切向流超:A胶体银纳米粒子的大小选择与集中"绿色"方法

Summary

切向流超滤（TFU），是一个循环的生物样品的重量为基础的分离方法。 TFU适于大小选择（1-20 nm直径）和高度集中大量的多分散性的银纳米颗粒（4 L的15.2微克毫升 ^{-1 -1}），以最小的聚集。

Abstract

如今，AGNPS被广泛用于制造消费类产品，水消毒剂^，2疗法^，1，3和生物医学设备由于其强大的抗菌性能^。3-6这些纳米粒子的应用，我们强烈的AgNP大小和聚集状态的影响。存在许多挑战在受控制造⁷和未官能化的，同质的银奈米粒子从化学侵蚀性的上限/稳定剂或有机溶剂是免费的基于大小的隔离^{4,8 7-13}摆脱限制成本高的毒性试剂，或减少的AgNP合成或分离方法（ 例如 ，离心，尺寸相关的溶解度，尺寸排阻色谱法，等）的效率^。10,14-18为了克服这一点，我们最近发现，TFU允许更大的控制权的大小，浓度和（300克赖顿农业非点源污染的聚集态毫升15.3微克毫升^-1 198.7微克毫升^-1）下降到10毫升的¹⁹比传统的隔离方法，如超速离心。

TFU是常用的重量为基础的分离的蛋白质，病毒和细胞的再循环方法^。20,21简单地说，该液体样品通过中空纤维膜的孔径范围从1,000 kD的10 kD的一系列。较小的悬浮或溶解的样品中的成分将通过多孔隔板与溶剂（滤液）一起，而较大的成分被保留（滞留）。 TFU可能被认为是"绿色"的方法，因为它既不损害样品，也不需要额外的溶剂，以消除有毒过量的试剂和副产品。此外，TFU可能被应用到了大量的各种纳米粒子，作为疏水性和亲水性两种过滤器是可用的。

本研究的两个主要目标是:1）说明实验方面的的TFU方法通过一个被邀请的视频体验和2）表现出较大的胶体纳米粒子的体积和更小的体积，截留TFU方法的可行性。首先，unfuctionalized银奈米粒子（4升，15.2微克毫升^-1）的合成通过用NaBH ₄还原的AgNO ₃使用既定克莱顿方法^22,23。 AgNP多分散性，然后最小化通过使用50纳米的过滤器（460厘米^2），以除去银奈米粒子和AgNP-聚集体由两个100 kD的滤波器（200厘米²和20厘米^2）大于50nm，接着的3个步骤TFU集中银奈米粒子。有代表性的样品进行了表征，利用透射电子显微镜，紫外 - 可见吸收光谱法，拉曼光谱法，电感耦合等离子体发射光谱。最终阻滞高度集中（4毫升，8,539.9微克毫升^-1），但卑微的汇总和均匀银奈米粒子为1-20纳米的直径。这对应于约62％的银浓度收率。

Protocol

1。胶体银奈米粒子的合成

克莱顿法（略作修改，廉价的^）22的反应机制中很详细的描述，在辅助信息的参考帕维尔et.al一起的不需要的水解侧的NaBH _4，在室温或更高温度下反应²³

1. 12-24小时，在10％HNO _3的浴，然后清洁所有的玻璃器皿为4-12小时，在1.25 M的NaOH在40％的乙醇浴中，最后的高压釜。玻璃器皿应彻底漂洗最低五次后，用超纯水（17MΩ或更高）的酸和碱浴步骤。
2. 准备2 mM的NaBH ₄溶液的300毫升和100毫升1mM的AgNO ₃溶液，使用灭菌水冷却在10℃下的较低的温度下，将防止侧的NaBH ₄反应。
3. 加入300毫升2mM的NaBH ₄溶液到500毫升锥形反应烧瓶中续癌宁搅拌棒和烧瓶用铝箔包裹，以防止银氧化。将烧瓶放置在冰浴上搅拌盘和搅拌溶液10分钟，在325 rpm的转速下。
4. 总理25毫升滴定管具有列满的超纯水漂洗。浸水后，填写滴定管AgNO ₃溶液和包装用铝箔。
5. 在一个黑暗的房间中，添加1mM的AgNO ₃溶液50毫升，在连续搅拌下（ 图1A）的NaBH ₄溶液1滴秒^....

Discussion

胶体银奈米粒子的紫外 - 可见吸收光谱法和拉曼光谱

这是众所周知的，数量的表面等离子体共振一种胶体的吸收光谱的峰的对称性的AGNPS增加而减小。此外，AgNP聚合导致的外观更广泛或红移的峰^。25,26的存在下，在394 nm处的一个单一的，尖锐的和对称的SPR峰值表示中度聚集和粒度分布的小的，球形的银奈米粒子。

前和超滤后的胶体样品的纯度，证明了原始克莱顿胶体和最后的100-kD的滞留物，其中表现出只有三个振动模式到H _{2 O的}特征的拉曼光谱与有机杂质或超滤污染物的大型拉曼截面的拉曼信号将通过紧靠的AgNP的增强表面（即，所谓的表面增强拉曼光谱（SERS）效应）。

ICP-OES和超滤胶体银奈米粒子TEM

先前报道的TFU程序^19的三分之一，100-kD的过滤工序的添加促进了成功克莱顿胶体银奈米粒子较大体积的减少（4L一批15.2 ppm的）在1000倍的较小体积.......

Materials

硝酸银（AgNO 3的 ）	Acros Organics公司	CAS:7761-88-8
硼氢化钠（加入NaBH 4）	Acros Organics公司	CAS:16940-66-2
硝酸（HNO 3，远舰）	默飞世尔科技公司	A467-1	ICP分析痕量金属级
10,000微克毫升-1银标准，EnviroConcentrate	超科学	美IAA-047
KrosFlo研究（二） 我切向流过滤系统	频谱检测实验室公司	SYR2-U20-01N
0.05微米PS（0.5毫米）460厘米	频谱检测实验室公司	X30S-900-02N
南部100 kD的PS 200平方厘米	频谱检测实验室公司	X3-100S-901-02N
micro100 kD的PS 20 cm 2的	频谱检测实验室公司	X1AB-300-10N
MASTERFLEX的C-Flex管L / S尺寸17	科尔 - 帕默仪器有限公司	06424-17
MASTERFLEX的C-Flex管L / S尺寸14	科尔 - 帕默仪器有限公司	06424-14
卡里50 UV-VIS-NIR分光光度计	瓦里安公司
的LabRam HR 800系统	HORIBA Jobin Yvon公司公司
瓦里安710ES ICP-OES	瓦里安公司