La ultrafiltración de flujo tangencial: "en verde" Método para la selección del tamaño y concentración de las nanopartículas de plata coloidal

Resumen

Ultrafiltración de flujo tangencial (TFU) es un método de recirculación para la separación basada en el peso de muestras biológicas. TFU fue adaptado al tamaño-select (1-20 nm de diámetro) y muy concentrar un gran volumen de polidispersos nanopartículas de plata (4 ml L de 15,2 g ^-1 Hasta 4 ml de 8,539.9 g ml ^-1) Con la agregación mínima.

Resumen

Hoy en día, AGNPS son ampliamente utilizados en la fabricación de productos de consumo, ¹ desinfectantes de agua, ² terapéuticos, ^{1, 3} y dispositivos biomédicos ⁴ debido a sus propiedades antimicrobianas potentes. ^3-6 Estas aplicaciones de nanopartículas están fuertemente influenciadas por el tamaño y estado de agregación AgNP . Muchos de los retos existentes en la fabricación controlada ⁷ y tamaño de aislamiento basado en ^4,8 de AGNPS no funcionalizado, homogéneos que estén libres de recubrimiento químicamente agresivo / agentes estabilizadores o disolventes orgánicos. ^7-13 Limitaciones emergen de la toxicidad de los reactivos, los altos costos o reducirse eficiencia de los métodos de síntesis de AgNP o aislamiento (por ejemplo, centrifugación, solubilidad dependiente del tamaño, cromatografía de exclusión molecular, etc.) ^10,14-18 Para superar esto, se mostró recientemente que el ST permite un mayor control sobre el tamaño, concentración y agregación estado de Creighton AGNPS (300ml de 15,3 mg ml ^-1 a 10 ml de 198,7 mg ml ^-1) que los métodos convencionales de aislamiento tales como ultracentrifugación. ¹⁹

ST es un método de recirculación comúnmente utilizado para el aislamiento basado en el peso de proteínas, virus y células. ^20,21 Brevemente, la muestra de líquido se hace pasar a través de una serie de membranas de fibra hueca con un tamaño de poro en el intervalo de 1.000 kD a 10 kD. Componentes más pequeños suspendido o disuelto en la muestra pasará a través de la barrera porosa junto con el disolvente (filtrado), mientras que los constituyentes mayores son retenidas (retenido). TFU puede ser considerado un "verde" método, ya que no daña la muestra ni requiere disolvente adicional para eliminar el exceso de reactivos tóxicos y subproductos. Además, AFT se puede aplicar a una gran variedad de nanopartículas como ambos filtros hidrófobos e hidrófilos están disponibles.

Los dos objetivos principales de este estudio fueron: 1) para ilustrarlos aspectos experimentales de la TFU enfoque a través de una experiencia de video invitado y 2) para demostrar la viabilidad del método de AFT para grandes volúmenes de nanopartículas coloidales y menores volúmenes de retenido. En primer lugar, AGNPS unfuctionalized (4 L, 15,2 mg ml ^-1) se sintetizaron usando el método bien establecido Creighton ^22,23 por la reducción de AgNO ₃ con NaBH _4. AgNP polidispersidad fue minimizado a continuación a través de una TFU 3-paso utilizando un filtro de 50-nm (460 cm ²⁾ para eliminar AGNPS y AgNP agregados-mayor que 50 nm, seguido por dos 100-kD (200 cm ² y 20 cm ²⁾ filtros para concentrar los AGNPS. Las muestras representativas se caracterizaron mediante microscopía electrónica de transmisión, UV-Vis espectrofotometría de absorción, espectroscopia Raman, y plasma acoplado inductivamente espectroscopia de emisión óptica. El retenido final consistió altamente concentrado (4 ml, 8,539.9 mg ml ^-1) todavía humilde agregada y homogéneaAGNPS de 1-20 nm de diámetro. Esto corresponde a un rendimiento de concentración de plata de aproximadamente 62%.

Protocolo

1. Síntesis de AGNPS coloidales

El mecanismo de reacción para el método Creighton (ligeramente modificada, de bajo costo) ²² se describe en gran detalle en la información de apoyo de referencia Pavel et.al junto con la hidrólisis no deseada reacción secundaria de NaBH ₄ a temperatura ambiente o superior. ²³

1. Limpiar todo el material de vidrio durante 12-24 h en un 10% de HNO ₃ baño, después de 4-12 horas en un NaOH 1,25 M en baño de etanol al 40%, y finalmente autoclave. Cristalería debe enjuagarse por completo con un mínimo de cinco veces con agua ultrapura (17 MW o más) después de qu....

Discusión

UV-Vis Espectrofotometría de absorción y espectroscopia Raman de AGNPS coloidales

Es bien sabido que el número de picos de resonancia de plasmones superficiales en el espectro de absorción de un coloide disminuye a medida que la simetría de los aumentos AGNPS. Además, AgNP agregación conduce a la aparición de picos más amplios o rojo cambió-. ^25,26 La presencia de un único pico agudo y simétrico SPR a 394 nm es indicativo de AGNPS pequeñas, esféricas de agregación moderada y distribu.......

Materiales

Nitrato de plata (AgNO 3)	Acros Organics Inc.	CAS: 7761-88-8
Se añadió borohidruro sódico (NaBH 4)	Acros Organics Inc.	CAS: 16940-66-2
El ácido nítrico (HNO 3, Optima)	Fisher Scientific Inc.	A467-1	Traza grado de metal para análisis ICP
10.000 mg ml -1 plata estándar, EnviroConcentrate	Ultra Scientific	US-IAA-047
KrosFlo Investigación II i Sistema de Filtración de Flujo Tangencial	Spectrum Laboratories Inc.	SYR2-U20-01N
0,05 m PS (0,5 mm) 460 cm 2	Spectrum Laboratories Inc.	X30S-900-02N
Mediodía-100 kD PS 200 cm 2	Spectrum Laboratories Inc.	X3-100S-901-02N
Micro100 kD PS 20 cm 2	Spectrum Laboratories Inc.	X1AB-300-10N
MasterFlex C-Flex tubería L / S Tamaño 17	Cole-Palmer Instrument Co.	06424-17
MasterFlex C-Flex tubería L / S Talla 14	Cole-Palmer Instrument Co.	06424-14
Cary 50 UV-VIS-NIR espectrofotómetro	Varian Inc.
LabRam sistema HR 800	Horiba Jobin Yvon Inc.
Varian ICP-OES 710ES	Varian Inc.

Tabla 1. Reactivos y equipos específicos.