Name: שבר זרימה א-סימטרי שדה זרימה לשינוי גודל של חלקיקי זהב בהשעיה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-09-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 33 s
Description: למדו לקבוע את התפלגות הגודל של ננו-חלקיקי זהב בתמיסה באמצעות שבר זרימה א-סימטרי עם גלאי UV-vis. שיטה זו מאפשרת ניתוח מדויק של דגימות מורכבות בטווח של 1 עד 1000 ננומטר.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות לכל קונסורציום ACEnano על דיונים פוריים לאורך כל שלבי הכנת הפרוטוקול המוצג כאן. המחברים מעריכים גם מימון מתוכנית Horizon 2020 של האיחוד האירופי (H2020) במסגרת הסכם המענק nº 720952 במסגרת פרויקט ACEnano.

כל המחברים של כתב יד זה הם עובדים של Postnova Analytics GmbH, שמוצריה מנוצלים בפרוטוקול זה.

הגודל ההידרודינמי של AuNP לא ידוע הוערך במדויק על ידי AF4 יחד עם גלאי UV-vis באמצעות תקני גודל מוגדרים היטב של AuNP הנעים בין 20 ננומטר ל -100 ננומטר. שיטת AF4 המפותחת עברה אופטימיזציה באמצעות פרופיל זרימה צולבת קבוע על מנת ליצור קשר ליניארי בין זמן שמירה מדוד לגודל AuNP, ובכך לאפשר קביעת גודל פשוטה מניתוח רגרסיה ליניארית. התמקדות מיוחדת הייתה גם בהשגת שיעורי התאוששות גבוהים מספיק המציין שום אובדן מדגם משמעותי במהלך השבר, וכי שיטת AF4 שפותחה, כולל האלונט המוחל והממברנה התאימה היטב עם כל דגימות AuNP מופרדות.
פיתוח שיטה הוא ללא ספק הצעד הקריטי ביותר ב- AF4 וכמה פרמטרים, כולל ממדי ערוץ, פרמטרי זרימה, כמו גם eluent, קרום, גובה מרווח, ואפילו תכונות מדגם יש לקחת בחשבון על מנת לשפר את השבר בתוך חלון זמן elution נתון. מטרת פסקה זו היא להנחות את הקורא לאורך השלבים הקריטיים שמוטבו כדי לקבוע בהצלחה את גודל מדגם AuNP הלא ידוע הנדון כאן. לתיאור מפורט יותר של איך בדרך כלל לפתח שיטת AF4, הקורא מתייחס לסעיף AF4 של 'ISO /TS21362:2018 - Nanotechnologies - ניתוח של ננו-אובייקטים באמצעות זרימה אסימטרית ושבר זרימת שדה צנטריפוגלי'25. לאחר מבט מקרוב על תנאי השבר החלים שניתנו בטבלה 3, הצעד הקריטי הראשון הוא הקדמה והרפיה של מדגם AuNP בערוץ AF4. שלב זה נשלט על ידי זרימת ההזרקה, זרימת המיקוד והזרימה הצולבת, אשר יחסי הגומלין שלהם מאלצים את המדגם לאתר קרוב לפני השטח של הממברנה ולרכז אותו ברצועה צרה ליד יציאת ההזרקה של ערוץ AF4 בעצם הגדרת נקודת ההתחלה של השבר. הרפיה מספקת של המדגם היא חובה כמו במהלך שלב זה, מדגם מרכיבים בגדלים שונים לאתר בגבהים שונים של ערוץ AF4 ובכך לספק את הבסיס לשבר גודל מוצלח. הרפיה מדגם לא שלם הוא בדרך כלל גלוי על ידי שטח שיא חלל מוגבר הנובע מרכיבים מדגם unretained (כלומר, לא רגוע). ניתן לצמצם אפקט זה על-ידי הגדלת זמן ההזרקה ו/או קצב הזרימה הצולבת המוחל. עם זאת, שני הפרמטרים זקוקים לאופטימיזציה זהירה, במיוחד עבור דגימות הנוטות להתלכדות וספיחות על קרום AF4, וניתן לפקח עליהם על ידי שיעורי השחזור המתאימים המתקבלים עבור הגדרות פרמטר שונות36,37. זמן ההזרקה החל של 5 דקות יחד עם קצב זרימה צולבת של 1.0mL∙min-1 גילה שיעורי התאוששות >80% עבור כל דגימות AuNP ואזור שיא חלל זניח המציין תנאי הרפיה כמעט אופטימליים. לאחר הרפיה מספקת של מדגם AuNP, זרימת המיקוד הופסקה והובלת מדגם לאורך ערוץ AF4 לגלאי UV-vis בהתאמה החלה המייצגת את הצעד הקריטי השני. על מנת להבטיח כוח שבר גבוה מספיק בזמני ניתוח סבירים, קצב זרימה צולבת קבוע של 1.0 mL∙min-1 למשך 30-50 דקות (בהתאם לתקן גודל AuNP המוקטן בהתאמה) ואחריו ריקבון זרימה צולבת ליניארית של 10 דקות בקצב זרימת גלאי של 0.5 מ"ל.min-1 הוחל. באמצעות פרופיל זרימה צולבת קבוע על פני ההפרדה של כל תקני גודל AuNP גילה קשר ליניארי בין זמן שמירה לגודל AuNP בעקבות FFF-Theory22, ובכך לאפשר קביעת גודל של מדגם AuNP לא ידוע על ידי ניתוח רגרסיה ליניארית פשוטה. עם זאת, פרופילים שאינם זרימה צולבת מתמדת נוצלו גם לשינוי גודל של חלקיקים, ובסופו של דבר מובילים ליחסים לא ליניאריים בין זמן השמירה לגודל החלקיקים38,39. בנוסף, קביעת גודל AF4 באמצעות תקני גודל מוגדרים היטב אינה מוגבלת AuNP, אבל יכול להיות מיושם גם על חלקיקים עם גדלים אחרים הרכב אלמנטלי (למשל, כסף38,40 או חלקיקי סיליקה41,42). בנוסף, כאשר עובדים עם דגימות מדוללות, ICP-MS הוא גלאי יסוד רגיש מאוד, אשר ניתן לצמיד עם AF4, הוספת צדדיות של גישה אנליטית זו לשינוי גודל של מגוון גדול של חלקיקים בהשעיה.
למרות היישום הנרחב שלה, כיול גודל חיצוני באמצעות תקני גודל מוגדרים היטב AF4 יש כמה מוזרויות שיש לקחת בחשבון בעת שימוש בו עבור גודל מדויק של דגימות לא ידועות. קודם כל, זה מסתמך במידה רבה על היישום של תנאים דומים במהלך השבר של תקני הגודל בהתאמה ואת המדגם בפועל. במקרה המוצג כאן, לכן חובה כי הן את תקני גודל AuNP, כמו גם את מדגם AuNP לא ידוע מופרדים באמצעות אותה שיטת AF4, כמו גם את אותה התרוממות רוח ואותו קרום מה שהפך גישה זו לבלתי גמישה למדי. יתר על כן, ללא גלאים רגישים לגודל, למשל, פיזור אור (MALS ו- DLS) בהישג יד, קשה לקבוע אם שיטת AF4 בהתאמה באמצעות תקני גודל עובד מספיק טוב או לא. זה נכון במיוחד עבור דגימות לא ידועות המציגות התפלגויות גודל רחבות מאוד, שם עדיין לא ברור אם כל המרכיבים מדגם בצע את דפוס elution נורמלי: שבר מחלקיקים קטנים יותר לגדולים יותר, או אם מרכיבי מדגם גדולים כבר elute במצב סטריק-hyperlayer ובכך פוטנציאל co-eluting עם מרכיבים מדגם קטןיותר 43,44. בנוסף, למרות FFF-התיאוריה מדגישה כי AF4 מפריד אך ורק על בסיס הבדלים בגודל הידרודינמי עם חלקיקים נחשבים מסות נקודה ללא כל אינטראקציות עם הסביבה שלהם22, המציאות מספרת סיפור אחר עם חלקיק חלקיקים וחלקיקים-לי אינטראקציות ממברנה (כגון משיכה אלקטרוסטטית / דחייה או ואן דר-ואלס אטרקציה) עשוי לשחק תפקיד ניכר והוא יכול להציג הטיה מדידה לתוך קביעות גודל באמצעות כיול גודל חיצוני45,46. לכן מומלץ להשתמש בתקני גודל התואמים באופן אידיאלי את הרכב ואת תכונות פני השטח (פוטנציאל זטה) של החלקיק שלעניין 40,42 או, אם אלה אינם זמינים, לפחות להשתמש בתקני גודל חלקיקים מאופיינים היטב (למשל, חלקיקי לטקס פוליסטירן) ולהעריך בזהירות את ההשלמות שלהם עם החלקיק של עניין במיוחד במונחים של פוטנציאל זטה פני השטח שלהם בסביבה המתאימה, שבו הניתוח יבוצע41,47.
הרבגוניות של AF4 נחשבת לעתים קרובות לעוצמתה הגדולה ביותר, שכן היא מציעה טווח יישומים החורג מרוב טכניקות הגודל הנפוצות האחרות בתחום זה22,48,49. עם זאת, בשל המורכבות הנלווית אליו, הוא עשוי להיחשב גם כחיסרון המשמעותי ביותר שלו במיוחד נגד טכניקות שינוי גודל מהירות וקלות לשימוש לכאורה כגון DLS, ניתוח מעקב חלקיקים או חלקיק יחיד ICP-MS. עם זאת, כאשר מכניסים את AF4 לפרספקטיבה עם טכניקות שינוי גודל פופולריות אלה, מתברר כי לכל הטכניקות יש את היתרונות והחסרונות שלהן, אך כולן תורמות להבנה מקיפה יותר של האופי הפיזיו-כימי של חלקיקים ולכן יש לראות בהן משלימות ולא תחרותיות.
נוהל הפעולה הסטנדרטי (SOP) המוצג כאן, מדגיש את הישימות המצוינת של AF4-UV-vis עם כיול גודל חיצוני לשינוי גודל של מדגם AuNP לא ידוע בהשעיה ובסופו של דבר הוחל כקו מנחה מומלץ לניתוח AF4 של מדגם AuNP לא ידוע בתוך השוואה בינלאומית interlaboratory (ILC) שנערך במסגרת פרויקט Horizon 2020, ACEnano (התוצאה של ILC זה יהיה הנושא של פרוטוקול זה, אם כן, מסתכם במאמצים הבינלאומיים המעודדים והמתמשכים לאמת ולתקנן מתודולוגיות AF425,50,51,52 המדגישות את הפוטנציאל המבטיח של AF4 בתחום אפיון הננו-חלקיקים.

חלקיקי זהב (AuNP) בצורה של זהב קולואידי היו חלק מתרבות האדם הרבה לפני שהייתה הבנה של מה הם חלקיקים ולפני שהמונח חלקיקים מצאו את דרכם לאוצר מילים מדעי עכשווי. ללא ידע ברור על המראה הננומטרי שלהם, AuNP מושעה כבר שימש למטרות רפואיות ואחרות בסין העתיקה, ערב, והודו במאות V-VI לפני הספירה1, וגם הרומאים העתיקים ניצלו את צבעם האדום האודם כדי להכתים את כלי החרס שלהם בתערוכת גביע Lycurgus במוזיאון הבריטי2. בעולם המערבי, לאורך מאות שנים מימי הביניים ועד העידן המודרני, AuNP מושעה שימשו בעיקר כסוכני צביעה עבור זכוכית ואמייל (סגול של קאסיוס)3, כמו גם לטיפול במגוון מחלות (זהב ראוי לשתייה), במיוחד עגבת4.
עם זאת, כל המחקרים הללו התמקדו בעיקר ביישום של AuNP מושעה וזה היה תלוי מייקל פאראדיי בשנת 1857 כדי להציג את הגישה הרציונלית הראשונה לחקור את היווצרותם, טבעם, כמו גם את המאפיינים שלהם5. למרות פאראדיי כבר היה מודע לכך AuNP אלה חייב להיות ממדים דקה מאוד, זה לא היה עד הפיתוח של מיקרוסקופ אלקטרונים כאשר מידע מפורש על התפלגות הגודל שלהם היה נגיש6,7, בסופו של דבר המאפשר את המתאם בין גודל ומאפיינים אחרים AuNP.
כיום, הודות לסינתזה קלה ופשוטה למדי שלהם, תכונות אופטיות מדהימות (תהודה פלסמון פני השטח), יציבות כימית טובה ובכך רעילות מינורית, כמו גם צדדיות גבוהה שלהם במונחים של גדלים זמינים ושינויים פני השטח, AuNP מצאו יישומים נרחבים בתחומים כגון nanoelectronics8,אבחון 9, טיפול בסרטן10, או משלוח סמים11. ברור, עבור יישומים אלה, ידע מדויק של התפלגות גודל וגודל של AuNP להחיל הוא תנאי מוקדם בסיסי כדי להבטיח יעילות אופטימלית12 ויש ביקוש משמעותי עבור כלים חזקים ואמינים כדי לקבוע את הפרמטר הזה physico-כימי מכריע. היום, יש שפע של טכניקות אנליטיות המסוגלות לשנות את גודל AuNP בהשעיה כולל, לדוגמה, ספקטרוסקופיית UV-vis (UV-vis)13, פיזור אור דינמי (DLS)14 או ספקטרומטריית מסה פלזמה משולבת UV-vis (spICP-MS)15 עם שבר זרימת שדה (FFF) להיות שחקן מפתח בתחום זה16,17,18,19,20.
הומשג לראשונה בשנת 1966 על ידי J. קלווין גידינגס21, FFF כולל משפחה של טכניקות שבר מבוסס elution, שבו ההפרדה מתרחשת בתוך ערוץ דק, כמו סרט ללא שלב נייח22,23. ב- FFF, ההפרדה נגרמת על ידי אינטראקציה של מדגם עם שדה כוח חיצוני הפועל בניצב לכיוון זרימת ערוץ למינאר, שבו המדגם מועבר במורד הזרם בדרך כלל לכיוון גלאים בשורה בהתאמה. בין טכניקות FFF קשורות אלה, שבר שדה זרימה-זרימה אסימטרי (AF4), שבו זרימה שנייה (זרימה צולבת) משמש כשדה הכוח, הפך לסוג המשנה הנפוץ ביותר24. ב- AF4, תחתית הערוץ (קיר הצטברות) מצוידת בקרום סינון אולטרה-סינון הניתן למחצה המסוגל לשמור על הדגימה ובו זמנית לאפשר לזרימת הצלב לעבור דרך הממברנה ולהשאיר את הערוץ דרך שקע נוסף. באמצעות זה, הזרימה הצולבת יכולה לדחוף את המדגם לכיוון קיר ההצטברות ובכך לנטרל את השטף הנגרמת על ידי דיפוזיה (תנועה בראוניאנית). בשיווי משקל וכתוצאה מכך של שטף שדה ופיזור-induced; מרכיבי מדגם קטנים יותר המציגים מקדמי דיפוזיה גבוהים יותר מתיישרים קרוב יותר למרכז התעלה, בעוד מרכיבי מדגם גדולים יותר המציגים מקדמי דיפוזיה נמוכים יותר מאתרים קרוב יותר לקיר ההצטברות. בשל פרופיל הזרימה הפרבולית בתוך הערוץ, מרכיבי מדגם קטנים יותר מועברים אפוא בלמינה המהירה יותר של זרימת התעלה ו elute לפני מרכיבי מדגם גדולים יותר. באמצעות פרמטר שימור FFF ומשוואות מקדם דיפוזיה סטוקס-איינשטיין, זמן ההעלאה, בהתאמה נפח elution, של מדגם AF4 אז יכול להיות מתורגם ישירות לגודל הידרודינמי שלה22. כאן התנהגות elution המתואר מתייחס למצב elution נורמלי והוא תקף בדרך כלל עבור AF4 בתוך טווח גודל החלקיקים בין כ 1-500 ננומטר (לפעמים עד 2000 ננומטר בהתאם למאפייני חלקיקים ופרמטרים שבר) ואילו elution סטריק-hyperlayer מתרחשת בדרך כלל מעל סף גודל זה25.
קיימות שלוש דרכים נפוצות להפקת מידע גודל לאחר ההפרדה על-ידי FFF. מאז FFF הוא מכשיר מודולרי, זה יכול להיות משולב במורד הזרם עם גלאים מרובים כגון גלאי פיזור אור רגישים לגודל המבוססים על העיקרון של פיזור אור רב זוויתי (MALS)26,27, פיזור אור דינמי (DLS)28,29, או אפילו שילוב של שניהם כדי לקבל מידע צורה נוסף30,31. עם זאת, מאז התנהגות השמירה של מדגם בערוץ FFF נשלטת בדרך כלל על ידי כוחות פיזיים מוגדרים היטב, גודל יכול גם להיות מחושב באמצעות גישה מתמטית (תורת FFF), שבו גלאי ריכוז פשוט (למשל, גלאי UV-vis) מספיק כדי להצביע על נוכחות של מדגם eluting32,33.
כאפשרות שלישית, אנו מדווחים כאן על יישום של כיול גודל חיצוני34,35 באמצעות תקני AuNP מוגדרים היטב בטווח הגודל של 20-100 ננומטר לשינוי גודל של מדגם חלקיקי זהב לא ידוע במתלה באמצעות AF4 בשילוב עם זיהוי UV-vis. מערך ניסיוני פשוט זה נבחר בכוונה כדי לאפשר לכמה שיותר מעבדות להצטרף להשוואה בינלאומית בין-לאומית (ILC), שבוצעה מאוחר יותר במסגרת פרויקט אופק 2020 של האיחוד האירופי ACEnano על סמך הפרוטוקול המוצג כאן.

<table><tbody><tr><td>0.1 ומיקרו; m מסנני ממברנה (PVDF הידרופילי)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>Z-FIL-TEF-002</td><td>משמש לסינון תמיסות מימיות</td></tr><tr><td>0.22 ומיקרו; מסנן מזרק m PVDF (d = 33 מ"מ)</td><td>Merck Millipore</td><td>Durapore Millex</td><td>משמש לסינון של</td></tr><tr><td>פיפטות נפח מתכווננות של NovaChem100 (1000 ומיקרו; L)</td> <td>Eppendorf AG</td><td>Research Plus</td><td>משמש להכנת מתלי AuNP מדוללים</td></tr><tr><td>AF4 מחסנית Postnova</td><td>Analytics GmbH</td><td>AF2000 MF - AF4 רכיב ערוץ אנליטי</td><td>של AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>AF4 ממברנה - תאית מחודשת (10 kDa MWCO)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>Z-AF4-MEM-612-10KD</td><td>רכיב של מערך AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>איזון אנליטי (דיוק של 0.1 מ"ג)</td><td>Sartorius</td><td>ENTRIS124I-1S</td><td>משמש לשקילת כדורי SDS ו-NaOH להכנת תמיסת ניקוי</td></tr><tr><td>Autosampler</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN5300</td><td>רכיב של מערך AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>תנור</td> <td>ערוציםPostnova Analytics GmbH</td><td>PN4020</td><td>רכיב של AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>Crossflow Module</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>AF2000 MF</td> Control <td>Module רכיב של AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>קצות פיפטה חד פעמיות (1000 ומיקרו; L)</td> <td>Eppendorf AG</td><td>ep T.I.P.S</td><td>משמש להכנת מתלי AuNP מדוללים</td></tr><tr><td>צלוחיות (למשל נפח 2 ליטר)</td><td>neoLab</td><td>1-0199</td><td>משמש לאחסון נוזלים</td></tr><tr><td>משאבת פוקוס</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN1131</td><td>רכיב של AF2000 MF - מערך MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>בקבוקוני זכוכית (למשל נפח 1.5 מ"ל)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>VIA-002</td><td>משמש לאחסון דגימות</td></tr><tr><td>תקני גודל ננו-חלקיקי זהב (20 ננומטר, 40 ננומטר, 80 ננומטר, 100 ננומטר)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaCal Gold</td><td>50 מ"ג L-1 כל אחד, המשמש לקביעת פונקציית כיול הגודל</td></tr><tr><td>בוחש מגנטי</td><td>IKA</td><td>VIBRAX-VXR</td><td>משמש להאצת פירוק כדורי SDS ו-NaOH במחשב אישי UPW</td></tr><tr><td>(PC)</td><td>Dell Technologies</td><td>/</td><td>יחידה לשליטה בריצות AF4, תיעוד והערכה של נתונים שנאספו, לדרישות חומרה ותוכנה נחוצות, הקורא מופנה לציוד ההגנה האישי הידני של Postnova AF2000</td></tr><tr><td>(כפפות, מעיל מעבדה, משקפיים וכו')</td><td>/</td><td>/</td><td>בהתאם למעבדה המתאימה' כללי בטיחות לעבודה עם כימיקלים כולל ננו-חומרים מהונדסים</td></tr><tr><td>בורג עליון לבקבוקוני זכוכית (למשל נפח 1.5 מ"ל)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>Z-VIA-09150868</td><td>משמש לאחסון דגימות</td></tr><tr><td>נתרן דודציל סולפט (SDS), &ge; 99%, Blotting Grade</td><td>Carl Roth GmbH & Co KG</td><td>2326.1</td><td>משמש להכנת תמיסת הניקוי</td></tr><tr><td>נתרן הידרוקסיד (NaOH) כדורים, &ge; 98%, p.a</td><td>Carl Roth GmbH & Co KG</td><td>6771.1</td><td>משמש להכנת פתרון הניקוי</td></tr><tr><td>חבילת תוכנה לבקרה ורכישת נתונים</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaFFF AF2000 תוכנת</td><td>תוכנה לביצוע ריצות Af4 ורכישת נתונים, לדרישות החומרה והתוכנה הדרושות הקורא מופנה לחבילת התוכנה הידנית Postnova AF2000</td></tr><tr><td>להערכת נתונים</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaAnalysis Software</td><td>תוכנה להערכת נתוני AF4, לדרישות חומרה ותוכנה נחוצות הקורא מופנה למדריך Postnova NovaAnalysis</td></tr><tr><td>חבילת תוכנה לעיבוד נתונים סופי</td><td>OriginLab Corporation</td><td>Origin 2019</td><td>משמש לעיבוד נתונים סופי</td></tr><tr><td>Solvent Degasser</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN7520</td><td>רכיב של AF2000 MF - הגדרת MultiFlow FFF, המתוארת כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>בורר ממס</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN7310</td><td>רכיב של מערך AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>Solvent Organizer</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN7140</td><td>רכיב של AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>Surfactant Blend</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaChem100</td><td>תערובת של חומרים פעילי שטח ומלחים שונים המשמשים להכנת נוזל</td></tr><tr><td>טיפ משאבת טיפ</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN1130</td><td>רכיב של מערך AF2000 MF - MultiFlow FFF, המתואר כמערכת AF4 בכתב היד</td></tr><tr><td>מדגם AuNP לא ידוע</td><td>BBI Solutions</td><td>EM. GC60</td><td>60 ננומטר AuNP דגימה המשמשת לקביעת גודל באמצעות פונקציית כיול גודל</td></tr><tr><td>גלאי UV-vis גלאי</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN3211</td><td>גלאי UV-vis לצימוד במורד הזרם עם מערכת AF4</td></tr><tr><td>יחידת סינון ואקום</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>מערכת סינון נוזלים</td><td>המשמשת להבטחת רקעי חלקיקים נמוכים והסרת אוויר מומס בחומרי הניקוי המשומשים כדי להבטיח תנאי פיצול AF4 אופטימליים</td></tr><tr><td>מערבולת</td><td>IKA</td><td>Vortex Genie 2</td><td>משמש להומוגניזציה של תרחיפי AuNP מדוללים</td></tr><tr><td>מערכת טיהור מים</td><td>Merck Millipore</td><td>Milli-Q Integral 5</td><td>משמש לייצור מים טהורים במיוחד (UPW, 18.2 M&Omega; התנגדות ס"מ) להכנת תמיסת ניקוי, חומרי ניקוי ודילול מתלי AuNP</td></tr></tbody></table>

שבר זרימה א-סימטרי שדה זרימה לשינוי גודל של חלקיקי זהב בהשעיה

Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation for Sizing of Gold Nanoparticles in Suspension

גודל החלקיקים הוא ללא ספק הפרמטר הפיזיקו-כימי החשוב ביותר הקשור לרעיון של חלקיק. ידע מדויק של התפלגות גודל וגודל של חלקיקים הוא בעל חשיבות עליונה עבור יישומים שונים. טווח הגודל חשוב גם, שכן הוא מגדיר את המרכיב "הפעיל" ביותר של מינון ננו-חלקיקים.
שבר זרימת זרימה אסימטרי (AF4) היא טכניקה רבת עוצמה לשינוי גודל של חלקיקים בהשעיה בטווח הגודל של כ 1-1000 ננומטר. קיימות מספר דרכים להפיק מידע גודל מניסוי AF4. מלבד צימוד AF4 באינטרנט עם גלאים רגישים לגודל המבוססים על העקרונות של פיזור אור רב זוויתי או פיזור אור דינמי, יש גם את האפשרות לתאם את הגודל של מדגם עם זמן השמירה שלה באמצעות גישה תיאורטית מבוססת היטב (תאוריית FFF) או על ידי השוואתו עם זמני השמירה של תקני גודל חלקיקים מוגדרים היטב (כיול גודל חיצוני).
אנו מתארים כאן את הפיתוח ואת האימות בתוך הארגון של הליך פעולה סטנדרטי (SOP) לשינוי גודל של מדגם חלקיקי זהב לא ידוע על ידי AF4 בשילוב עם זיהוי UV-vis באמצעות כיול גודל חיצוני עם תקני חלקיקי זהב בטווח הגודל של 20-100 ננומטר. הליך זה מספק תיאור מפורט של זרימת העבודה שפותחה כולל הכנת מדגם, הגדרת מכשיר AF4 והסמכה, פיתוח שיטת AF4 ושבר של מדגם חלקיקי זהב לא ידוע, כמו גם את המתאם של התוצאות שהתקבלו עם כיול גודל חיצוני הוקמה. ה- SOP המתואר כאן אומת בסופו של דבר בהצלחה במסגרת מחקר השוואה interlaboratory המדגיש את החוסן והאמינות המצוינים של AF4 לשינוי גודל של דגימות ננו-חלקיקים בהשעיה.

ראשית, תקני גודל AuNP היו מופרדים על ידי AF4 וזוהו על ידי UV-vis מדידת הספיגה של AuNP באורך גל של 532 ננומטר (תהודה פלסמון פני השטח של AuNP). כיסוי של הפרקטוגרמות המתקבלות מוצג באיור 1. זמני השמירה של כל AuNP בשיא UV-vis בהתאמה שלה המרבי המתקבל ממדידות משולשות מפורטים בטבלה 5. סטיית התקן היחסית של כל זמני השמירה הייתה מתחת ל-1.1% עם סטיית מדידה פוחתת עם הגדלת הגודל. בסך הכל הושגה חזרה מצוינת. כוח הפרדה מתמיד הופעל, מה שגרם למערכת יחסים ליניארית של זמן elution וגודל הידרודינמי. קו הכיול של הגודל החיצוני הוקם על-ידי התוויית הרדיוס ההידרודינמי שצוין כנגד זמן הריק המתוקן של זמן ההקצנה (זמן שמירה נטו). ניתוח רגרסיה ליניארית הביא לפונקציית כיול ליניארית עם יירוט a = -3.373 ננומטר ± 1.716 ננומטר ושיפוע b = 1.209 ננומטר∙ מינימום-1 ± 0.055 nm∙min-1. ההתנהגות הליניארית של elution אושרה עם מקדם מתאם בריבוע R2 של 0.9958. פונקציית הכיול המתאימה מוצגת באופן חזותי באיור 2.
החלק השני עסק בניתוח מדגם AuNP לא ידוע. שלושה אלציטוטים של המדגם הוכנו בהתאם לנוהל המתואר בסעיף הפרוטוקול (סעיף 4.2). כל אחד משלושת aliquots נחקר משולש באמצעות אותה שיטת שבר AF4 כי הוחל גם על תקני גודל AuNP. כל תשעת הפרקטוגרמות AF4-UV-vis שהתקבלו מדגם AuNP הלא ידוע מוצגות באיור 3 וההערכות שלהן מסוכמות בטבלה 6. סטיית התקן היחסית של זמני השמירה בהתאמה הייתה נמוכה משמעותית וננועה בין 0.1% ל-0.5%. באמצעות פונקציית כיול גודל החלקיקים המתקבלת מהשבר של תקני הגודל של AuNP ומתאימה אותו עם זמני השמירה המתקבלים של מדגם AuNP הלא ידוע בשיא המרבי של UV-vis, ניתן לחשב רדיוס הידרודינמי ממוצע כולל של 29.4 ננומטר ± 0.2 ננומטר. יתר על כן, התאוששות המונית סבירה של 83.1% ± 1.2% הושגה המציין שום agglomeration משמעותי או פירוק של מדגם AuNP או ספיחה ניכרת של חלקיקים על פני השטח של הממברנה. איור 4 מציג את התפלגות גודל החלקיקים המתקבלת עם כל תשעת עקבות האותות של UV-vis בממוצע המדגישות את החוסן המצוין של שיטת AF4 שהוחלה.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig01.jpg"> איור 1: AF4-UV-vis fractograms המתקבלים מניתוח משולש של ארבעת תקני הכיול הבודדים בגודל AuNP עם עוצמות אותות מנורמלות וקצב זרימה צולבת קבוע (קו שחור). שיא החלל מודגש באפור בסביבות 5.9 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig01large.jpg" target="_blank">דקות.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig02.jpg"> איור 2: פונקציית כיול גודל חיצוני שהתקבלה, כולל קווי שגיאה הנגזרים מסטיות התקן המתאימות של מדידות DLS ( טבלה 4 ) ושונות בזמני השמירה המתקבלים של AF4 (טבלה 5), לאחר התוויית הרדיוס ההידרודינמי שצוין כנגד זמן השמירה של כלתקןכיול גודל AuNP בודד בשיאו המרבי. פונקציית כיול ליניארית עם שגיאות סטנדרטיות בצורת y = a + bx עם = -3.373 ננומטר ± 1.716 ננומטר ו- b = 1.209 nm·min-1 ± 0.055 nm·min-1 חושב מניתוח רגרסיה ליניארית. נקבע מקדם מתאם בריבוע עם R2 = 0.9958, המציין קשר גומלין ליניארי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig02large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig03.jpg"> איור 3: AF4-UV-vis fractograms של מדידות משולשות של שלושה aliquots המציג את AuNP לא ידוע. קצב הזרימה הצולבת הקבוע המוחל לאורך זמן המדידה מאויר כקו שחור. שיא החלל בסביבות 5.9 דקות מודגש באפור. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig03large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig04.jpg"> איור 4: כיסוי של התפלגות גודל החלקיקים הממוצע המתקבל (אדום) של מדגם AuNP לא ידוע ופונקציית הכיול הליניארית המוחלת (קו מנוקד). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig04large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="2">רכיב</td>
			<td>CAS-לא</td>
			<td>משקל (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">מים</td>
			<td>7732-18-5</td>
			<td>88.8</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">9-Octadecenoic חומצה (Z)-, תרכובת עם 2,2 ',2'-nitrilotris[אתנול](1:1)</td>
			<td>2717-15-9</td>
			<td>3.8</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">נתרן קרבונט</td>
			<td>497-19-8</td>
			<td>2.7</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">אלכוהול, C12-14 משני, אתוקסילי</td>
			<td>84133-50-6</td>
			<td>1.8</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">טטרסודיום אדטה</td>
			<td>64-02-8</td>
			<td>1.4</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">פוליאתילן גליקול</td>
			<td>25322-68-3</td>
			<td>0.9</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">נתרן אולאט</td>
			<td>143-19-1</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">סודיום ביקרבונט</td>
			<td>144-55-8</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: רשימת המרכיבים של תערובת פעילי שטח המשמש להכנת eluent (ראה גם טבלה של חומרים).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>פרמטרי AF4-UV-vis</td>
			<td>יחידת</td>
			<td>ערך</td>
		</tr>
<tr>
<td>עובי מרווח</td>
			<td>מיקרומטר</td>
			<td>350</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב זרימה של גלאי</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב זרימה צולבת</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0 (קבוע במשך 8 דקות)</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב זרימת מיקוד</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן השהיה / זמן ייצוב</td>
			<td>דקות</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב הזרמת הזרקה</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן מעבר</td>
			<td>דקות</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן הזרקה</td>
			<td>דקות</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>שלב אלויון</td>
			<td>דקות</td>
			<td>8</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן שלב שטיפה</td>
			<td>דקות</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>שטף את קצב זרימת הצעדים</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>נפח הזרקה</td>
			<td>μL (μL)</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>ריכוז דגימה</td>
			<td>מ"גL-1
</td>
			<td>12.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>סוג ממברנה</td>
			<td></td>
			<td>תאית מחדש</td>
		</tr>
<tr>
<td>ממברנה מולקולרית משקל מנותק</td>
			<td>kDa</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>אלונט (שני)</td>
			<td></td>
			<td>תערובת פעילי שטח 0.025% (v/v)</td>
		</tr>
<tr>
<td>אורך גל UV-vis</td>
			<td>ננומטר</td>
			<td>532</td>
		</tr>
<tr>
<td>רגישות UV-vis</td>
			<td>-</td>
			<td>0.001</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 2: סיכום הפרמטרים של שיטת השבר AF4-UV-vis כדי לבצע את ריצת ההזרקה הישירה ללא יישום של כוח הפרדה.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>פרמטרי AF4-UV-vis</td>
			<td>יחידת</td>
			<td>ערך</td>
		</tr>
<tr>
<td>עובי מרווח</td>
			<td>מיקרומטר</td>
			<td>350</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב זרימה של גלאי</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב זרימה צולבת</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>1 (קבוע 60 דקות, 10 דקות ליניארי)</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב זרימת מיקוד</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>1.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן השהיה / זמן ייצוב</td>
			<td>דקות</td>
			<td>2</td>
		</tr>
<tr>
<td>קצב הזרמת הזרקה</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0.2</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן מעבר</td>
			<td>דקות</td>
			<td>0.2</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן הזרקה</td>
			<td>דקות</td>
			<td>5</td>
		</tr>
<tr>
<td>שלב אלויון</td>
			<td>דקות</td>
			<td>70 (קבוע 60 דקות, 10 דקות ליניארי)</td>
		</tr>
<tr>
<td>שלב שטיפה</td>
			<td>דקות</td>
			<td>9</td>
		</tr>
<tr>
<td>שטף את קצב זרימת הצעדים</td>
			<td>mL מינימום-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>נפח הזרקה</td>
			<td>μL (μL)</td>
			<td>50</td>
		</tr>
<tr>
<td>ריכוז דגימה</td>
			<td>מ"גL-1
</td>
			<td>12.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>סוג ממברנה</td>
			<td></td>
			<td>תאית מחדש</td>
		</tr>
<tr>
<td>ממברנה מולקולרית משקל מנותק</td>
			<td>kDa</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>אלונט (שני)</td>
			<td></td>
			<td>תערובת פעילי שטח 0.025% (v/v)</td>
		</tr>
<tr>
<td>אורך גל UV-vis</td>
			<td>ננומטר</td>
			<td>532</td>
		</tr>
<tr>
<td>רגישות UV-vis</td>
			<td>-</td>
			<td>0.001</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 3: סיכום הפרמטרים של שיטת השבר AF4-UV-vis כדי לבצע את ריצת השבר עם יישום של זרימה צולבת ככוח הפרדה.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>תקן כיול</td>
			<td>סוכן מכסה</td>
			<td>גודל ממוצע (TEM) (nm)</td>
			<td>קורות חיים (גודל ממוצע TEM) (%)</td>
			<td>זטה פוטנציאל (mV)</td>
			<td>SD (פוטנציאל זטה) (mV)</td>
			<td>רדיוס הידרודינמי (DLS) (nm)</td>
			<td>SD (רדיוס הידרודינמי) (nm)</td>
			<td>PDI</td>
			<td>SD (PDI)</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 20 ננומטר</td>
			<td>ציטראט (ציטראט)</td>
			<td>20.1</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-48.9</td>
			<td>1.5</td>
			<td>10.95</td>
			<td>0.12</td>
			<td>0.082</td>
			<td>0.009</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 40 ננומטר</td>
			<td>ציטראט (ציטראט)</td>
			<td>40.8</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-30.4</td>
			<td>1.0</td>
			<td>20.30</td>
			<td>0.13</td>
			<td>0.127</td>
			<td>0.006</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 80 ננומטר</td>
			<td>ציטראט (ציטראט)</td>
			<td>79.2</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-51.5</td>
			<td>1.3</td>
			<td>38.85</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.138</td>
			<td>0.013</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 100 ננומטר</td>
			<td>ציטראט (ציטראט)</td>
			<td>102.2</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-50.9</td>
			<td>0.9</td>
			<td>52.30</td>
			<td>0.37</td>
			<td>0.078</td>
			<td>0.009</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 4: סיכום הפרמטרים הפיזיו-כימיים של תקני הכיול החלים של AuNP, כולל סוכן מכסה, גודל ממוצע של TEM, פוטנציאל זטה שנקבע בהשעיה המקורית, כמו גם רדיוס הידרודינמי של DLS, ומדד פולידיספרסיטי (PDI) שנקבע בהשעיה האמידה.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>תקן כיול</td>
			<td>להפעיל</td>
			<td>זמן שמירה בשיא מרבי (מינימום)</td>
			<td>זמן שמירה נטו בשיא מרבי (מינימום)</td>
			<td>זמן שמירה נטו ממוצע (מינימום)</td>
			<td>SD (%) (זמן שמירה נטו)</td>
			<td>SD (מינימום) (זמן שמירה נטו)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 20 ננומטר</td>
			<td>1</td>
			<td>17.368</td>
			<td>11.468</td>
			<td rowspan="3">11.56</td>
			<td rowspan="3">1.02</td>
			<td rowspan="3">0.12</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>17.409</td>
			<td>11.509</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>17.589</td>
			<td>11.689</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 40 ננומטר</td>
			<td>1</td>
			<td>25.316</td>
			<td>19.416</td>
			<td rowspan="3">19.49</td>
			<td rowspan="3">0.68</td>
			<td rowspan="3">0.13</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>25.32</td>
			<td>19.42</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>25.548</td>
			<td>19.648</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 80 ננומטר</td>
			<td>1</td>
			<td>42.095</td>
			<td>36.195</td>
			<td rowspan="3">36.29</td>
			<td rowspan="3">0.23</td>
			<td rowspan="3">0.08</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>42.219</td>
			<td>36.319</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>42.257</td>
			<td>36.357</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 100 ננומטר</td>
			<td>1</td>
			<td>50.975</td>
			<td>45.075</td>
			<td rowspan="3">45.06</td>
			<td rowspan="3">0.07</td>
			<td rowspan="3">0.03</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>50.924</td>
			<td>45.024</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>50.986</td>
			<td>45.086</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 5: זמני השמירה של תקני הכיול של AuNP בשיא UV-Vis בהתאמה נגזרו מהפרקטוגרמות המתאימות של AF4-UV-vis בשיטה המתוארת בטבלה 3.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>אלציטוטה</td>
			<td>להפעיל</td>
			<td>זמן שמירה מרבי (מינימום)</td>
			<td>זמן שמירה ממוצע בשיא מרבי (מינימום)</td>
			<td>זמן שמירה נטו בשיא מרבי (מינימום)</td>
			<td>SD (%) זמן שמירה</td>
			<td>רדיוס הידרודינמי (nm)</td>
			<td>שחזור (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">1</td>
			<td>1</td>
			<td>32.689</td>
			<td rowspan="3">32.70</td>
			<td>26.789</td>
			<td rowspan="3">0.07</td>
			<td rowspan="3">29.03</td>
			<td rowspan="3">85.34</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>32.687</td>
			<td>26.787</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>32.719</td>
			<td>26.819</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">2</td>
			<td>1</td>
			<td>32.989</td>
			<td rowspan="3">33.08</td>
			<td>27.089</td>
			<td rowspan="3">0.37</td>
			<td rowspan="3">29.49</td>
			<td rowspan="3">81.73</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>33.073</td>
			<td>27.173</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>33.187</td>
			<td>27.287</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">3</td>
			<td>1</td>
			<td>33.053</td>
			<td rowspan="3">33.14</td>
			<td>27.153</td>
			<td rowspan="3">0.49</td>
			<td rowspan="3">29.56</td>
			<td rowspan="3">82.14</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>33.071</td>
			<td>27.171</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>33.291</td>
			<td>27.391</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 6: סיכום זמני השמירה במקסימום השיא של UV-Vis בהתאמה, הרדיוס ההידרודינמי שחושב מכייל הגודל החיצוני (איור 2) וקצב ההחלמה של דגימת AuNP הלא ידועה המתקבלת מניתוח AF4-UV-vis.

פרוטוקול זה מתאר את השימוש בשבר שדה זרימה-זרימה אסימטרי בשילוב עם זיהוי UV-vis לקביעת הגודל של מדגם חלקיקי זהב לא ידוע.

Particle size is arguably the most important physico-chemical parameter associated with the notion of a nanoparticle. Precise knowledge of the size and ...

השימוש בפיצול זרימת שדה זרימה אסימטרית בשילוב עם כיול גודל חיצוני הוא כלי רב עוצמה לקביעה מדויקת של התפלגות הגודל של ננו-חלקיקי זהב בתרחיף. AF4 מכסה את כל טווח הגדלים, מאחד עד 1000 ננומטר. זה בלתי תלוי בהרכב המדגם של מרכיבי המדגם וניתן ליישם אותו אפילו על דגימות מפוזרות ומורכבות בצורה גרועה.היופי של AF4 הוא טווח היישומים הרחב מאוד שלו, המכסה לא רק ננו-חלקיקים בעלי אופי וגדלים שונים, אלא כולל גם חלבונים, וירוסים או מקרומולקולות סינתטיות או טבעיות. התחל במערבולת של 50 מיליגרם לליטר של תקן גודל ננו-חלקיקי זהב שרירותי למשך שתי דקות לפני דילול התקן ליחס של אחד לארבעה עם מים טהורים במיוחד. לאחר מכן מערבל את התמיסה המדוללת למשך שתי דקות נוספות לקבלת תרחיף הומוגני.לאחר ניקוי המערכת פתח את מחסנית AF4 כדי לאפשר החלפה של קרום AF4. שטפו את הממברנה החדשה עם UPW והרכיבו מחדש את המחסנית. לאחר מכן חבר מחדש את המחסנית למערכת AF4-UV-vis.שטפו את מערכת ה-AF4-UV-vis המנוקה עם נוזל נוזל מסונן ונטול גז למשך 30 דקות לפחות על ידי הפעלת קצב זרימת קצה של מיליליטר אחד לדקה, קצב זרימת מיקוד של מיליליטר לדקה וקצב זרימה צולבת של 1.5 מיליליטר לדקה, כדי לאזן את הממברנה, לייצב את המערכת ולבדוק אם יש נזילות פוטנציאליות. לחץ המערכת צריך להגיע לרמה קבועה בין ארבעה ל -12 בר. כדי להכשיר את מערכת AF4-UV-vis על ידי קביעת התאוששות המסה והשונות של זמן השמירה באמצעות תקן גודל ננו-חלקיקי זהב שרירותי, בצע ריצת הזרקה ישירה ללא הפעלת כוח הפרדה.לאחר מכן בצע ריצת פיצול עם הפעלת כוח הפרדה. כדי להכין תקני גודל ננו-חלקיקי זהב למערבולת הכיול החיצונית של כל תקני גודל ננו-חלקיקי הזהב של 50 מיליגרם לליטר למשך שתי דקות ולדלל כל דגימה מתאימה לניתוח במים טהורים במיוחד ביחס של אחד לארבע. לאחר הכנת תקני הגודל, תחת לשונית שיטת FFF הגדירו את קצב זרימת הגלאי ל-500 מיקרוליטר לדקה, את קצב זרימת ההזרקה ל-500 מיקרוליטר לדקה ואת זמן ההזרקה ל-0.1 דקות.הגדר משך פליטה של שמונה דקות ללא כוח הפרדה מוגדר והזריק 10 מיקרוליטר מהתקן הראשון למערכת. לאחר מדידת כל תקני הגודל, הזרקת 50 מיקרוליטר מהתקן הראשון למערכת. הגדר את קצב זרימת הגלאי ל-500 מיקרוליטר לדקה.הגדר את ההשהיה לשתי דקות, את קצב זרימת ההזרקה ל-200 מיקרוליטר לדקה למשך חמש דקות, ואת זמן המעבר ל-0.2 דקות. קצב זרימת המיקוד יחושב אוטומטית. הגדר את משך הפליטה ל-60 דקות ואת קצב הזרימה הצולבת למיליליטר אחד לדקה.שיטת AF4 זו משתמשת בקצב זרימה צולבת קבוע שלאחריו דעיכה ליניארית במשך 10 דקות עד לאפס מיקרוליטר לדקה. הגדר את שלב השטיפה של תשע דקות עם קצב זרימת קצה של 500 מיקרוליטר לדקה. כאשר כל תקני גודל ננו-חלקיקי הזהב חולקו, הכינו את דגימת ננו-חלקיקי הזהב הלא ידועה ובצעו מדידת הזרקה ישירה ופיצול של דגימת ננו-חלקיקי הזהב הלא ידועה כפי שהודגם זה עתה.כדי לנתח את הנתונים, ייבא את קבצי הנתונים לתוכנת המערכת. הצג את המדידות במעלהview הכרטיסייה ובחר את אות גלאי ה-UV-vis מרשימת הגלאים. הגדר אזור עניין וקו בסיס לכל מדידה, והתאם את תצוגת האות והבסיס לפי הצורך.השתמש בארגז הכלים לעיבוד אותות כדי להחליק אותות רועשים והשתמש בהקצאת פרמטרי עיבוד לפונקציית ריצות אחרות כדי לאפשר הקצאת הפרמטרים למדידות אחרות. כדי לבצע חישוב התאוששות מסה, פתח את מדידות ההזרקה הישירה ונתוני הפיצול. הכנס כיול הזרקה ישירה ובחר את מדידות ההזרקה הישירה המתאימות מתצוגת הגדרות כיול ההזרקה הישירה.נפח ההזרקה וריכוז הדגימה ישמשו למתאם בין אזור השיא לכמות המוזרקת. לאחר מכן, השתמש בפונקציית ההקצאה להגדרות מוגדרות מראש של חלקיקים שנבחרה כדי להקצות את פונקציית הכיול המתקבלת למדידות הפיצול המתאימות. לאחר מכן, השתמש במשוואה כדי לחשב את התאוששות המסה של ננו-חלקיקי הזהב על ידי השוואת השטח מתחת לשיאי ה-UV-vis המתאימים של מדידות הפיצול וההזרקה הישירה.כדי להציג את התוצאות, פתח את חישוב התוצאות הכמותיות. יוצג ריכוז מסה המבוסס על אזור השיא. ניתן להשיג את התאוששות המסה על ידי השוואת ערך זה לריכוז המוזרק.תחת הכרטיסייה גודל חלקיקים בחלון כיול גודל החלקיקים, לחץ על כל מדידה מתאימה בטבלת בחירת הפניות לכיול כדי לבחור את כל ריצות הכיול. המידות יוצגו בטבלה עם בחירתן. הזן את הרדיוס ההידרודינמי עבור כל מדידות הכיול.הפונקציה והמשוואה יוצגו בחלון פונקציית כיול גודל החלקיקים. כדי להקצות את פונקציית הכיול למדידות של דגימת ננו-חלקיקי הזהב הלא ידועה, בחר את הפיצולים המתאימים בתוך רשימת הפעלות הבחירה להקצאה ופתח חישוב התפלגות גודל החלקיקים כדי להציג את התוצאות. הגודל המחושב יוצג בחלון התפלגות הגודל, המסומן לשיא המקסימום.וכיול גודל החלקיקים שנוצר בעבר יירשם ככיול למדידות דגימת ננו-חלקיקי הזהב הלא ידועות. כדי לחשב ממוצע של כל המדידות של דגימה אחת, בחר בתיבת הסימון את האותות הממוצעים עבור דגימה. התוצאה תופיע בתווית שיא המקסימום.כאן, מוצגת שכבת-על מייצגת של תקני גודל ננו-חלקיקי זהב המחולקים על ידי AF4 ומזוהה על ידי מדידת ספקטרוסקופיה UV-vis של ספיגת החלקיקים באורך גל של 532 ננומטר. סטיית התקן היחסית של כל זמני השמירה עבור כל ננו-חלקיק במקסימום שיא הספקטרוסקופיה UV-vis שלו שהתקבל ממדידות משולשות הייתה מתחת ל-1.1%ניתוח רגרסיה ליניארית של נתונים אלה הביא לפונקציית כיול ליניארית עם מקדם מתאם בריבוע, R בריבוע, של 0.9958. כאשר התקבלו תשע פרקטוגרמות ספקטרוסקופיה AF4-UV-vis מדגימות ננו-חלקיקי זהב לא ידועות, סטיית התקן היחסית של זמני השמירה בהתאמה הייתה נמוכה משמעותית, ונעה בין 0.1 ל-0.5% באמצעות פונקציית כיול גודל החלקיקים המתקבלת מפיצול תקני גודל ננו-חלקיקי הזהב ומתאם נתונים אלה עם זמני השמירה המתקבלים של דגימת ננו-חלקיקי הזהב הלא ידועה במקסימום השיא של ספקטרוסקופיה UV-vis, ניתן לחשב רדיוס הידרודינמי ממוצע כולל.בנוסף, ניתן היה להשיג התאוששות מסה סבירה המצביעה על כך שאין צבירה או פירוק משמעותי של דגימות ננו-חלקיקי הזהב או ספיחה ניכרת של החלקיקים על פני הממברנה. בעת שימוש בכיול גודל חיצוני וניתוח AF4 יש חשיבות עליונה לכך שאותה שיטת AF4 מיושמת באופן עקבי על כל תקני הגודל והמדגם עצמו. AF4 מאפשר לחוקרים להבין טוב יותר את התכונות של דגימות הננו-חלקיקים שלהם.לכן זהו כלי בקרת איכות חשוב שבסופו של דבר מסייע בשיפור היעילות של מוצרים התומכים בננו.

asymmetrical-flow-field-flow-fractionation-for-sizing-gold

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

ultrafiltration זרימה המשיק (טפו) הוא שיטה המשמשת לסחרור הפרדת משקל המבוססת של biosamples. טפו הותאם לגודל נבחר (1-20 קוטר ננומטר) ומאוד להתרכז בהיקף גדול של חלקיקי polydisperse כסף (4 ליטר המ"ל 15.2...

Ultrafiltration זרימה משיק: שיטה &quot;ירוקה&quot; לבחירת הגודל והריכוז של חלקיקי כסף Colloidal

בסרטון זה אנו מתארים ראשון ייצור ותפעול הליכים של גל אקוסטי פני השטח (SAW) מכשיר נגדי אקוסטי. לאחר מכן, אנו מדגימים התקנה ניסיונית שמאפשרת לשניהם להדמיה איכותית זרימה וניתוח כמותי של תזרים מורכב בתוך מכשיר השאיבה ראה.

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי

מכשירי Millifluidic מנוצלים לסינתזה מבוקרת של ננו, ניתוח של מנגנוני תגובה וזרימת קטליזה המתמשכת זמן נפתר.

Millifluidics לסינתזה כימית וזמן נפתר מכניסטית לימודים

מיקרוסקופיה confocal משמשת לתערובות תמונה שקטה וזורמים קולואיד פולימר, הנלמדים כמערכות מודל להשעיות אטרקטיביות. אלגוריתמי ניתוח תמונה משמשים לחישוב מדדים מבניים ודינמיים לחלקיקי colloidal המודדים שינויים עקב כליאה גיאומטרית.

ההדמיה confocal של רגיעה מרותקת ותערובות קולואיד פולימר מזרימים

יצירת תחליבים כפולים מיקרופלואידיים כוללת בדרך כלל מכשירים עם יכולת הרטבה מעוצבת או רכיבי זכוכית בהתאמה אישית. כאן אנו מתארים את הייצור והבדיקה של מחולל תחליב כפול שכולו פולידימתילסילוקסן (PDMS) שאינו דורש טיפול פני שטח או תהליכי ייצור מסובכים, ומסוגל לייצר תחליבים כפולים עד 14 מיקרומטר.

זוגי אמולסיה דור שימוש בהתקן זרימת פוקוס Co-הצירית polydimethylsiloxane (PDMS)

פרוטוקול זה מתאר את השימוש של אסטרטגיית מיקרופלואידיקה מבוסס אינרציאלית חיץ החליפין לטהר תאים מהונדסים מיקרו / ננו-חלקיקים עם דלדול יעיל של חלקיקים מאוגד.

Microfluidic מאגר Exchange להנדסת תאים ללא התערבות מיקרו / Nanoparticle

פרוטוקול זה מתאר את הפעולה של בעל דגימת זרימת נוזל עבור מיקרוסקופיית אלקטרוני הילוכים של AuNPs במים, כפי שמוצג על התצפית של תהליכים דינמיים ננומטריים.

לימוד תהליכים דינמיים של אובייקטים בגודל ננו בנוזל באמצעות מיקרוסקופי אלקטרוני סריקת הילוכים

פרוטוקול לחקר פעפוע של המשדרים פסיבית ב מונחה לחץ זרימה מוצג. הנוהל חל גיאומטריות צינור קפילרי שונים.

פעפוע של המשדרים פסיבי בזרימת הטיה למינריות

הפרוטוקול המתואר כאן נועד למדוד את הקוטר ההידרודינמי של חלקיקים כדוריים, ליתר דיוק חלקיקי זהב, במדיה מימית באמצעות ניתוח מעקב חלקיקים (NTA). האחרון כרוך במעקב אחר תנועת החלקיקים עקב תנועה בראונית ויישום משוואת סטוקס-איינשטיין כדי להשיג את הקוטר ההידרודינמי.

ניתוח מעקב חלקיקים של חלקיקי זהב במדיה מימית באמצעות השוואה בין מעבדות

פרוטוקול לסנתז ~ 12 ננומטר זהב קוטר חלקיקים (Au חלקיקים) בממס אורגני מוצג. חלקיקי הזהב מכוסים ליגנדים אוליאמין כדי למנוע agglomeration. חלקיקי הזהב מסיסים בממסים אורגניים כגון טולואן.

סינתזת חלקיקי זהב

שלפוחיות חוץ-תאיות טומנות בחובן הבטחה עצומה ליישומים ביו-רפואיים, אך שיטות הבידוד הנוכחיות גוזלות זמן רב ואינן מעשיות לשימוש קליני. במחקר זה אנו מציגים מכשיר מיקרופלואידי המאפשר בידוד ישיר של בועיות חוץ-תאיות מכמויות גדולות של נוזלים ביולוגיים באופן רציף ובמינימום צעדים.

בידוד חד-שלבי של בועיות חוץ-תאיות מדגימות בנפח גדול באמצעות התקן מיקרופלואידי A4F מפוצל

למדו לקבוע את התפלגות הגודל של ננו-חלקיקי זהב בתמיסה באמצעות שבר זרימה א-סימטרי עם גלאי UV-vis. שיטה זו מאפשרת ניתוח מדויק של דגימות מורכבות בטווח של 1 עד 1000 ננומטר.

שבר זרימה א-סימטרי שדה זרימה לשינוי גודל של חלקיקי זהב בהשעיה

גלה סרטונים נוספים