1. Synthèse des AGNPS colloïdal
Le mécanisme réactionnel de la méthode Creighton (légèrement modifié, peu coûteux) 22 est décrite en détail dans l'information de référence Soutenir Pavel et.al avec l'hydrolyse indésirable réaction secondaire de NaBH4 à la température ambiante ou plus 23.
2. Caractérisation des AGNPS colloïdal
Un spectrophotomètre Cary 50 UV-VIS-NIR (Varian Inc) et un LabRamHR 800 Système Raman (Horiba Jobin Yvon, Inc) équipé d'un Olympus BX41 microscope confocal Raman, ont été utilisées pour la caractérisation AGNP. La Cary WinUV logiciel, LabSpec v.5 et 8,0 Origine du logiciel ont été utilisées pour la collecte des données et l'analyse.
Remarque: Les paramètres d'acquisition devra être optimisé fomodèles R Instrumentation autres.
Détermination de résonance plasmonique de surface de AGNPS colloïdal par spectrophotométrie UV-VIS
- Remplir un 1 cm 3 avec cuvette jetable Creighton colloïde et de l'eau ultra pure dans un rapport volumique de 1:10. Remplir une autre cuvette 1 cm 3 avec de l'eau ultra-pure pour une correction de base vierge. Essuyez l'extérieur de deux cuvettes d'une Kimwipe.
- Régler le spectrophotomètre en mode absorbance d'un minimum de -0,5 Y à un maximum de 1,0 Y. Régler la fenêtre X à balayage à 200-800 nm et sélectionnez une vitesse de balayage rapide de 4800 nm -1 min avec correction de référence.
- Insérez la cuve remplie d'eau dans l'appareil et exécuter un scan de base. Répéter si nécessaire jusqu'à ce qu'une commande de référence de zéro est atteint.
- Remplacer la cuvette de blanc avec la cuve d'analyse et lancer une analyse d'absorption pour la collecte du spectre d'absorption UV-Vis de l'échantillon colloïdale (Figure 1C).
Test de pureté de AGNPS colloïdal par spectroscopie Raman
En raison de la limitation dans le temps de la vidéo de démonstration (10-15 min video) et la limitation de l'espace de texte du protocole (3 pages maximum), cette partie expérimentale ne sera pas filmé.
- Définissez les paramètres d'instrument comme suit: Source d'excitation (632,8 nm He-Ne), le filtre (pas de filtre, la puissance du laser sur l'échantillon ~ 17 mW), trou confocal (300 um), spectromètre (730 cm -1), réseau holographique (600 bosquets / mm), objectif (50x objectif à long air de travail à distance), le temps d'exposition (30 s), et des cycles d'accumulation (5).
- Utiliser une pipette propre pour remplir une cuvette en quartz de 2 ml avec un colloïde et insérez doucement le bouchon. Utiliser un Kimwipe pour nettoyer des taches ou des empreintes digitales, des colloïdes de la surface de la cuvette. Réduire de manière significative la platine du microscope. Sélectionnez l'objectif 50x et placer la cuvette sur la scène.
- La mise au point laser faisceau sur le colloïde AGNP directement sous la paroi intérieure de la cuve à l'aide du mode vidéo de l'appareil et l'appareil Olympus. Éteignez les lumières de chambre et acquérir du spectre Raman (figure 1D).
3. Taille-sélection et concentration des AGNPS colloïdal par ultrafiltration à flux tangentiel (TFU)
Un KrosFlo II recherche un système de filtration (Spectrum Laboratories, Rancho Dominguez, Californie) a été utilisé pour limiter la polydispersité AGNP et de se concentrer entre eux (figure 2). Les trois étapes du processus de TFU étaient les suivants: (1) Taille-sélection de AGNPS et AGNP-agrégats de 50 nm de diamètre et de plus en utilisant un 50-nm MidiKros polysulfone module (460 cm 2), 2) choix de la taille et de la concentration des AGNPS de 1-20 nm de diamètre à l'aide d'un 100-kD MidiKros filtre (200 cm 2), et (3) la réduction du volume utilisant en outre une MicroKros 100-kD polysulfone filtre (20 cm 2) (Figure 3).
- Raccorder le tuyau d'alimentation 17 taille MasterFlex de la pompe péristaltique selon la figure 2A. Une jonction Y et d'un tube de jonction sera nécessaire pour la mise en place. Fixer le tube au module 50-nm MidiKros. Assurez-vous de fixer la tuyauterie pour filtrer à l'aide des liens zip. Sélectionner taille de 17 tubes en utilisant le bouton TAILLE.
- Choisissez sens inverse des aiguilles pompe en utilisant le bouton DIR. Assurez-vous que le bouton MODE est sur INT.
- Abaissez le débit de la pompe à moins de 300 min -1 ml avant de démarrer la pompe. Le débit de la pompe doit être ajustée en fonction de la taille du tube utilisé. Il devrait y avoir un réglage faible pour permettre à l'opérateur de réagir rapidement à des fuites potentielles, mais assez grandes pour encore avoir un effet d'amorçage du système. Afin de créer le vide nécessaire à l'établissement de colloïde du réservoir dans le tube et le filtre, couper le tuyau qui relie la partie inférieure du filtre à la partie supérieure de la jonction en Y dans le milieu de la tubulure.
- Une fois que le liquide circule librement à travers le tube, arrêter la pompe, joindre la section de tuyau cassé avec une jonction tube et fixez-le avec attaches. Mettre la pompe de nouveau et continuer la filtration.
- Vérifier le circuit de tuyaux pour les fuites. Si une fuite est détectée, réparer la fuite en ajustant le montage ou re-fixer avec une attache de câble. Une fois que le système de tuyauterie est exempte de fuites, le débit de la pompe peut être augmenté à pas plus de 700 min -1 ml. Cette valeur de débit de la pompe doit être optimisée en fonction de la taille de tuyau pour éviter l'échec tube. Poursuivre la filtration jusqu'à ce que le liquide dans la bouteille de réserve est épuisée à presque rien.
- Une fois la filtration terminée, recueillir le filtrat qui contient AGNPS de 50 nm de diamètre et smaller. Le rétentat peut être sauvegardé pour analyse ultérieure, conformément à la demande AGNP spécifique.
Étape 2
- Rincer la tubulure avec 2% de HNO 3 et de l'eau ultrapure avant d'installer les MidiKros 100-kD filtrer à l'aide de la même configuration que pour le module 50-nm.
- Répétez l'étape 3.3 en utilisant le module de 100 kD MidiKros.
- Une fois la filtration terminée, recueillir le contenu du tube et le filtre (100-kD rétentat). Le volume doit être d'environ 50 ml.
Étape 3
- Branchez le tuyau MasterFlex taille 14 et les MicroKros 100-kD filtre à la pompe péristaltique selon la figure 2B. Sécuriser toutes les jonctions avec les attaches. Sélectionnez taille 14 tubes sur la pompe en utilisant le bouton TAILLE et abaisser le débit de la pompe à 30 -1 ml min.
- Commencez le processus de filtration. Vérifier le circuit de tuyaux pour les fuites. Si une fuite est détectée, réparer la fuite en ajustant la formetion ou re-fixer avec une attache de câble.
- Une fois que le système de tuyauterie est exempte de fuites, le débit de la pompe peut être augmenté à pas plus de 90 -1 ml min. Poursuivre la filtration jusqu'à ce que le liquide restant dans la bouteille réservoir contient une quantité minimale de concentré.
- Le reste du contenu du tube et le filtre peuvent être recueillies dans le flacon réservoir en retirant le tube d'alimentation de la bouteille pendant que la pompe est toujours en marche. Une fois le contenu des tubes et des filtres sont dans la bouteille réservoir, la pompe peut être mis hors tension.
4. Quantification de la quantité d'argent colloïdal dans AGNPS par plasma à couplage inductif spectroscopie d'émission optique (ICP-OES)
Chaque échantillon a été chimiquement colloïdale digérée et la quantité d'argent a été quantifiée par ICP-OES utilisant un spectromètre Un 710E (Varian Inc.) Une courbe de régression linéaire d'étalonnage pour l'argent (figure 4) a été construit en utilisant huit normes d'argent (0, 3, 7, 10, 15, 25, 50 et 100 mg L -1), qui ont été préparés à partir d'un standard de 10.000 pg ml -1 pour l'argent analyse des métaux traces (Ultra scientifique).
- Chimiquement digérer les échantillons à l'aide HNO 3. Les échantillons représentatifs sont l'original colloïde (étape 1), 50-nm filtrat (étape 1), 100-kD rétentat (étape 2), et finale du 100 kD rétentat (étape 3) (figure 3).
- Les échantillons doivent être dilués avec 2% de HNO 3 en utilisant les ratios de volume suivants: 1:1000 pour l'original colloïde, 1:1000 pour le filtrat 50-nm, 1:25,000 pour le premier 100-kD rétentat et 1:250,000 pour la finale du 100 kD rétentat. Pour éviter le lessivage d'argent, tous les échantillons doivent être conservés dans des récipients en polypropylène de faible densité.
- Définissez les paramètres de l'instrument ICP-OES comme suit: longueur d'onde pour l'Ag (328,068 nm), la puissance (1,20 kW), débit plasmatique (15,0 L min -1), le flux auxiliaire (1,50 L min -1), et la pression du nébuliseur (200 kPa ).
- Chaque sample doit être mesurée en trois exemplaires, avec un temps de répétition de 10 s. Entre-temps de stabilisation de mesure de 15 secondes et un délai de 30 secondes absorption échantillon doit être utilisé. Un blanc de méthode devrait être introduit entre chaque échantillon pour réduire les risques de contamination croisée.
5. Répartition par taille des AGNPS colloïdal par microscopie électronique à transmission (MET)
A Phillips EM 208S TEM a été utilisé pour visualiser les AGNPS colloïdales. Les micrographies électroniques ont été capturées à l'aide d'une haute résolution Gatan Bioscan caméra et analysées dans le logiciel ImageJ 24.
- Diluer l'échantillon de 100 kD rétentat avec de l'eau ultrapure (1:100 rapport en volume). Dépôt de 20 ul de l'original colloïde et la dilution de 100 kD rétentat (étape 3) sur 300 mailles des grilles d'or formvar-enduits (Sciences microscopie électronique). Laissez les grilles sécher dans un dessiccateur. Voir dans la journée.
- Réglez le potentiel d'accélération de l'instrument TEM à 70 kV pour visualiser AGNPS. CApture microscope électronique (figure 5) à l'aide de la caméra à haute résolution et enregistrer en tant que fichiers image de format (TIFF) étiqueté.
6. Les résultats représentatifs
Synthèse et caractérisation de AGNPS colloïdal
Quatre litres de AGNPS Creighton colloïdales ont pu être synthétisés en utilisant la configuration présentée à la figure 1A. La finale colloïde a une couleur caractéristique jaune d'or (figure 1B). 22, 23 Le spectre d'absorption UV-Vis de ce colloïde eu une forte typique, symétrique pic de plasmon de surface (SPR) à 394 nm (figure 1C). Le spectre Raman de l'original colloïde Creighton et la finale du 100 kD rétentat présenté que trois modes de vibration, à savoir la flexion (1640 cm -1) et symétriques et asymétriques modes d'étirement de H 2 O (3245 cm -1 et 3390 cm -1 , respectivement) (figure 1D).
TFU de AGNPS colloïdal
La configuration TFU et le schéma du processus en 3 étapes TFU sont représentés aux figures 2 et 3, respectivement. À l'étape 1, un filtre de 50 nm (460 cm 2) a été utilisée pour sélectionner la taille et de supprimer AGNPS et AGNP-agrégats de 50 nm de diamètre et plus de l'original colloïde (environ 100 ml de 50-nm rétentat). Cette étape a également été accompagnée d'une réduction faible volume de 4 litres d'origine colloïde à 3,9 L de 50-nm filtrat. Aucune étape de lavage ou de perturbation d'écoulement a été utilisé. La réduction de volume le plus important (par exemple, l'élimination de l'eau) a été obtenu à l'étape 2, lorsque le filtrat 50-nm a été exécutée par la suite à travers un filtre 100-kD (200 cm 2). La résultante 100-kD rétentat a un volume total de 50 ml. La plupart des sous-produits de synthèse et des réactifs en excès ont été éliminés à cette étape à travers le solvant de l'eau (3.850 ml de 100 kD filtrat). En outre, la concentration AGNP a été réalisé par le addition d'un troisième étape de filtration à la procédure précédemment. 19 Dans cette étape 3, un filtre 100-kD d'une surface plus petite (20 cm 2) réduit le volume 100-kD rétentat à 4,0 ml. Les mesures TEM va démontrer que cette finale du 100 kD rétentat est principalement constitué de modestes AGNPS agrégées de 1-20 nm de diamètre.
ICP-OES et TEM de AGNPS colloïdal
Une courbe de régression linéaire d'étalonnage (Figure 4) pour de l'argent a été construit à partir de huit critères (0, 3, 7, 10, 15, 25, 50 et 100 mg L -1). La quantité d'argent dans chacune des quatre échantillons représentatifs colloïdales a été déterminée à partir de la courbe d'étalonnage par ICP-OES extrapolation: original colloïde (15,2 ppm, figure 3A), 50-nm filtrat (14,1 ppm, figure 3B), d'une part 100 - kD rétentat (683,1 ppm, figure 3C) et finale du 100 kD rétentat (8,538.9 ppm, figure 3D).Le rendement réel de 15,2 ppm est très proche du rendement théorique typique de 15,4 ppm pour la réaction Creighton. La concentration extrême de AGNPS (4 ml de 8,538.9 ppm) a été traduit par un changement dramatique dans la couleur du jaune d'or à l'original colloïde à brun foncé pour la finale du 100 kD rétentat (figure 3, encarts de photos flacon). La qualité des filtres a été jugée cruciale pour le processus de TFU, en particulier à l'étape 1. Les concentrations finales de rétentat variait entre 3,390.1 9,333.3 ppm ppm à fonction de l'état des filtres (largement utilisé contre neuf). Si les pores de la membrane est compromis, AGNPS qui ont un diamètre inférieur à 50 nm seront également retenues et seront par la suite diminuer le montant global des AGNPS qui sont recueillies dans le filtrat. Optimisation du processus de filtration d'inclure surveillance de la pression et un nettoyage correct peut augmenter la durée de vie des filtres.
Micrographies MET représentatifs de l'original Creighton colloïde et la finale du 100 kD rétentat (étape 3) sont présentés dans la figure 5A et 5C, respectivement. Dans leur état non agrégé, AGNPS apparaissent comme des zones noires rondes sur un fond gris pâle. Environ 800 AGNPS ont été identifiés dans les micrographies TEM de chacun des deux échantillons et analysées en utilisant le logiciel Image J. Une particule est définie par un périmètre complet et clos. Une valeur seuil de domaine a été fixé à 1,0 nm 2 selon la résolution des micrographies MET. Les chiffres et les données de la zone AGNP ont ensuite été exportées dans Microsoft Excel et les diamètres AGNP ont été extrapolés. Le diamètre moyen AGNP dans l'original colloïde et la finale du 100 kD rétentat ont été déterminées à 9,3 nm et 11,1 nm, respectivement. Les mesures du diamètre des AGNPS ont ensuite été exportés vers le logiciel Origin 8.0 et un histogramme de taille TEM a été construit pour chaque échantillon (figure 5B et 5D).
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Figure 1. A) Synthèse de configuration, B) couleur caractéristique, C) Spectre d'absorption UV-Vis et D) spectre Raman du AGNPS Creighton colloïdales.

Figure 2 TFU montage expérimental pour A deux pas) 1 et 2:. I) Réservoir contenant AGNPS Creighton colloïdales. II) du réservoir de collecte de filtrat. III) Y-jonction en tuyau. IV) tête de pompe péristaltique. . V) Soit 50-nm ou 100-kD Midi Kros filtre B) étape 3: I) Réservoir contenant AGNPS Creighton colloïdales. II) du réservoir de collecte de filtrat. III) 100-kD Micro Kros filtre.

Organigramme Figure 3. Représentant le processus TFU. Les boîtes bleutées marquer les suspensions colloïdales de AGNPS collectées pour analyse ultérieure. P Vialhotographs voir A) d'origine colloïde lot, B) 50-nm filtrat recueilli après le traitement initial du colloïde à travers le filtre 50-nm (460 cm 2), C) 100-kD premier rétentat obtenu après réduction de volume à l'aide du 100-kD Midi Kros Filtre (200 cm 2), et D) rétentat final 100-kD résultant de la réduction de volume à l'aide du 100-kD Micro Kros filtre (20 cm 2). Le 100-kD filtrat ressemble à de l'eau.

Figure 4 ICP-OES étalonnage linéaire construit en utilisant huit normes d'argent:. 0, 3, 7, 10, 15, 25, 50 et 100 pg L -1.

Micrographies MET Figure 5. AGNPS de A) original Creighton et C) finale du 100 kD rétentat (barre d'échelle est100 nm). Histogrammes de taille TEM construite en analysant environ 800 AGNPS pour B) d'origine AGNPS Creighton, et D) rétentat final de 100 kD. L'encart dans la figure 5B montre l'étendue 41-75 gamme de taille nm à des fins de comparaison. Cliquez ici pour agrandir la figure .