.42 4,5
30 0.50 4.7
35 0.58 4.9
40 0.67 5.1
45 0.75 5.3 6.4 ± 2 9.1 10.1 12.5 15.5 25 53
60 1.0 5.9
75 1.3 6.4
90 1.5 6.9
105 1.8 7.5
120 2.0 8.0
135 2.3 8.4 11 ± 3 14.4 16.1 20 25 39 84
165 2.8 9.4
195 3.3 10
225 3.8 11
255 4.3 12
285 4.8 13
315 5.3 13
345 5.8 14
375 6.3 14
405 6.8 15 14 ± 5 26 29 35 44 70 150
435 7.3 15
465 7.8 16
495 8.3 16
525 8.8 17
555 9.3 17
585 9.8 18
615 10 18
900 15 20
1200 20 22 20 ± 11 37 42 51 64 102 219
1500 25 23
1800 30 23
2100 35 23
2400 40 23
2700 45 23
3000 50 23
3300 55 23
3600 60 23 25 ± 11 40 45 55 69 109 235

Tablo 1. Oligocluster boyutu tahmin tablosu. Gecikme zamanı ya da add-on yöntemlerden birini kullanarak oluşturulan altın oligoclusters Öngörülen çapları. Gecikme zamanı yöntemi için tahmin edilen ortalama genişliği oligocluster çapı D gecikme zamanı = D 0 + a ampirik formül kullanılarak hesaplanır - D nm altın oligoclusters ortalama çapı (1 E bt), D, 0 minimum çap (3.5 nm), bir çekirdek boyutu (20 nm) maksimum artış olduğunu ve daha önce 16 gösterildiği gibi b 0.0021 sn -1. eklenti yöntemi için tahmin edilen çap yeni nanopartiküller HG dan oluşamaz dikkate alınarak hesaplanır, daha doğrusu böylece onları daha büyük hale eşit etrafında önceden küresel tohum yatırılır. Başka hiçbir varsayım gereklidir. Kolayca inci görülebilirEklenti bir yöntemle oluşturulabilir oligoclusters e çapıdır Denklem 6 C HG ve Cı tohumları eklenti yöntemde HG çözeltisi yapımında sırasıyla, gecikme zamanı yöntemiyle oligoclusters yapımında kullanılan chloroauric asit konsantrasyonlardır. Benzer V HG ve V Tohumlar gelen hacimleri.

Discussion

Bu el yazması tek dağılımlı altın oligoclusters bir masa üstü sentezi (Şekil 3) için ayrıntılı bir protokol sağlar. Yöntemi sadece alkali çözeltisi ve indirgeme maddesi daha sonra ilave sodyum tiosiyanat ile HAuCl 4 ilavesi ile süre değiştirilerek boyutları geniş bir üretme yeteneğine sahiptir. Alkalin HAuCl 4 eklenmesi hidroksile altın HAuCl 4 zamana bağlı hidroksillemesinden sulu çözelti sonuçları tamponlu (Na + [Au (OH 4-x) CI x] -). Bir denge reaksiyonu olarak hidroksilasyon tamamlanmasına gitmez ama az Bu hidroksilasyon sonuçları HAuCl 4, mevcut olan. Çekirdeklenme de novo altın monomerlerin formasyonu HAuCl 4 tarafından başlatılabilir. Hidroksile Altın oligoclusters oluşumu ile sonuçlanarak, mevcut altın nano partiküller üzerine eklenmesi yalnızca yeteneğine sahiptir; Bizim eklentiyöntem, bu 16 yararlanır. Gecikme zamanı yöntemi ile oluşturulan Oligoclusters hidroksile altın ve böylece tohumlanmıştır oligoclusters boyutunu artırmak, çökelmiş edildiği tohumlar olarak kullanılabilir. Tohumlu büyüme hidroksile altın oranı (Hg) genel olarak sentezlenmiş oligocluster (Şekil 1) değiştirilmesi ile kontrol edilebilir. Her iki yöntemde de partiküllerin boyutu kolayca doğru zaman gecikmesini (Şekil 2A, B) seçerek ya da tohum başlangıç ​​sağ ve katma hidroksillenmiş altın (HG) (Şekil 2C) sağ oranını seçerek tahmin edilebilir. En kullanışlı tanecik boyutları için Öngörüler (Tablo 1) sunulmuştur. Daha büyük parçacıklar daha az göç ve göründükleri gibi GSH türetilmiş oligoclusters artan boyutu elektroforez ile izlenebilir, özellikle koyu sonra altın nanopartiküller söndürme katsayısı parçacık büyüklüğüne orantılı olarak artış olmasından kaynaklanan.

4 hidroksilasyonu bir denge reaksiyonudur ve tamamlanması için gitmez Anılan gerçeğinden kaynaklanır. Oligocluster tohumların konsantrasyonu yüksek kaldığı zaman HAuCl 4 eksik hidroksilasyonu eklenti reaksiyonu üzerinde en az etkiye sahiptir. Uzun gecikme zamanı tohum ve yüksek HG kullanırken olduğu gibi oligocluster tohumların konsantrasyonu düşük olduğunda: tohum oranları, unhydroxylated HAuCl 4 etkisi anlamlı hale gelebilir. Bu koşullar altında, HAuCl 4 oligoclusters heterojen popülasyonları ile sonuçlanan yeni bir oligoclusters sentezini çekirdeklenmesi edebilmektedir.

Gecikme-time ya da eklenti yöntemiyle üretilen sentezlenmiş oligoclusters sadece altın çökelti eser miktarda geliştirilmesi, hafta boyunca stabildir. Sonra bile olabiliring oligoclusters stabil kalır ve toplanmasını karşı 300 kat konsantre. Burada tarif edilen altın oligoclusters ayrıca, böylece pahalı derivatizasyon ajanları küçük hacimlerde kullanılmak üzere izin önce türetme olmaksızın konsantre edilir edilmesi mümkün olan ek faydası vardır. glutatyon (GSH) ile derive sonra, küme bir yıla kadar sabit kalmıştır. GSH-türetme de böylece in vivo deneyler için uygun hale fizyolojik tampon ya da hayvan plazmaya maruz kaldığında bunları toplama karşı yapar, güçlü bir negatif yük 13 içerir. Türevlendirme tiyol grubu ihtiva eden reaktifler çeşitli ile elde edilebilir.

Diğer tiyol içeren moleküller 17,18 ile türetme için oligoclusters yatkınlığını yüzey tek tabaka uygun ve kolay modifikasyon, böylece kontrol yüzey kimyası ve oligoclusters reaktivitesini sağlar. Bu protokol ca kullanılan diğer kimyasallarn kolayca sentezini bozmadan benzer kimyasallar için ikame edilebilir. Bu, diğer tiyosiyanat tuzları diğer alkalin tamponlar ile boraks (örn., Karbonat) ve sodyum tiyosiyanat ikame içerir (örn.,, KSCN).

Bu protokolün ana özelliği vurgulanmalıdır sadeliği vardır. Sadece miligram ağırlık ölçeği ve bir manyetik karıştırıcı, gelişmiş bir biyolojik malzeme uygulamalarında kullanılabilecek, ticari kalitede altın oligoclusters üretmek için gereklidir. Geniş uygulanabilirliği üretilebilir daha ve monodispersiteye tarafından boyutlarda geniş destekli olduğunu. Ayrıca, evde üretim düşük maliyetli olduğunu.

oligoclusters bazal membran ve kan engellerin geçirgenlik çalışmaları için özellikle değerlidir. Kolayca farklı yollardan tuzlu su ile idare ve in vivo 19-21 izlenebilir. Elde edilen doku örnekleri daha sonra bir incelenebilirElektron mikroskobu 16,22. Geçirgenlik yanı sıra, biyolojik dağılımı değerli farmakolojik bilgi ve farklı boyutlarda oligoclusters karışımı idaresi gövdesinin 23-25 ​​içinde parçacıkların büyüklüğü bağımlı dağılımı hakkında değerli bilgiler verir sağlar. Son olarak, çünkü kendilerine özgü yapısı belki de altın nanopartiküller kolayca ulaşılabilir değildir floresan etiketleme için onları ideal aday yapma lokalize yüzey plazmon rezonansı (LSPR) tezahür başarısız çünkü floresan 26 neredeyse tamamen söndürülmesinde LSPR ve fluorofor sonuçları arasındaki girişim .

Acknowledgments

TK Slovenya Araştırma Ajansı destek kabul (ARRS, BI-ABD / 13-14-040 ve J3-6803 verir). OS Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) hibe RO1HL49277 destek kabul eder.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
125 ml Wheaton glass bottles Fisher Scientific SC-06-404F
Borax (Na2B4O7·10H2O) Fisher Scientific S25537
Gold(III) Chloride trihydrate Sigma Aldrich G4022
Sodium thiocyanate Sigma Aldrich 251410
Sodium carbonate Sigma Aldrich S7795
Glutathione Sigma Aldrich G4251
Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) Corning 21-031-CV
Centricon Plus - 70 Millipore UCF703008
Sodium bicarbonate Sigma Aldrich S6014
CF200-Cu Carbon film on 200 mesh copper grids  Electron Microscopy Sciences 71150
10x Tris/Glycine buffer Bio-Rad 161-0734
Any kD Mini-PROTEAN TGX Gel Bio-Rad 456-9033

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dreaden, E. C., Austin, L. A., Mackey, M. A., El-Sayed, M. A. Size matters: gold nanoparticles in targeted cancer drug delivery. Ther. Deliv. 3 (4), 457-478 (2012).
  2. Huang, X., Jain, P., El-Sayed, I., El-Sayed, M. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles. Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).
  3. Notarianni, M., et al. Plasmonic effect of gold nanoparticles in organic solar cells. Sol. Energy. 106, 23-37 (2013).
  4. Jain, P. K., Huang, X., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Noble Metals on the Nanoscale: Optical and Photothermal Properties and Some Applications in Imaging, Sensing, Biology, and Medicine. Acc. Chem. Res. 41 (12), 1578-1586 (2008).
  5. Huang, X., El-Sayed, M. A. Gold nanoparticles: Optical properties and implementations in cancer diagnosis and photothermal therapy. J. Adv. Res. 1 (1), 13-28 (2010).
  6. Cioffi, N., et al. Electrosynthesis and characterization of gold nanoparticles for electronic capacitance sensing of pollutants. Electrochim. Acta. 56 (10), 3713-3720 (2011).
  7. Mikami, Y., Dhakshinamoorthy, A., Alvaro, M., Garcia, H. Catalytic activity of unsupported gold nanoparticles. Catal. Sci. Tech. 3 (1), 58-69 (2012).
  8. González, A. L., Noguez, C., Barnard, A. S. Map of the Structural and Optical Properties of Gold Nanoparticles at Thermal Equilibrium. J. Phys. Chem. C. 116 (26), 14170-14175 (2012).
  9. Neeley, A., et al. Selective Detection of Chemical and Biological Toxins Using Gold-Nanoparticle-Based Two-Photon Scattering Assay. IEEE Trans. Nanotechnol. 10 (1), 26-34 (2011).
  10. An, H., Jin, B. Prospects of nanoparticle-DNA binding and its implications in medical biotechnology. Biotechnol. Adv. 30 (6), 1721-1732 (2012).
  11. Wang, S., Qian, K., Bi, X., Huang, W. Influence of Speciation of Aqueous HAuCl4 on the Synthesis, Structure, and Property of Au Colloids. J. Phys. Chem. C. 113 (16), 6505-6510 (2009).
  12. Britton, H. T. S., Dodd, E. N. Electrometric studies of the precipitation of hydroxides. Part V. Tervalent gold chloride solutions. J. Chem. Soc. , 2464-2467 (1932).
  13. Schaaff, T. G., Knight, G., Shafigullin, M. N., Borkman, R. F., Whetten, R. L. Isolation and Selected Properties of a 10.4 kDa Gold:Glutathione Cluster Compound. J. Phys. Chem. B. 102 (52), 10643-10646 (1998).
  14. Baschong, W., Lucocq, J. M., Roth, J. Thiocyanate gold: Small (2-3 nm) Colloidal Gold for Affinity Cytochemical Labeling in Electron Microscopy. Histochemistry. 83 (5), 409-411 (1985).
  15. De Brouckère, L., Casimir, J. Préparation d'hydrosols d'or homéodisperses très stables. Bull. Soc. Chim. Belg. 57 (10-12), 517-524 (1948).
  16. Smithies, O., et al. Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles: Preparation, Size Distribution, Derivatization, and Physical and Biological Properties. Langmuir. 30 (44), 13394-13404 (2014).
  17. Bartz, M., et al. Monothiols derived from glycols as agents for stabilizing gold colloids in water: synthesis, self-assembly and use as crystallization templates. J. Mater. Chem. 9 (5), 1121-1125 (1999).
  18. Hainfeld, J. F., Slatkin, D. N., Focella, T. M., Smilowitz, H. M. Gold nanoparticles: a new X-ray contrast agent. Br. J. Radiol. 79 (939), 248-253 (2006).
  19. Nam, S. Y., Ricles, L. M., Suggs, L. J., Emelianov, S. Y. Ultrasound and Photoacoustic Monitoring of Mesenchymal Stem Cells Labeled with Gold Nanotracers. PLoS One. 7 (5), (2013).
  20. Jokerst, J. V., Thangaraj, M., Kempen, P. J., Sinclair, R., Gambhir, S. S. Photoacoustic Imaging of Mesenchymal Stem Cells in Living Mice via Silica-Coated Gold Nanorods. ACS Nano. 6 (7), 5920-5930 (2013).
  21. Astolfo, A., et al. In vivo visualization of gold-loaded cells in mice using x-ray computed tomography. Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 9 (2), 284-292 (2013).
  22. Menk, R. H., et al. Gold nanoparticle labeling of cells is a sensitive method to investigate cell distribution and migration in animal models of human disease. Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 7 (5), 647-654 (2011).
  23. Kumar, A., Zhang, X., Liang, X. J. Gold nanoparticles: Emerging paradigm for targeted drug delivery system. Biotechnol. Adv. 31 (5), 593-606 (2013).
  24. Paciotti, G. F., et al. Colloidal Gold: A Novel Nanoparticle Vector for Tumor Directed Drug Delivery. Drug Deliv. 11 (3), 169-183 (2004).
  25. Khlebtsov, N., Dykman, L. Biodistribution and toxicity of engineered gold nanoparticles: a review of in vitro and in vivo studies. Chem. Soc. Rev. 40 (3), 1647-1671 (2011).
  26. Nerambourg, N., Werts, M. H., Charlot, M., Blanchard-Desce, M. Quenching of Molecular Fluorescence on the Surface of Monolayer-Protected Gold Nanoparticles Investigated Using Place Exchange Equilibria. Langmuir. 23 (10), 5563-5570 (2007).

Tags

Kimya Sayı 108 Altın nanoparçacık Chloroauric asit Oligocluster Sentez derivatizasyon Boyut dağılımı Oligomerler Üzüm gibi kümeler
Ortam Koşullarında Altın Nanopartiküller Kararlı Oligomerik Kümeleri Boyut Kontrollü Sentezi için Basit Bir Yöntem
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lawrence, M., Testen, A., Koklic,… More

Lawrence, M., Testen, A., Koklic, T., Smithies, O. A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions. J. Vis. Exp. (108), e53388, doi:10.3791/53388 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter