Summary
Nous avons synthétisé nanostars étoile d'or en forme en utilisant une méthode de graines d'argent médiation croissance. Le diamètre de la nanostars varie de 200 à 300 nm et le nombre de conseils varient de 7 à 10. Les nanoparticules ont une surface large résonance plasmonique de mode centré dans le proche infrarouge.
Abstract
Les propriétés physiques, chimiques et optiques des nano-échelle colloïdes dépendent de leur composition, la taille et la forme 1-5. Il ya un grand intérêt dans l'utilisation de nano-colloïdes pour la photo-thermique d'ablation, la livraison de médicaments et de nombreuses autres applications biomédicales 6. L'or est particulièrement utilisé en raison de sa faible toxicité 7-9. Une propriété de métal nano-colloïdes est qu'ils peuvent avoir une surface solide résonance plasmonique 10. Le pic du mode de résonance plasmonique de surface dépend de la structure et la composition du métal de nano-colloïdes. Depuis le mode de résonance plasmonique de surface est stimulé avec la lumière il ya un besoin d'avoir l'absorbance de pointe dans le proche infrarouge, où transmissivité tissu biologique est maximale 11, 12.
Nous présentons une méthode pour synthétiser étoile d'or en forme colloïdale, aussi connu comme les nanoparticules en forme d'étoile ou de 13 à 15 nanostars 16. Cette méthode est basée sur leolution contenant des graines d'argent qui sont utilisés comme agent de nucléation pour la croissance anisotrope des colloïdes d'or 17-22. Microscopie électronique à balayage (MEB) de l'or colloïdal résultant a montré que 70% des nanostructures ont été nanostars. L'autre 30% des particules ont été amas amorphe de decahedra et rhomboïdes. Le pic d'absorbance de l'nanostars a été détectée pour être dans le proche infrarouge (840 nm). Ainsi, notre méthode produit nanostars d'or conviennent pour des applications biomédicales, en particulier pour la photo-thermique d'ablation.
Protocol
1. La préparation des graines d'Argent
- Préparer une solution stock de nitrate d'argent (AgNO 3) en prenant une masse arbitraire et le mélanger avec 10 ml d'eau désionisée (DI). Calculer la molarité de la solution. Conserver la solution dans un endroit sombre à l'isoler de la lumière.
- Ajouter 14,7 mg de citrate de sodium tribasique (Na 3 C 6 H 5 O 7) à 10 ml d'eau DI pour faire une solution à 5 mM. Agiter le flacon jusqu'à ce que la poudre soit dissoute.
- Ajouter 15,1 mg de borohydrure de sodium (NaBH 4) à un autre flacon de 10 ml d'eau DI pour faire une solution à 40 mM. Fermer le flacon immédiatement. Secouez doucement la solution à la main et le placer dans un bécher avec de la glace. Placer le bécher dans le réfrigérateur et commencer une minuterie (t1 = 0). La solution fraîchement préparée sera utilisé dans 15 minutes, qui est suffisamment de temps pour refroidir.
- De la solution stock de nitrate d'argent, 1,1), préparer 10 mL à 0,25 mM. Placez un aimant d'agitation dans le flacon et stagitant l'art.
- Ajouter 0,25 mL de la solution de citrate de sodium tribasique 1,2) à 1,4).
- A t = 15 min 1 enlever la solution de borohydrure de sodium, 1,3), du réfrigérateur. En utilisant une pipette de prendre 0,4 ml de cette solution et l'ajouter à 1,5). Remarque: Ajouter la solution d'un seul coup rapide. La couleur va tourner au jaune. Agiter la solution pendant 5 min.
- A t 1 = 20 min en remuant arrêter, enlever l'aimant de la fiole et de garder le flacon dans un endroit sombre. Ne pas fermer le flacon.
- Conserver la solution dans l'obscurité à température ambiante pendant au moins 2 heures avant utilisation. Utilisez de préférence les graines dans une semaine de préparation.
2. Préparation de la solution de croissance
- Préparer 80 mM d'acide ascorbique (C 6 H 8 O 6) par addition de 140 mg à 10 ml d'eau DI.
- Préparer 10 ml d'une solution concentrée de chlorure d'or (HAuCl 4). Calculer la molarité de la solution. Gardez la solution isolée de la lumière.
- Préparer 20 ml de 50 mM de bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB - C 19 H 42 BRN) en ajoutant 364 mg dans un flacon avec 20 ml d'eau DI. Immédiatement placer un aimant sous agitation dans le flacon et commencer à remuer sur une plaque chaude à 30 ° C. Après la poudre CTAB est complètement dissous et la solution devient transparente tour hors de la chauffe de la plaque, mais continuez à remuer jusqu'à l'étape 2.7).
- Ajouter la solution 1,1) à la solution 2.3) pour obtenir une molarité finale de 4.9x10 mm -2. Démarrer une minuterie (t 2 = 0).
- A t 2 = 1 min ajouter la solution 2,2) à 2,4) pour obtenir une molarité finale de 0,25 mM.
- A t 2 = 2 min, ajoutez 0,1 ml de 2,1) à 2,5). La solution va devenir incolore.
- A t 2 = 2 min 20 sec ajouter 0,05 ml de 1,8) (les graines d'argent) à 2,6). Incorporer la suspension pendant 15 min. La suspension sera d'abord virer au bleu, puis au brun.
- A t 2 = 17 min en remuant arrêter, enlever le mAgNet et maintenir la suspension à température ambiante pendant 24 heures.
3. Séparation nanostars or de CTAB pour l'imagerie, la caractérisation ou l'expérimentation
Note: CTAB peut cristalliser à température ambiante. Pour dissoudre la chaleur des cristaux jusqu'à l'or colloïdal à 30 ° C ou immerger le flacon dans l'eau du robinet chaude jusqu'à ce que les cristaux se dissolvent.
- Soniquer la suspension pendant 2 min.
- Centrifuger la suspension pendant 5 min à 730 fcr. Nanostars s'accumulent sur la paroi du tube.
- Retirez autant de la suspension avec une pipette en prenant soin de ne pas retirer le nanostars.
- Ajouter de l'eau DI pour le tube et soniquer pendant 2 min.
- Centrifuger la suspension pendant 3 min à 460 fcr. La suspension contient moins CTAB, donc inférieure de la force centrifuge est nécessaire de séparer les nanostars.
- Répétez les étapes 3.3) et 3.4).
- Ajouter de l'eau DI à la suspension et centrifuger 3 min à 380 fcr.
- S'acquit t étapes 3.3) et 3.4). Le nanostars sont prêts pour l'imagerie, la spectroscopie, ou d'expérimentation.
4. Les résultats représentatifs:
La figure 1 montre la transmission au microscope électronique (TEM) des images de la graine d'argent imagée en utilisant un JEOL 2010-F TEM. Les graines ont une forme sphérique et une taille moyenne de 15 nm. Nanostars or sont imagées par un Hitachi S-5500 au microscope électronique à balayage (MEB) en mode. La figure 2 montre un grossissement croissant de l'nanostars synthétisés avec notre méthode. Particules en forme d'étoile sont environ 70% de toutes les particules dans le colloïde. Non formées étoiles apparaissent comme des grappes amorphes de decahedra et rhomboïdes (non représentée). La figure 3 montre plusieurs nanostars unique de l'or. La taille des gammes nanostars de 200 nm à 300 nm et le nombre de conseils varient de 7 à 10. Si les nanoparticules d'or synthétisée par cette méthode sont laissés dans CTAB qu'ils conservent leur forme pendant au moins un mois après la synthèse.
e_content "> Nous avons mesuré les spectres d'absorption de l'argent et des semences nanostars utilisant un Cary-14 Olis spectrophotomètre. Le pic d'absorption des graines était à 400 nm, tandis que le pic d'absorption de l'nanostars était entre 800 nm et 850 nm (figure 4 ).
Figure 1. Images au microscope électronique à transmission de graines d'argent.
Figure 2. Numérisation d'images au microscope électronique des nanostars or.
Figure 3. Numérisation d'images au microscope électronique des nanostars unique de l'or.
Figure 4. Spectres d'absorption normalisé de graines d'argent (ligne pointillée) et de l'ornanostars (ligne continue).
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Discussion
Dans ce travail nous avons présenté une méthode pour synthétiser nanostars or en utilisant des semences d'argent. Nous avons constaté que les graines d'argent conduit à un rendement de production de 70% des nanostars. Le nanostars avoir un pic d'absorption dans le proche infrarouge, ce qui correspond à leur mode de résonance plasmonique de surface, centrée entre 800 nm et 850 nm 7, 23. Ces propriétés permettent à nos propriétés nanostars d'or pour être d'utilisation pour des applications biomédicales 24-26, tels que photo-thermique d'ablation.
Une différence majeure entre la méthode expliquée ici et d'autres méthodes est l'utilisation de semences de l'argent au lieu d'or. En utilisant des semences d'argent en résulte nanostars or avec plus des conseils et des petits cœurs. Une comparaison directe des productions de rendement entre les différents protocoles de production est difficile car il ya beaucoup de différentes méthodes de nano-colloïdes de synthèse. Toutefois, comparativement aux méthodes qui utilisent similaires semences médiée par la synthèse 27, qui atteignent un rendement de 40% - 50%
Il ya quelques points importants qui doivent être pris en considération lors de la synthèse nanostar. Dans la préparation de la solution de semences, citrate de sodium est utilisé comme agent de coiffage et le borohydrure de sodium est utilisé comme agent réducteur. Le borohydrure de sodium est instable tant en concentré et solutions aqueuses diluées, il est donc important de préparer sa fraîcheur à chaque fois et l'utiliser dans une heure. En outre, la réaction dépend de la température donc la solution doit être froid (étape 1.6). Une fois la solution de graines est prêt, il est important de permettre à l'hydrogène de s'échapper, ce qui nous soulignons que le conteneur ne doit pasêtre fermé (étape 1.7). Le processus de préparation de croissance solution est également sensible au temps. Par exemple, si des composés à partir des étapes 2,5) à 2,7) sont mélangés à des taux différents des taux décrits dans la méthode, les particules résultant pourrait être sphères au lieu d'étoiles.
Nous tenons à préciser le but de certaines mesures importantes. Dans la solution de croissance en or est réduite par l'ajout d'acide ascorbique qui est suivi par son dépôt sur les graines d'argent. Le nitrate d'argent est utilisé pour fournir des ions d'argent qui jouent un rôle catalyseur dans le processus de croissance nanostar or. CTAB est censé être responsable de la croissance anisotrope de l'or sur la surface de la graine d'argent via un mécanisme de fixation orientée 29 où les cristaux d'or attacher les graines d'argent lié par les molécules d'adsorbat. Le processus de croissance anisotrope est lent, qui est supposé être causée par une affection connue sous le nom déséquilibre thermodynamique du régime cinétiquement contrôlée 30.
31, 32. La mise en œuvre réussie de ces applications repose sur la compréhension des propriétés chimiques, physiques et les propriétés optiques de nano-échelle colloïdes et aussi sur l'élaboration de procédures reproductibles de les synthétiser. Il est nécessaire de contrôler non seulement la taille mais aussi la forme de nanostructures car il ya une évidence croissante que la forme particulière d'un nano-colloïdes détermine ses interactions avec les systèmes biologiques 33. Nos travaux avancent l'utilisation des nanotechnologies dans les applications biomédicales en fournissant un procédé pour produire des rendements élevés de nanostars avec une résonance de plasmon de surface dans le proche infrarouge.
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Disclosures
Pas de conflits d'intérêt déclarés.
Acknowledgments
Cette recherche a été financée par le Partenariat National Science Foundation pour la recherche et l'éducation dans les Matériaux (PREM) Grant No. DMR-0934218. Il a également été soutenue par le Prix Nombre 2G12RR013646-11 du National Center for Research Resources. Le contenu est exclusivement la responsabilité de leurs auteurs et ne représentent pas nécessairement les vues officielles du Centre National des Ressources de la recherche ou le National Institutes of Health.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sodium citrate tribasic dehydrate | Sigma-Aldrich | S4641 | 99.0 % |
| Silver nitrate | Aldrich | 204390 | 99.9999 % |
| Sodium borohydride | Aldrich | 213462 | 99 % |
| L-Ascorbic acid | Sigma-Aldrich | 255564 | 99+ % |
| Gold chloride trihydrate | Aldrich | 520918 | 99.9+ % |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) | Sigma-Aldrich | H6269 | |
| JEOL 2010-F | JEOL | Transmission electron microscope | |
| Hitachi S-5500 | Hitachi | Used in scanning electron microscope mode | |
| Olis Cary-14 spectrophotometer | Olis | Spectrophotometer |
References
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