שיטה פשוטה עבור סינתזת מבוקרת הגודל של אשכולות Oligomeric היציבים של זהב חלקיקים בתנאי סביבה

המטרה הכוללת של פרוצדורה זו היא להפיק צבירים אוליגומריים של ננו-חלקיקי זהב, אשר הם: יציבים מאוד, ניתנים לגזירה כימית בקלות, ובעלי קטריים מבוקרים היטב, וזאת באמצעות חיזור של chloroauric acid עם sodium thiocyanate. החלקיקים שבחננו היום הם חלקיקים מעניינים כיוון שהגדלים שלהם מבוקרים היטב, וכתוצאה מכך, ניתן להשתמש בהם לבחינת חדירותן של ממברנות לחלקיקים בגדלים שונים. כיוון שהם יציבים מאוד בתמיסות ביולוגיות, זוהי תכונה עוצמתית מאוד של החלקיק.

היתרון המרכזי של שיטה זו הוא שהיא מאפשרת סינתזה מבוקרת היטב של אוליגוקלסטרים של זהב באיכות גבוהה בתנאי מעבדה רגילים, והיא מבוצעת בקלות באמצעות ציוד מעבדה סטנדרטי ומספר מוגבל של ריאגנטים. לאחר הכנת כל התמיסות הדרושות כפי שצוין בפרוטוקול הטקסט, התחילו את סינתזת זמן-העיכוב (delay-time synthesis) של אוליגוקלסטרים של זהב על ידי הוספת 7 milliliters של תמיסת Borax לבקבוק זכוכית נקי בנפח 125 milliliter המכיל 59.5 milliliters של מים תחת ערבוב. לאחר מכן, הוסיפו לבקבוק 2.8 milliliters של תמיסת gold chloride, פעולה זו מסמנת את תחילת זמן-העיכוב הקובע את גודל האוליגוקלסטרים.

הוסיפו 700 µL של תמיסת הנתרן תיוכניאט לבקבוק בסיום תקופת ההמתנה. המשיכו בערבוב למשך הלילה כדי להשלים את הסינתזה של האוליגוקלסטרים. במהלך ביצוע הליך זה, חשוב להוסיף במהירות את זהב כלוריד ותמיסת נתרן תיוכניאט לכל הרכיבים בנפחים גדולים יותר של תמיסה זו, באמצעות דיספנסרים בעלי פיה רחבה.

עבור צמיחה נוספת, ערבבו 10 milliliters של האוליגוקלסטרים של הזהב עם 60 milliliters של תמיסת gold chloride הידרוקסילטית. לאחר מכן, הוסיפו 900 microliters של תמיסת sodium thiocyanate תוך כדי ערבוב נמרץ. השאירו את התערובת להתרבב למשך הלילה, עד להשלמת התגובה.

לפני הנגזרת, העברו 70 מיליליטר של האוליגוקלאסטרים הגולמיים למסנן צנטריפוגלי עם סף חיתוך של 30 kilodalton, וסובבו במשך 15 דקות במהירות של 3,000 ×g. השחילו חזרה את התמיסה על ידי היפוך המסנן וצנטריפוגה למשך 3 דקות במהירות של 500 ×g. לאחר מכן, מדדו את הנפח שהושב באמצעות מיקרו-פיפטה.

בשלב הבא, הוסף נפח של GSH השווה לתשעית מהנפח המוחזר של האוליגוקלאסטרים. השאר את התגובה בטמפרטורת החדר למשך לא יותר מ-10 דקות. דלל את האוליגוקלאסטרים המגולוונים ב-50 milliliters של Dulbecco's phosphate buffered saline כדי לעצור את התגובה.

לאחר מכן, העבירו את האוליגוקלסטרים שעברו דריבטיזציה למסנן צנטריפוגלי עם סף חיתוך של 30 kilodalton, וסובבו במשך 15 דקות במהירות של 3,000 ×g. לבסוף, השחילו חזרה את סרט ה-ree-tin על ידי היפוך המסנן וסבוב למשך שלוש דקות במהירות של 500 ×g. שמרו את האוליגוקלסטרים שעברו דריבטיזציה עם גלוטתיון בטמפרטורה של 4 °C.

כדי לנתח את האוליגוקלסטרים הגולמיים באמצעות אלקטרופורזה בג'ל, ערבבו אותם ביחס של שניים לאחד עם בופר טעינה. לאחר מכן, טענו 30 µL של האוליגוקלסטרים אל ג'ל פוליאקרילאמיד במדרג (gradient gel) שהוכן מראש. הריצו את הג'ל עם בופר טריס-גליצין למשך 26 דקות במתח של 200 V.

עבור אלקטרופורזה של ג'ל של אוליגו-קלאסטרים שעברו נגזרת, ראשית דללו אותם ביחס של אחד לשלוש במים. לאחר מכן, דללו את הקלאסטרים עוד יותר ביחס של שניים לאחד עם בופר טעינה. טענו 10 µL של תערובת האוליגו-קלאסטרים על ג'ל פוליאקרילאמיד עם גרדיאנט שהוכן מראש, ולאחר מכן הריצו את הג'ל עם בופר Tris-Glycine למשך 26 דקות ב-200 volts.

לצורך ניתוח באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים חודר, שטפו 20 µL של אוליגוקלסטרים (oligoclusters) מרוכזים עם 0.5 mL של מים, והעמיסו אותם על מסנן צנטריפוגי בנפח 0.5 mL עם סף חיתוך של 30 kDa. סובבו ב-14,000 ×g למשך 10 דקות. לאחר מכן, הסירו את התסנין מהמבחנה, והשעיקו מחדש את המשקע ב-0.5 mL של מים.

חזור על השטיפה פעמיים נוספות, ולאחר מכן דלל את האוליגו-קלאסטרים (oligoclusters) פי 500 במים. לאחר פריקה חשמלית (glow discharging) של רשת מצופה פחמן, הנח 0.6 microliters של האוליגו-קלאסטרים על הרשת, והשאר אותם להתייבש באוויר למשך 10 דקות. לבסוף, דמיין את האוליגו-קלאסטרים באמצעות הגדלה של 100,000 x במתח של 80 kilovolts במיקרוסקופ אלקטרונים חודר (transmission electron microscope).

גודל אשכוליות-הסב-ננו של הזהב, שסונתזו באמצעות פרוצדורות של זמן-השהיה והוספה, נותח באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל. נמסיקים שתיים עד ארבע בג'ל הראו כי גודל האשכוליות גדל ככל שזמן-ההשהיה מתארך. נמסיקים חמישה עד שמונה מאשרים כי גודל האשכוליות גדל גם עם כמות הזהב ההידרוקסילתי שנעשה בה שימוש במהלך פרוצדורת ההוספה.

מיקרוסקופיה אלקטרונית חודרת (TEM) שימשה לקביעת קטרים של חלקיקי האוליגו-קלסטר. הקטרים חושבו על ידי ביצוע מדידות מתמונות של שטחי רשת בגודל 50 nanometer על 50 nanometer המכילים את החלקיקים. הקשר בין גודל החלקיקים, זמן ההשהיה וכמויות התוסף של זהב הידרוקסילאטי תומתג גרפית.

נתונים אלו הומרו לאחר מכן למשוואות חיזוי עבור קטרי החלקיקים עבור כל הליך. שיטת הכנת מקבצי הזהב, כפי שבוודאי דורשת התייחסות, תלויה בהידרוקסילציה של כלוריד הזהב בתמיסה בסיסית. לפיכך, ככל שרמת ההידרוקסילציה גבוהה יותר, כך הסיכוי ליצירת מקבץ זהב נמוך יותר.

הספר החדש שלי כאן הוא הראשון שעורר את ענייני, מכיוון שזו הפעם הראשונה שהבנתי כי ניתן להשתמש באלמנט הזמן של החשיפה לבסיס כדי לשלוט בגודל האשכולות. כאשר הפרוטוקול מבוצע נכון, ניתן לסנתז אשכולות ננו-זהב בגדלים שבין 3 ל-70 ננומטרים תוך פחות מיום. הננו-חלקיקים שנוצרים יציבים בבופרים פיזיולוגיים ובפלסמה, מה שהופך אותם למתאימים לניסויים בתצפית (in-view).

לאוליגוקלאסטרים של זהב המתוארים כאן יש יתרון נוסף בכך שניתן לרכז אותם ללא נגזרת מוקדמת, ובכך לאפשר שימוש בנפחים קטנים יותר של חומרי השרש (rootization agents).