يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

الهيدروكينون القائم على توليف نانواعواد الذهب

14.7K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/54319

⸱

أغسطس 10, 2016

 ,  ,  ,  , 
1Labion - Laboratory of Nanomedicine and Clinical Biophotonics, Fondazione Don Carlo Gnocchi ONLUS (Don Carlo Gnocchi Foundation), 2Institute for Health and Consumer Protection (IHCP), European Commission Joint Research Centre

في هذه المقالة

ملخص

وتصف هذه الورقة بروتوكول لتوليف نانواعواد الذهب، على أساس استخدام الهيدروكينون عن الحد من وكيل، بالإضافة إلى آليات مختلفة للتحكم في حجم ونسبة الارتفاع.

الملخص

القضبان النانوية الذهبية هي نوع مهم من الجسيمات النانوية التي تتميز بخصائص بلازمونية غريبة. على الرغم من استخدامها على نطاق واسع في تكنولوجيا النانو ، إلا أن الطرق الاصطناعية لإعداد قضبان الذهب النانوية لا تزال غير محسنة بالكامل. في هذه الورقة ، نصف بروتوكولا جديدا عالي الكفاءة من خطوتين يعتمد على استخدام الهيدروكينون كعامل اختزال خفيف. يسمح نهجنا بإعداد القضبان النانوية مع التحكم الجيد في الحجم ونسبة العرض إلى الارتفاع (AR) ببساطة عن طريق تغيير كمية سداسي ديسيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم بروميد (CTAB) وأيونات الفضة (Ag +) الموجودة في "محلول النمو". باستخدام هذه الطريقة ، من الممكن تقليل كمية CTAB بشكل ملحوظ ، وهو كاشف باهظ الثمن وسام للخلايا ، ضروري للحصول على الشكل الممدود. يمكن الحصول على قضبان نانوية ذهبية بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ حوالي 3 في وجود 50 ملي مولار فقط من CTAB (مقابل 100 ملي مولار المستخدمة في البروتوكول القياسي القائم على استخدام حمض الأسكوربيك) ، بينما يتم الحصول على قضبان نانوية ذهبية أقصر باستخدام تركيز منخفض يصل إلى 10 مليمتر.

المقدمة

جزيئات الذهب (AuNPs) هي واحدة من النانو الأكثر انتشارا واعدة لاستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية. استخدامها ضروري في كثير نقطة من الرعاية في المختبر منتجات التشخيص 1 وقد اقترحت على أنها أداة فعالة لعدد من التطبيقات المختلفة الأخرى:. كعامل التباين في دراسات التصوير (2)، نظام تسليم المخدرات (3) وكما أدوية الحراري الناجم عن ضوء (أو العلاج ضوئي؛ ضوحراري). 4 وأدى إمكانات كبيرة من AuNPs، في السنوات العشرين الماضية، والبحث المكثف على تطوير توليفة جديدة قادرة على زيادة السيطرة على حجم وشكل الحصول عليها. 5 وذلك لأن أنواع مختلفة من AuNPs هي في الواقع أكثر ملاءمة من غيرها لتطبيقات محددة.

بين النانو الذهب المختلفة، ظهرت نانواعواد الذهبية (AuNRs) باعتباره واحدا من الأنظمة الأكثر إثارة للاهتمام. تتميز AuNRs من قبل اثنين من plasmoقمم شركة الاستثمارات الوطنية المرتبطة تذبذب الإلكترونات على طول طولية ومحاور عرضية، على التوالي. 6 ومن الأهمية بمكان أن موقف الذروة طولية على أشده يمكن ضبطها على وجه التحديد بين 620 و 800 نانومتر، وهذا يتوقف على نسبة الجانب من قضبان . هذه المنطقة مباريات نافذة البيولوجي، 7 حيث الأنسجة البشرية تقريبا لا تمتص الضوء، والسماح للتطوير عدد من التطبيقات في الجسم الحي الضوئية التي تنطوي على AuNPs.

وعلى الرغم من اهتمام كبير في هذا النوع من النانو، وبروتوكولات الاصطناعية لإعداد AuNRs تعاني من العديد من القيود. في معظم الحالات، يتم إعداد نانواعواد وفقا لطريقة من خطوتين التي وضعتها ساو وزملاء العمل. 8 في البروتوكول، ويتم تجميع نانواعواد عن طريق الحد من أيونات الذهب باستخدام حامض الاسكوربيك في وجود بذور الذهب مسبقة التشكيل، أيونات الفضة وكمية كبيرة بروميد hexadecyl trimethylammonium (CTAB)، ميلانالسطحي الخطي ationic.

العيب من هذا البروتوكول هو أن العائد الحد من أيونات الذهب منخفضة نسبيا (حوالي 20٪) 9 وعلى كمية عالية من CTAB، كاشف باهظة الثمن التي تمثل أكثر من نصف التكلفة الإجمالية للالكواشف في التوليف، وهناك حاجة. تطوير طريق الاصطناعية جديدة وأكثر فعالية هي من ثم تعتبر حاجة مهمة، والسماح للنشر النهج الطبية الحيوية على أساس AuNRs.

في الجزء الأول من هذه الورقة، نقدم بروتوكول الأمثل لإعداد AuNR وجود نسبة الارتفاع من حوالي ثلاثة. ويستند هذا التوليف على استخدام الهيدروكينون كعامل مختزل معتدل وأنه يسمح للإعداد AuNR مع تخفيض الكمية تقريبا من أيونات الذهب، والاستفادة من المبلغ المخفض من CTAB 10 ويستند هذا البروتوكول لإعداد AuNRs على نهج من خطوتين حيث تستخدم البذور الذهب في "سول النموution ".

في الجزء الثاني، وتبين لنا كيفية بدقة ضبط حجم ونسبة الارتفاع من AuNR التي تم الحصول عليها بطريقتين. الطريقة الأولى، على غرار بروتوكول قياسي على أساس حمض الأسكوربيك، وتختلف كمية أيونات الفضة الموجودة في "حل النمو". وتستند الطريقة الثانية على اختلاف كمية CTAB التي يمكن أن تخفض إلى أسفل إلى تركيز من 10 ملم (على مقربة من تركيز micellar الحرجة التي أبلغ عنها المورد) للحصول على نانواعواد قصيرة محددة جيدا.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. توليف نانواعواد الذهب

ملاحظة: يجب استخدام الماء النقي للغاية في جميع أنحاء.

  1. إعداد البذور الذهب
    1. حل 364.4 ملغ من بروميد hexadecyltrimethylammonium (CTAB) في 5 مل من الماء، تحت ultrasonication عند 40 درجة مئوية حتى يصبح الحل واضح. اسمحوا الحل CTAB يبرد إلى درجة حرارة الغرفة.
    2. بشكل منفصل، وإعداد 5 مل من حمض tetrachloroauric (HAuCl 4) في الماء (0.5 ملم).
    3. إضافة الحل HAuCl 4 إلى حل CTAB تحت التحريك المغناطيسي القوي، والحفاظ على درجة حرارة ثابتة عند 27 درجة مئوية.
    4. إعداد 600 ميكرولتر من بوروهيدريد الصوديوم (NaBH 4) حل في الماء (10 ملم) في 4 درجات مئوية. إضافة هذا الحل إلى الخليط مع التحريك القوي. تحقق اذا كان لون حل ليغير على الفور من الأصفر إلى البني.
    5. تحريك تعليق لمدة 20 دقيقة قبل الاستخدام. تخزين تعليق البذور لمدة لا تزيد عن 24 ساعة في درجة حرارة الغرفةتلح.
    6. تحقق أبعاد البذور باستخدام مطياف أشعة فوق البنفسجية فيس. ضمان أن بذور صغيرة بما فيه الكفاية (حوالي 2 نانومتر) لاستخدامها في إعداد نانواعواد الذهب عن طريق التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية مرئية.
      ملاحظة: الطيف يجب أن يكون على غرار ما يقال في الشكل 1 البذور الكبيرة التي تم تحديدها من قبل وجود ذروة plasmonic حول 505-520 نانومتر يجب ألا تستخدم لأنها من المحتمل أن إنتاج الجسيمات النانوية كروية.
  2. إعداد "حل النمو" من نانواعواد الذهب.
    1. حل 182.2 ملغ CTAB جنبا إلى جنب مع 22 الهيدروكينون ملغ في 5 مل من الماء عند 40 درجة مئوية باستخدام ultrasonication. تهدئة الحل إلى 27 درجة مئوية.
    2. إعداد 200 ميكرولتر من 4 مم نترات الفضة (AGNO 3) حل.
    3. بشكل منفصل، وإعداد 5 مل من محلول 1 ملم من حمض tetrachloroauric (HAuCl 4).
    4. أولا إضافة محلول نترات الفضة أعدت في الخطوة 1.2.2. ثم، إضافة HAuCل 4 الحل أعد في الخطوة 1.2.3 لحل CTAB والهيدروكينون أعدت في الخطوة 1.2.1 مع التحريك المغناطيسي.
    5. فورا بعد، إضافة التحريك المغناطيسي ذكرت 12 ميكرولتر من تعليق بذور معدة مسبقا وفقا لبروتوكول في خطوة 1.1 والسماح للبدء التفاعل. معرفة ما اذا كان يتغير تعليق اللون في حوالي 30 دقيقة.
    6. السيطرة على تشكيل الأقطاب النانوية عن طريق التحقق من طيف الأشعة فوق البنفسجية مرئية للتعليق، كما هو موضح في قسم 4، كل 5 دقائق. المضي قدما حتى الطيف مستقرة. للسماح بتشكيل كاملة من الأقطاب النانوية، وترك التعليق مع التحريك لمدة 30 دقيقة (الشكل 2).
    7. تقسيم تعليق في أنابيب (1 مل من تعليق لكل أنبوب) وأجهزة الطرد المركزي في 10000 x ج لمدة 10 دقيقة. نانواعواد الذهبية شكل راسب الظلام في الجزء السفلي من الأنبوب.
    8. Resuspend ويعجل من كل أنبوب في 1 مل من الماء. اخلطي المحتوى من الأنابيب وتخزين المعلension من نانواعواد الذهب في درجة حرارة الغرفة.
    9. تميز الأقطاب النانوية التي تم الحصول عليها عن طريق الأشعة فوق البنفسجية مرئية التحليل الطيفي ونقل المجهر الإلكتروني كما هو موضح في المادة 4 (الشكل 3).

2. ضبط نسبة الارتفاع من نانواعواد من خلال تغيير التركيز من حج + الأيونات

  1. إعداد محلول نترات الفضة بتركيز 4 ملم، حل 3،4 ملغ AGNO 3 في 5 مل من الماء.
  2. إعداد في ثلاث قوارير مختلفة الحل مع CTAB والهيدروكينون كما هو موضح في القسم 1.2.1 وإضافة على التوالي 100 ميكرولتر 150 ميكرولتر أو 200 ميكرولتر من محلول نترات الفضة.
  3. إضافة HAuCl 4 حل أعدت وفقا للخطوة 1.2.3 والمضي قدما في إعداد نانواعواد الذهب كما هو موضح من وجهة 1.2.5.
  4. تميز الأقطاب النانوية التي تم الحصول عليها بواسطة التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية مرئية وانتقال المجهر الإلكتروني. وقوارير مع كميات أقل من حج + إعادةالسلط في نانواعواد أقصر (نسبة الارتفاع من 2 و 2.2 على التوالي) (الشكل 4).

3. ضبط نسبة الارتفاع من نانواعواد من خلال تغيير التركيز من CTAB

  1. إعداد دفعات مختلفة من نانواعواد الذهب مع تركيزات مختلفة من CTAB في "حل النمو". تركيزات استخدام من 10 ملم إلى 100 ملم لإنتاج نانواعواد الذهبية وجود اختلاف حجم ونسبة الارتفاع. وتتلخص تركيزات CTAB المستخدمة في كل تجربة في الجدول 1 مع المبلغ المقابل من ملليغرام المستخدمة. حل كميات مختلفة من CTAB دائما مع 22 ملغ من الهيدروكينون في 5 مل من الماء.
  2. إضافة 200 ميكرولتر من محلول نترات الفضة (أعدت وفقا إلى الخطوة 1.2.2) و 5 مل من HAuCl 4 الحل (المعد وفقا كيف هو موضح في الخطوة 1.2.3) في كل قارورة تحت التحريك المغناطيسي.
  3. إضافة 12 ميكرولتر من تعليق البذور ومراقبة التغير في لون الخليط النهائي.
  4. توقفالتحريك عندما استقرت اللون تعليق وطيف الأشعة فوق البنفسجية مرئية. في وقت رد الفعل يعتمد على تركيز CTAB في حل النمو.
  5. أجهزة الطرد المركزي في 10000 x ج لمدة 10 دقيقة و resuspend في الماء.
  6. تميز الأقطاب النانوية التي تم الحصول عليها بواسطة التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية مرئية وانتقال المجهر الإلكتروني. وهناك تركيز أقل من CTAB يؤدي إلى نانواعواد أقصر في حين أن تركيز أعلى سيعطي نانواعواد فترة أطول ولكن بشكل اكبر. على العكس من نسبة الارتفاع من الأقطاب النانوية ستكون أعلى في نطاق حوالي 40-50 ملم، وسوف تقلل سواء في تركيزات الدنيا والعليا (الشكل 5) والشكل (6).

4. توصيف نانواعواد الذهب

  1. التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية مرئية
    1. تمييع 100 ميكرولتر من حل نانواعواد مع 400 ميكرولتر من الماء في البلاستيكية الصغيرة كفيت والحصول على طيف الامتصاص للأشعة فوق البنفسجية مرئية (نطاق الطول الموجي بين 400 و 840 نانومتر)وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
    2. جمع أطياف الأشعة فوق البنفسجية مرئية (نطاق الطول الموجي بين 400 و 840 نانومتر) من الحل نمو كل 5 دقائق لدراسة حركية التفاعل.
  2. انتقال المجهر الإلكتروني (تيم)
    1. جمع صور تيم من كل عينة من نانواعواد، لقياس حجم ونسبة الارتفاع من الأقطاب النانوية التي تم الحصول عليها. إعداد العينات عن طريق وضع قطرة من تعليق (4 ميكرولتر) على فائقة رقيقة 200 شبكة الشبكات النحاسية المغلفة Formvar وتترك لتجف في الهواء في 4 درجات مئوية. تحليل العينة في تيم باستخدام الجهد تسريع 200 كيلو فولت وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

ويمكن رؤية الأشعة فوق البنفسجية أطياف مرئية من البذور الذهب في الشكل 1. وتعرض للأشعة فوق البنفسجية أطياف مرئية المكتسبة في أوقات مختلفة بعد الحقن من البذور الذهب في الشكل 2 الأشعة فوق البنفسجية أطياف مرئية والمجهرية انتقال الإلكترون (تيم) وصور من الأقطاب النانوية الذهبية التي تم الحصول عليها وترد في الشكل (3). وقد أثبت المجهرية للأشعة فوق البنفسجية مرئية الأطياف ونقل الإلكترون (تيم) وصور من نانواعو...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

بروتوكول المعروضة هنا ينطبق الهيدروكينون، وهو جزيء العطرية التي تتميز إمكانية تخفيض ضعيفة، لإنتاج نانواعواد الذهب. هناك نوعان من المزايا الرئيسية لهذا البروتوكول نحو الطريق الاصطناعية الأكثر استخداما على أساس استخدام حمض الاسكوربيك: الأول هو أن الهيدروكينون هو قادرة على الحد من الكمية تقريبا أيونات الذهب السماح بإنتاج كمية أكبر من نانواعواد الذهب 11. ويرد هذا الأخير من حقيقة أنه يتطلب كمية أقل من CTAB وتخفيض كبير لاحق من التكاليف. ويستند هذا البروتوكول على نهج من خطوتين...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

تم توفير تمويل لهذا البحث من قبل وزارة الصحة الإيطالية في إطار EuroNanoMed II (مشاريع البحوث الأوروبية المبتكرة والتطوير التكنولوجي في الطب النانوي ، عنوان المشروع: "InNaSERSS").

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
الذهب (III) كلوريد ثلاثي الهيدراتسيجما ألدريتش520918
الهيدروكينونسيجما ألدريتشH17902
نترات الفضةسيجما ألدريتش209139
بوروهيدريد الصوديومالسام سيجما ألدريتش480886
سداسيسيلتريميثيل بروميد الأمونيوم (CTAB)سيجما ألدريتشH5882السموم الحاد. (عن طريق الفم). في هذه الدراسة ، اختبرنا ثلاث دفعات مختلفة من CTAB (H5882) من Sigma Aldrich. تم وضع علامة على اثنين منهم على أنهما صنع في الصين بينما تم وضع علامة واحدة على أنها مصنوعة في الهند. في تجربتنا ، كانت الدفعات التي تم وضع علامة عليها على أنها مصنوعة في الصين فقط فعالة في إعداد AuNR.
مقياس الطيفالضوئي الحراري العلمي نانو دروب 2000 سي
تيمجول2100

المراجع

  1. Zhou, W., Gao, X., Liu, D., Chen, X. Gold Nanoparticles for In Vitro Diagnostics. Chem Rev. 115 (19), 10575-10636 (2015).
  2. Bao, C., et al. Gold nanoprisms as optoacoustic signal nanoamplifiers for in vivo bioimaging of gastrointestinal cancers. Small. 9 (1), 68-74 (2013).
  3. Han, G., Ghosh, P., Rotello, V. M. Functionalized gold nanoparticles for drug delivery. Nanomedicine. 2 (1), 113-123 (2007).
  4. Choi, W. I., et al. Tumor regression in vivo by photothermal therapy based on gold-nanorod-loaded, functional nanocarriers. ACS Nano. 5 (3), 1995-2003 (2011).
  5. Langille, M. R., Personick, M. L., Zhang, J., Mirkin, C. A. Defining Rules for the Shape Evolution of Gold Nanoparticles . J. Am. Chem. Soc. 134 (35), 14542-14554 (2012).
  6. Lohse, S. E., Murphy, C. J. The Quest for Shape Control: A History of Gold Nanorod Synthesis. Chem. Mater. 25 (8), 1250-1261 (2013).
  7. Weissleder, R. A clearer vision for in vivo imaging. Nat. Biotech. 19 (4), 316-317 (2001).
  8. Sau, T. K., Murphy, C. J. Seeded High Yield Synthesis of Short Au Nanorods in Aqueous Solution. Langmuir. 20 (15), 6414-6420 (2004).
  9. Ratto, F., Matteini, P., Rossi, F., Pini, R. Size and shape control in the overgrowth of gold nanorods. J. Nanopart. Res. 12, 2029-2036 (2010).
  10. Morasso, C., et al. Control of size and aspect ratio in hydroquinone-based synthesis of gold nanorods. J. Nanopart. Res. 17, 330-337 (2015).
  11. Vigderman, L., Zubarev, E. R. High-yield synthesis of gold nanorods with longitudinal SPR peak greater than 1200 nm using hydroquinone as a reducing agent. Chem. Mater. 25 (8), 1450-1457 (2013).
  12. Walsh, M. J., Barrow, S. J., Tong, W., Funston, A. M., Etheridge, J. Symmetry breaking and silver in gold nanorod growth. ACS Nano. 9 (1), 715-724 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

اختزال الهيدروكينونتركيز CTABضبط أيونات الفضةالنمو بوساطة البذورمطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئيةالمجهر الإلكتروني النافذالتحكم في النسبة الباعيةتخليق الجسيمات النانويةبروتوكول من خطوتين
الهيدروكينون القائم على توليف نانواعواد الذهب
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.