הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

סינתזה ואפיון חלקיקי זהב אמפיפילי

17.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/58872

⸱

2 ביולי 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, 2School of Materials, University of Manchester, 3Interfaculty Institute of Bioengineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

חלקיקי זהב אמפיפילי ניתן להשתמש ביישומים ביולוגיים רבים. פרוטוקול לסנתז חלקיקי זהב מצופה על ידי תערובת בינארית של ליגנדס ואפיון מפורט של חלקיקים אלה מוצג.

תקציר

חלקיקי זהב מכוסים בתערובת של 1-octanethiol (OT) ו -11-mercapto-1-החומצה sulfonic (MUS) נחקרו בהרחבה בגלל האינטראקציות שלהם עם ממברנות התא, bilayers השומנים, ווירוסים. ההידרופיפילית מאפשר לחלקיקים האלה להיות יציבים בפתרונות מימית והשילוב עם ליגולי הידרופובי יוצר חלקיק אמפיפילי שניתן לטעון עם תרופות הידרופוביות, הפתיל עם קרום השומנים והתנגדות לא ספציפית ספיחה חלבונים. רבים ממאפיינים אלה תלויים ננו-חלקיק גודל והרכב של ליגו המעטפת. לפיכך, חיוני להיות בעלי שיטה סינתטית ושיטות אפיון אמינות המאפשרות קביעת הנכסים הננו-חלקיק והרכב התרמילים. כאן, הפחתה בשלב אחד כימי, ואחריו טיהור יסודי כדי לסנתז חלקיקים אלה עם קטרים מתחת 5 ננומטר, מוצג. ניתן לכוונן את היחס בין שני הלישנים על פני השטח של הננו-חלקיק דרך היחס הסטואימטרי שלהם המשמש במהלך הסינתזה. אנו מדגימים כיצד טכניקות שגרתיות שונות, כגון שידור אלקטרון מיקרוסקופ (TEM), תהודה מגנטית גרעינית (NMR), ניתוח תרמוגרבימטרי (TGA), ו אולטרה סגול-גלוי (UV-Vis) ספקטרומטריה, משולבים באופן מקיף אפיון הפרמטרים הפיזיקליים של חלקיקי החלקיקים.

מבוא

ליגונים פגז של חלקיקי זהב ניתן לתכנן להציג מספר תכונות שונות, כי ניתן להחיל על אתגרים כתובת ביודינין1,2,3,4. רב-תכליתיות כזו מאפשרת את השליטה של האינטראקציות הבינמולקולריות בין חלקיקים ו biomolecules5,6,7. Hydrophobicity ואת החיוב לשחק תפקיד מכריע, כמו גם פרמטרים אחרים משטח המשפיעים כיצד חלקיקים אינטראקציה עם biomolecules5,8,9. כדי לכוונן את מאפייני השטח של חלקיקים, את הבחירה של מולקולות thiolate העושים את ליגו פגז מציע מספר עצום של אפשרויות, על פי המאפיינים המבוקש. לדוגמה, תערובת של ליגנד מולקולות עם הידרופובי והידרופיפילית (למשל, טעונה) קבוצות הקצה משמשות לעתים קרובות כדי לייצר חלקיקי חלקיקים10,11.

דוגמה אחת בולטת של סוג זה של חלקיקי חלקיקים מוגן על ידי תערובת של OT ו-mus (להלן הנקרא MUS: OT חלקיקים) כי הוכח להחזיק נכסים רלוונטיים רבים12,13,14. ראשית, עם הרכב ליגולי פגז של 66% MUS (להלן 66:34 MUS: OT), את היציבות הקולאידית של חלקיקים הוא גבוה, להגיע עד 33% במשקל במים מוהים, כמו גם מלוחים באגירה פוספט (1x, 4 מ"מ פוספט, 150 מ"מ הנאל)15. יתר על כן, חלקיקים אלה לא מזרז את ערכי ה-pH נמוך יחסית: למשל, ב-pH 2.3 עם ריכוזי מלח של 1 M הנאל15, חלקיקים אלה נשארים יציבים באופן מעשי במשך חודשים. היחס הסטואיכמטרי בין שתי המולקולות על התרמיל חשוב משום שהוא מכתיב את היציבות הקולאידית בפתרונות עם כוח יוניים גבוה16.

חלקיקים אלה הוכחו לחצות את קרום התא מבלי לקבל את זה, דרך האנרגיה עצמאית מסלול1,12. המיזוג הספונטני בין החלקיקים האלה לבין השומנים הללו מהווה את התפוצתם דרך ממברנות התאים17. המנגנון מאחורי האינטראקציה הזאת הוא מיניטיזציה של מגע בין שטח שטח נגיש הידרופובי ומולקולות מים על היתוך עם bilayers השומנים18. לעומת חלקיקי כל-MUS (חלקיקים שיש רק את ה-mus ליגנד על המעטפת שלהם), ההידרופוטטי גבוה יותר ב-mus מעורב: ot חלקיקים (למשל, ב 66:34 mus: ot הרכב) מגדיל את הטווח של קוטר הליבה כי יכול הפתיל עם השומנים . בילאיירס18 ארגוני הרכבה עצמית שונים של הליפס והפגז מתקרבים למצבי קשירה נפרדים של 66:34 MUS: OT חלקיקים עם חלבונים שונים, כגון אלבומין ו אוביקוויב, בהשוואה לחלקיקים כל-MUS19. לאחרונה, זה דווח כי 66:34 MUS: OT חלקיקים יכולים להיות מנוצל כסוכן הספקטרום רחב ויראלי כי בלתי הפיך הורס את וירוסים בגלל איגודים אלקטרוסטטית רב-שכבתי של ליגניות וזיווגים לא מקומיים של OT ליגנדס לקפיסיד חלבונים14. בכל המקרים האלה, זה נמצא כי התוכן הידרופובי, כמו גם גודל הליבה של חלקיקים, קובע כיצד האינטראקציות ביו-ננו מתקיימים. אלה תכונות מגוונות של MUS: OT חלקיקים התבקשו מחקרים רבים סימולציה המחשב שמטרתו להבהיר את המנגנונים המהצמדת את האינטראקציות בין MUS: OT חלקיקים ומבנים ביולוגיים שונים כגון bilayers השומנים20.

הכנת מיוז: מוגנים Au חלקיקים מהווה כמה אתגרים. ראשית, הליגאות (MUS) וההידרופובי (מארה) מimmiscible. כך, את הסיסות של חלקיקי חלקיקים והליידיים צריך להילקח בחשבון לאורך כל הסינתזה, כמו גם במהלך האפיון. בנוסף, הטוהר של מולקולות מקומיים-במיוחד, התוכן של מלחים אורגניים בחומר ההתחלתי-משפיע על האיכות, התוכסות, כמו גם את היציבות קצר ולטווח ארוך של חלקיקי חלקיקים.

כאן, סינתזה מפורטת ואפיון של מחלקה זו של חלקיקי זהב אמפיפילי מוגנים על ידי תערובת של MUS ו-OT מתוארים. פרוטוקול לסינתזה של ה-MUS הטעונה שלילית ומדווח על מנת להבטיח את הטוהר, ומכאן, את השגות הננו-חלקיק תזות שונות. לאחר מכן, ההליך להפקת חלקיקים אלה, מבוסס על סינתזה משותף בשלב אחד, ואחריו טיהור יסודי, מדווח בפרוטרוט. שיטות אפיון הכרחי שונים21, כגון TEM, UV-VIS, tga, ו nmr, שולבו כדי להשיג את כל הפרמטרים הדרושים עבור כל ניסויים ביולוגיים נוספים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. סינתזה של 11-mercapto-1-undecane, (MUS)

הערה: ניתן להשתמש בפרוטוקול זה בכל קנה מידה רצוי. כאן, מתואר בקנה מידה של 10 גר'.

  1. נתרן undec-10-אנסולולייט
    1. הוסף 11-bromo-1-undecene (25 מ"ל, 111.975 ממול), נתרן סולפיט (28.75 g, 227.92 ממול), ו בנזיל ברומיד (10 מ"ג) לתערובת של 200 mL של מתנול (MeOH) ו-450 mL של המים המיומיים (ב) (4:9 v/v MeOH: H2O יחס) ב 1 L עיגול התחתון בקבוקון .
    2. ריפלוקס את תערובת התגובה ב 102 ° c עבור 48 h. Cap המערכת עם מנגנון הקלה בלחץ-למשל, בלון עם מחט, או פשוט מחט. תגובה זו אינה רגישה לגזים אטמוספריים.
      הערה: הפתרון הופך לחסר צבע כשהתגובה תושלם.
    3. לחבר את תערובת התגובה כדי מאייד רוטרי להתאדות MeOH ולהקטין את עוצמת הקול כ 300 mL.
    4. העבר את הפתרון הנותר למשפך נוסף של L 1.
    5. לחלץ את הפתרון הנותר מימית 5x עם דיאתיל אתר, באמצעות משפך התוספת. בלתי מגיב 11-bromo-1-undecene נשאר בשלב דיאתיל אתר ואת המוצר הסולולנטי ב H2O.
      התראה: שחרר את כל הצטברות הלחץ לעתים תכופות במהלך החילוץ, והתייעץ עם השימוש הנכון בתוספת funnels.
    6. לאסוף את הפתרון הסופי מים שחולצו לתוך הבקבוקון 1 L הצוואר התחתון עגול.
    7. לחבר את הבקבוקון התגובה מאייד רוטרי על ידי הצבת קצת גריז (או הטבעת טפלון רצועות או כל חומר איטום אחר) בין הבקבוקון ואת המלכודת.
    8. הנמך את הוואקום באיטיות כדי לאדות את השלב המים במאאייד רוטרי. בגלל המוצר הוא מחליף, קצף יתרחש במהלך האידוי. כדי לעקוף בעיה זו, בצע את ההוראה בשלב הבא.
      1. הוסף אתנול לתערובת כדי להאיץ את האידוי של H2O ולמנוע קצף. כאשר הקצף מופעל מחדש בגלל הירידה בתכולת האתנול, לעצור את האידוי, להסיר את הבקבוקון מן המאדה הרוטרי, להוסיף אתנול יותר (כשליש של אמצעי האחסון הכולל), ולחבר את הבקבוקון למאדה רוטרי. חזור על תהליך זה עד שתערובת התמיסה יורדת באופן משמעותי ואינה מטופס בועות.
    9. יבש את האבקה הלבנה ישירות על ידי חיבור הבקבוקון ואקום גבוה. את האבקה מייבש, מלחים פחות אורגניים יהיה לזחול לתוך השלבים הבאים.
      הערה: ניתן להשתמש בחום כדי לייבש את המוצר-לדוגמה, על-ידי שמירת הבקבוקון מתחת לוואקום באמבט של 60 ° c ושמאלה למשך הלילה.
    10. להשעות את האבקה הלבנה ב 400 מ ל של מתנול בבקבוקון. Sonicate לפזר את הכמות המירבית של המוצר.
      הערה: המטרה של שלב זה היא לפזר את המוצר אך לא אורגניים לוואי, כגון העודפים נתרן סולפיט ו נתרן ברומיד, כי יש מוגבלת מסיסות ב מתנול. השימוש מתנול עם תוכן המים הנמוך ביותר האפשרי, כי המים במתנול יגדל את המסיסות של תוצרי לוואי אורגניים ב הממס.
    11. כדי להגדיל את המסיסות של המוצר, מתנול יכול להיות מחומם בעדינות קרוב לנקודת רתיחה שלה (~ 64 ° c).
      התראה: הקפד לעבוד תחת מכסה המנוע בזמן החימום של הבקבוקון. . האדים של המתנול התאדו מסוכנים
    12. לסנן את הפתרון כדי להסיר את מוצרי לוואי אורגניים מתנול מסיסים. השתמש בבקבוקון סינון המחובר למשאבת ואקום ולמסנן סינון עם נייר סינון כמותי או מסנן בורוסיליקט. הן המוצר והן המלחים האורגניים הם אבקות לבנות כאשר הן יבשות: המוצר מסיס במתנול, בעוד המלחים אינם.
    13. העבר את הפתרון המסונן מהבקבוקון לסינון לבקבוקון מעוגל אחד למטה.
    14. חברו את הבקבוקון למאאייד רוטרי והתנדזו את התמיסה המתיונין ב-45 ° c, התמוססות את האבקה הלבנה במתנול, ומסננים את הפתרון (שלבי הפרוטוקול 1.1.7, 1.1.8 ו1.1.9). חזור על תהליך זה לפחות 2x, כדי להקטין את כמות המלח האורגני.
    15. לאסוף את אבקת הלבן, מתנול מסיסים (כ 30 g, בקנה מידה זה).
    16. לפזר כ 10 מ"ג של מוצר ב-500 μL של D2O ולהעביר את הפתרון לצינור nmr.
    17. בצע 1H nmr ספקטרומטריה על המוצר D2O ב 400 MHz עם 32 סריקות.
      הערה: המשימות שיא עבור 1H Nmr (D2O) הם 5.97 (m, 1h), 5.09 (m, 2h), 2.95 (t, 2h), 2.10 (m, 2h), 1.77 (q, 2h), 1.44 (br, 12h).
  2. נתרן 11-acetylthio
    1. מתמוסס את המשוער 30 גרם נתרן undec-10-אנסולולייט (מוצר התגובה של סעיף 1.1) ב 500 mL של מתנול בתוך מבחנה 1 L עגול-תחתון. להוסיף 2.6 x העודף של חומצה thioacetic לפתרון ומערבבים אותו מול מנורת UV (250 W) לילה (~ 12 h). במקרה של מנורת UV אינה זמינה, ניתן לבצע את התגובה על ידי refluxing באמצעות יוזם רדיקלי, כגון אזוביוזיסוטיטריל (AIBN); עם זאת, מומלץ מאוד להשתמש במנורת UV.
      התראה: הקפד לעבוד מתחת למכסה המנוע בכל עת. אם הבקבוקון צריך להיות מועבר לחלל אחר שבו מנורה UV ממוקם, לאטום את הבקבוקון כדי למנוע הפצת ריח חזק של חומצה thioacetic. טיפול התעמלות בעת הפעלת מנורת UV: לחסום לחלוטין את החלל שבו המנורה ממוקמת ולהתייעץ עם הנחיות הבטיחות של המוסד על איך להפעיל מנורת UV.
    2. לעקוב אחר התגובה על ידי נטילת ~ 2 מ"ל מתוך התגובה, המאדות הממס, ולהוסיף מים דאוטים כדי לבדוק עם 1H nmr. כשהפסגות המתאימות לקשר הכפול. ייעלמו, הפסיקו את התגובה
      הערה: בדרך כלל, אחרי 12 שעות מול מנורת UV, התגובה הושלמה. אם תערובת התגובה הופכת turbid, להוסיף יותר MeOH ולהמשיך את החשיפה לאור UV במשך שישה שעות נוספות.
    3. . עד ששאריות הגוף הופכות לאדומות כתומות אם נשאר מספיק זמן, המוצר הופך חום לשחור.
      התראה: המשך העבודה באופן מלא בשל הריחות החזקים מחומצה התחומץ. ריחות חזקים של נוזלים כל thiolate ניתן לנטרל באמצעות פתרון מימית של אקונומיקה (היפוכלוניט נתרן).
    4. באמצעות בקבוקון סינון, לשטוף את המוצר עם דיאתיל אתר כדי להסיר את כל החומצה העודפת העודפים, עד לא מופיעים חומרים צבעוניים (כתום-צהוב) באתר דיאתיל. יבש את המוצק תחת ואקום גבוה, ואז, לפזר אותו במתנול, מניב צהוב לפתרון כתום.
      הערה: הוסף מספיק מתנול כדי לפזר את המוצר.
      הערה: הצבע עשוי להשתנות בשלב זה.
    5. להוסיף 3 גרם של פחמן שחור לפתרון, לערבב במרץ, ולסנן את התערובת באמצעות סינון בינוני (ראה טבלת חומרים) המכסה שני שלישים של נייר סינון חורץ.
      הערה: המבנה הנקבובי של פחמן שחור לוכדת את החומר הצד הצבעוני-מוצר (וחלק מהמוצר). הפתרון המסונן צריך להיות ברור. אם הפתרון המסונן עדיין בצבע (צהוב), חזור על תהליך זה.
    6. להתנדף את הממס לחלוטין מאייד רוטרי ולאסוף כ 35 g של אבקה לבנה.
    7. התמוססות ~ 10 מ"ג של המוצר ב ~ 500 μL של D2O והעבר את הפתרון לצינורות nmr.
    8. בצע 1H nmr על המוצר D2O ב 400 MHz עם 32 סריקות.
      הערה: משימות שיא של H NMR (D2O) הם 2.93 (t, 4h), 2.40 (s, 3h), 1.77 (m, 2h), 1.62 (m, 2h), 1.45 (Br, 14h).
  3. 11-מרקפאל -1-אנדקולולולונולאפיולולאפיולאפיף (MUS)
    1. נתרן הריפלוקס 11-acetylthio-undecane, ב 102 ° c ב 400 mL של HCl 1 M עבור 12 h כדי לקליב את הקבוצה thioacetate ולקבל thiol.
    2. העבר את המוצר לבקבוקון של 1.5 L או 2 ליטר עגול. הוסף 200 mL של 1 M NaOH לפתרון הסופי ולמעלה אותו עם 400 mL של מים DI יש נפח הסופי של 1 L. זה יהיה לשמור על הפתרון חומצי ולמנוע התגבשות של מלחים אורגניים כתוצר לוואי.
      הערה: ניטרול מלאה של הפתרון ל-pH 7 יגרום התגבשות של מוצר מסיסים במתנול.
    3. שמרו על הפתרון הברור ב -4 ° c והוא יהתגבש למשך הלילה. המוצר מתגבש כגבישים עדינים הצמיחים כאשר הם רטובים.
      הערה: כדי להאיץ את התגבשות, הוסף את המוס מסונתז לפתרון, אם זמין.
    4. Decant את supernatant ברור צנטריפוגה למטה את המוצר הלבן צמיגי 50 mL בצינורות צנטריפוגה עבור 5 דקות ב 4,000 x g.
    5. Decant סופרנטאנט לתוך בקבוקון אחר ויבש כדורי לבן תחת ואקום גבוה — בהתאם צנטריפוגה זמין, זה יכול להיות 2-16 צינורות או יותר.
      הערה: הסינון אינו מומלץ בגלל האופי הגולש של המוצר; קצף מופרז יתרחש ורוב המוצר יאבד.
    6. לאסוף כ 12 g (כ 30% תשואה) של MUS מסיס מתנול משלב זה טיהור.
      הערה: הקפד להיות מודע לכך שהאבקה בסדר ואלקטרוסטטית-היא נוטה להיצמד למשטחי מלקחיים ולמשטח של מכולות. כמו כן, ניתן לחלץ חומר נוסף מהסופראנטה של השלב הצנטריפוגה על-ידי הפחתת עוצמת הקול (לשליש מהערך המקורי) ושמירה על 4 ° c. הפחת את עוצמת הקול עוד יותר (על-ידי 75%) כדי להגדיל את התשואה בשלב זה.
    7. התמוססות ~ 10 מ"ג של המוצר ב ~ 500 μL של D2O והעבר את הפתרון לצינורות nmr.
    8. בצע 1H nmr על המוצר D2O ב 400 MHz עם 32 סריקות.
      הערה: המשימות שיא של H NMR (D2O) הם 2.93 (t, 4h), 2.59 (t, 3h), 1.78 (m, 2h), 1.65 (m, 2h), 1.44 (Br, 14h). מסת הטוחנת המחושבת (כולל הנוגדן) של המוצר היא 290.42 g/מול.

2. ננו-חלקיק סינתזה: הכנת הריאגנטים

  1. נקה את כל כלי הזכוכית (1 250 mL ו 1 500 mL אחד הצוואר התחתון בקבוקון, a 100 mL בתוספת משפך, ו משפך קטן) עם המים אקווה regia טרי (שלושה חלקים חומצה הידרוכלורית לחלק אחד חומצה חנקתית). לשטוף את כלי הזכוכית עם כמות עודפת של מים בתוך כיסוי ולהסיר את כל האדים. ואז, לשטוף את כלי הזכוכית עם אתנול ויבש אותו בתנור זכוכית מעבדה (40-60 ° צ' מומלץ).
  2. שוקל 177.2 מ"ג (0.45 mmol) של זהב (III) כלוריד (האוקלרנית4∙ 3h2O) בבקבוקון זכוכית קטן (10 או 20 mL מבחנות לניקוי זכוכית, או על נייר שקילה).
  3. שוקלים 87 מ"ג (0.3 mmol) MUS בבקבוקון זכוכית של 20 מ ל.
  4. הוסף 10 מ ל של מתנול לפזר את MUS. Sonicate אותו באמבט אולטרה סאונד עד שחומר מוצק לא נראה, כדי להבטיח פירוק מוחלט.
    הערה: לחילופין, שימוש ברובה חום או באמבט חם (~ 60 ° c), מחממים את התמיסה בעדינות. כאשר מחוממים, לרוץ מים קרים דרך החלק החיצוני של הבקבוקון כדי להחזיר אותו לטמפרטורת החדר.
  5. הוסף 26 μL (0.15 mmol) של OT לפתרון מתנול ומתפרעים אותו כדי לערבב את הליידיים.
  6. שוקלים 500 מ"ג (13 ממול) של נתרן בורוהידריד (NaBH4) ולהוסיף אותו 100 mL של אתנול ב 250 ml התחתון עגול הבקבוקון. מערבבים במרץ באמצעות ערבוב מגנטי (600-800 rpm). (NaBH4 לוקח 10 כדי 20 דקות, בהתאם לציון, כדי ליצור פתרון ברור באתנול.)

3. סינתזה של חלקיקי זהב

  1. לפזר מלח זהב ב 100 מ ל של אתנול ב 500 mL עגול-תחתון בקבוקון ולהתחיל ערבוב ב 800 rpm עם בר מגנטי על צלחת ערבוב. ודא שמלח הזהב נמס לחלוטין.
  2. מניחים משפך 100 mL מעל הבקבוקון העגול. שים משפך על החלק העליון של משפך התוספת עם מסנן נייר כמותי בתוך. כאשר NaBH4 הוא מומס אתנול, להתחיל לסנן את הפתרון לתוך התוספת משפך את הנייר סינון במשפך.
  3. הוסיפו את התמיסה לתערובת הריאקציה. המתן 15 דקות להיווצרות מורכבות מזהב-thiolate. שינוי צבע של תערובת התגובה מצהוב שקוף כדי נחל דלוח צהוב מציין את היווצרות של מורכבות מזהב-thiolate.
  4. התחל להוסיף את פתרון ה-nabh המסונן מהתוספת הנפתחת של המשפך. להתאים את זמן מרווח של טיפות כך תוספת של NaBH4 לוקח בערך 1 h.
  5. לאחר התוספת המלאה של NaBH4, להסיר את המשפך. תמשיך לערבב את התגובה. לעוד שעה בסוף התגובה, להסיר את בר ערבוב מגנטי באמצעות מגנט ממוקם על החלק החיצוני של הבקבוקון.
  6. להשתמש במחיצה כדי לסגור את הבקבוקון ולנקב מחט לתוך המחיצה כדי לשחרר את הגז H2 כי יתפתח לאחר התגובה.
  7. שמור על תערובת התגובה בתוך מקרר מעבדה (4 ° c) כדי לזרז את החלקיקים הלילה.

4. בדיקה של הסינתזה

  1. מדקלת את האתנול הסופר. כדי להקטין את עוצמת הקול
  2. העבר את הזרז הנותרים כדי 50 mL צנטריפוגה צינורות ו צנטריפוגה עבור 3 דקות ב 4,000 x g.
  3. Decant סופרנטנט, לפזר את חלקיקי חלקיקים שוב עם אתנול ידי vortexing, ומצנטריפוגה אותם שוב. חזור על תהליך כביסה 4x.
  4. לייבש את חלקיקי חלקיקים תחת ואקום כדי להסיר את האתנול שיורית.
  5. כדי לנקות את חלקיקי חלקיקים מליטרים הידרופילי חינם/מולקולות, לפזר את הזרז ב 15 מ ל של מים DI ולהעביר אותם צינורות צנטריפוגה עם קרום סינון של 30 kDa משקל מולקולרי הקיצוץ. דיאליזה מקלה גם עבור הליך זה.
  6. צנטריפוגה צינורות אלה עבור 5 דקות ב 4,000 x g כדי לרכז את הפתרון ננו-חלקיק.
  7. הוסף 15 מ ל של מים DI לפתרון זה צנטריפוגה להתרכז שוב. חזור על תהליך ניקוי זה לפחות 10x.
    הערה: מעיד על כך שהזיהומים המסיסים במים הוסרו היא העדר קצף כאשר משתוללים את הפסולת הימית; אחרי הכל, רוב זיהומים הם disulfides של MUS עם עצמו או עם OT (זה יכול להיקבע על ידי איסוף החומר וביצוע 1H nmr).
  8. לאחר הצנטריפוגה, להעביר את חלקיקי חלקיקים מרוכזים 15 מ ל זונדה צנטריפוגה. כדי להפוך את חלקיקי חלקיקים לתוך אבקה לניהול, או מזרז אותם בממס כגון אצטון או להקפיא יבש את הפתרון הנותר מימית. כאשר הקפאה מיובשים, חלקיקי חלקיקים נוטים ליצור אבקה רופפת שנדבק למשטחים ועלול להיות קשה לתמרן.

5. אפיון חלקיקי החלקיקים

  1. טוהר
    1. כדי לבדוק אם חלקיקים הם חופשיים ליגטרים לא מאוגדים, לפזר 5 מ"ג חלקיקים יבשים ב 600 μL של D2O ולבצע 1H nmr מדידה של החלקיקים. אם אין פסגות חדות של הליטרים, זה אומר חלקיקים הם חופשיים ממולקולות אורגניות קטנות.
  2. יחס ליגאט
    1. להכין 20 מ"ג/mL מתנול-d4 הפתרון של יוד. הוסף 600 μL של פתרון זה כדי ~ 5 מ"ג של חלקיקים בבקבוקון זכוכית, כדי לחרוט את חלקיקי חלקיקים.
    2. לעטוף את הכובע של המבחנה עם הסרט פרפין ו sonicate אותו באמבטיה אולטרה סאונד עבור 20 דקות. העבר את הפתרון לצינור NMR ולרכוש 1H nmr (400 MHz) ספקטרום עם 32 סריקות.
  3. ליגודחיסות
    1. העברה 2 כדי 8 מ ג חלקיקים לכור המצרף TGA. בחרו טווח טמפרטורות בין 30 ° צ' ל-900 ° c ומהירות של 5 ° צ' לדקה מתחת ל-N2 גז.
  4. התפלגות גודל
    1. TEM
      1. הכינו 0.1 mg/mL ננו-חלקיק פתרון במים DI. טיפה 5 μL של הפתרון המוכן על רשת הנחושת הנתמכת פחמן 400-mesh. . חכה עד שהוא יתייבש
      2. להעביר את הרשת במחזיק TEM ולהכניס אותו למיקרוסקופ. לרכוש 5-10 תמונות עם הגדלה של לפחות 64, 000X, מופעל ב 200 kV.
        הערה: כדי להגביר את הניגודיות, ניתן להוסיף צמצם אובייקטיבי של 20 ננומטר.
    2. UV-Vis ספקטרה
      1. להכין 0.2 mg/mL ננו-חלקיק פתרון במים DI.
      2. לשים את הסכום הנדרש של הפתרון הזה קובט קוורץ ולסרוק מ 200 nm כדי 700 nm.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

צעדי התגובה לסנתז MUS מוצגים באיור 1. 1H nmr ספקטרום של המוצר של כל צעד מיוצגים באיור 2. זרימת העבודה של הסינתזה של MUS בינארי: OT חלקיקי הזהב האמפיפילי מתואר באיור 3. בעקבות סינתזה, בדיקה של חלקיקים כללה שטיפת החלקיקים מספר פעמים עם אתנול ו-DI מים. לפני כל אפיון של חלקיקים, ניקיון של חלקיקים מפני ליגניות ללא מאוגד היה מפוקח על ידי 1H nmr ב D2O, כפי שמוצג

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

פרוטוקול זה מתאר תחילה את הסינתזה של MUS ליגונים ולאחר מכן, סינתזה ואפיון של מטוס ממוס: OT חלקיקי זהב. סינתזה MUS עם תוכן מלח מינימלי מאפשר אמינות טובה יותר של היחס stoichiometric בין הליחים במהלך סינתזה הננו-חלקיק, שהוא גורם מפתח לסינתזה ה, של MUS: OT חלקיקים עם הידרופובי היעד תוכן (איור 8). השימוש במתנול כממס נפוץ עבור MUS ו-OT, יחד עם סינתזה של החלקיקים באתנול, מאפשר סינתזה אמינה של MUS: OT חלקיקי זהב. שיטות האפיון שהוצגו כאן מפצות על רשימה מינימלית של ניסויים הנחוצים לרכישת מידע מספיק על...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

. למחברים אין מה לגלות

תודות

Z.P.G. ו-F.S. מודים הקרן הלאומית למדעים השוויצרי, במיוחד, NCCR ' הנדסת מערכות מולקולרית. Z.L. ו F.S. מודים לתמיכה של מלגת המדע הלאומי השוויצרי הקרן השנייה. כל הסופרים מודים לקיי אונג לדיונים פוריים ולהגהת כתב היד.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
11-bromo-1-undeceneSigma Aldrich467642-25 מ"ל
נתרן סולפיטסיגמא אולדריץ'S0505-250 גרם
בנזילטריאתיל-אמוניום ברומידסיגמא אולדריץ'147125-25 גרם
מתנולVWRBDH1135-2.5 LP
DI מיםMilliporeZRXQ003WWמים נטולי יונים
1 ליטר עגול בקבוק תחתוןDURAN24 170 56
דיאתיל אתרסיגמא אולדריץ'1.00930 EMD Millipore
ערבוב ברסיגמא אולדריץ'Z329207,
דאו קורנינג גריז ואקום גבוהסיגמא אולדריץ'Z273554 ALDRICH
בקבוק סינוןDURAN20 201 63
סינון בוכנר משפךFisherSci
אתנול >99.8%, ACS, מגיבVWR2081.321DP
דאוטריום דו חמצניסיגמא אולדריץ'151882 חומצה
תיואצטית 96%סיגמא אולדריץ'T30805 ALDRICH
פחמן שחורסיגמא אולדריץ'05105-1KG
קליטהסיגמא אולדריץ'D3877 סיגמא-אולדריץמדיום סינון
מעבהSigma AldrichZ531154
חומצה הידרוכלורית, מגיב ACS 37%Sigma Aldrich320331 SIGMA-ALDRICH
נתרן הידרוקסיד, BioXtra, כדורים (נטולי מים)Sigma AldrichS8045 SIGMA-ALDRICH
צינורות צנטריפוגהVWR525-0155P
250 מ"ל בקבוק תחתון עגולDURAN24 170 37
500 מ"ל בקבוק תחתון עגולDURAN24 170 46
חומצה חנקתית, מגיב fACS 70%Sigma Aldrich438073 SIGMA-ALDRICH
Gold(III) כלוריד טריהידרט >99.9% על בסיס מתכת קורטSigma Aldrich520918 ALDRICH
1-אוקטניתיול >98.5%Sigma Aldrich471836 ALDRICH
נתרן בורוהידריד purum p.a.>96%Sigma Aldrich71320 ALDRICH
משפך נוסףSIgma AldrichZ330655 SIGMA
FunnelDURAN21 351 46
ניירות סינון מקופלים 2VWhatman1202-150
מסנני AmiconMerckUFC903024
יוד, מגיב ACS, >99.8%, מוצקSigma Aldrich207772 SIGMA-ALDRICH
צינורות NMR 5 מ"מ, סוג 5HP (דיוק גבוה)Armar32210.503אורך 178 מ"מ
מתנול-d4 99.8 אטום%DArmar16400.2035
כור היתוך TGAThepro9095-9270.45
400 רשת רשת נחושת נתמכת פחמןאלקטרונים מדעCF400-Cu
קובטה קוורץHellma Analytics100-1-40
11707335'

מקורות

  1. Verma, A., et al. Effect of surface properties on nanoparticle-cell interactions. Small. 6 (1), 12-21 (2010).
  2. Yeh, Y. -C., et al. Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology. Nanoscale. 4 (6), 1871-1880 (2012).
  3. Mirza, A. Z. A novel drug delivery system of gold nanorods with doxorubicin and study of drug release by single molecule spectroscopy. Journal of Drug Targeting. 23 (1), 52-58 (2015).
  4. Mirza, A. Z., et al. Fabrication and characterization of doxorubicin functionalized PSS coated gold nanorod. Arabian Journal of Chemistry. , In Press (2014).
  5. Nel, A. E., et al. Understanding biophysicochemical interactions at the nano-bio interface. Nature Materials. 8 (7), 543-557 (2009).
  6. Yeo, E. L. L., et al. Protein Corona around Gold Nanorods as a Drug Carrier for Multimodal Cancer Therapy. ACS Biomaterials Science and Engineering. 3 (6), 1039-1050 (2017).
  7. Lin, J., et al. Cell membranes open "doors" for cationic nanoparticles/ biomolecules: Insights into uptake kinetics. ACS Nano. 7 (12), 10799-10808 (2013).
  8. Saha, K., et al. Regulation of Macrophage Recognition through the Interplay of Nanoparticle Surface Functionality and Protein Corona. ACS Nano. 10 (4), 4421-4430 (2016).
  9. Moyano, D. F., et al. Fabrication of corona-free nanoparticles with tunable hydrophobicity. ACS Nano. 8 (7), 6748-6755 (2014).
  10. Pengo, P., et al. Gold nanoparticles with patterned surface monolayers for nanomedicine: current perspectives. European Biophysics Journal. 46 (8), 749-771 (2017).
  11. Kuna, J. J., et al. The effect of nanometre-scale structure on interfacial energy. Nature Materials. 8 (10), 837-842 (2009).
  12. Verma, A., et al. Surface-structure-regulated cell-membrane penetration by monolayer-protected nanoparticles. Nature Materials. 7 (7), 588-595 (2008).
  13. Van Lehn, R. C., et al. Lipid tail protrusions mediate the insertion of nanoparticles into model cell membranes. Nature Communications. 5, 4482-4493 (2014).
  14. Cagno, V., et al. Broad-spectrum non-toxic antiviral nanoparticles with a virucidal inhibition mechanism. Nature Materials. 17 (2), 195-203 (2018).
  15. Uzun, O., et al. Water-soluble amphiphilic gold nanoparticles with structured ligand shells. Chemical Communications. 2 (2), 196-198 (2008).
  16. Huang, R., et al. Colloidal stability of self-assembled monolayer-coated gold nanoparticles: The effects of surface compositional and structural heterogeneity. Langmuir. 29 (37), 11560-11566 (2013).
  17. Carney, R. P., et al. Electrical method to quantify nanoparticle interaction with lipid bilayers. ACS Nano. 7 (2), 932-942 (2013).
  18. Van Lehn, R. C., et al. Effect of particle diameter and surface composition on the spontaneous fusion of monolayer-protected gold nanoparticles with lipid bilayers. Nano Letters. 13 (9), 4060-4067 (2013).
  19. Huang, R., et al. Effects of surface compositional and structural heterogeneity on nanoparticle-protein interactions: Different protein configurations. ACS Nano. 8 (6), 5402-5412 (2014).
  20. Van Lehn, R. C., et al. Free energy change for insertion of charged, monolayer-protected nanoparticles into lipid bilayers. Soft Matter. 10 (4), 648-658 (2014).
  21. Ong, Q., et al. Characterization of Ligand Shell for Mixed-Ligand Coated Gold Nanoparticles. Accounts of Chemical Research. 50 (8), 1911-1919 (2017).
  22. Marbella, L. E., et al. NMR techniques for noble metal nanoparticles. Chemistry of Materials. 27 (8), 2721-2739 (2015).
  23. Templeton, A. C., et al. Reactivity of Monolayer-Protected Gold Cluster Molecules Steric Effects. Journal of American Chemical Society. 120 (8), 1906-1911 (1998).
  24. Harkness, K. M., et al. A structural mass spectrometry strategy for the relative quantitation of ligands on mixed monolayer-protected gold nanoparticles. Analytical Chemistry. 82 (22), 9268-9274 (2010).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

הרכב מעטפת הליגנדיםמיקרוסקופיה אלקטרונית חודרתתהודה מגנטית גרעיניתאנליזה תרמוגרבימטריתספקטרומטריה של על-סגול ונראההתפלגות גדלי ננוחלקיקיםמדידת צפיפות ליגנדיםסינתזת MUS Octanethiolטיהור ננוחלקיקים
סינתזה ואפיון חלקיקי זהב אמפיפילי
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.