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Bioengineering

गोल्ड एक रजत बीज मध्यस्थता ग्रोथ विधि के साथ nanostar संश्लेषण

Published: January 15, 2012 doi: 10.3791/3570
Automatic Translation
1, 2, 1, 3
1Department of Physics and Astronomy, The University of Texas at San Antonio, 2Centro de Investigaciones en Optica A. C., 3Department of Biology and Neurosciences Institute, The University of Texas at San Antonio

Summary

हम सितारा आकार का सोने nanostars एक रजत बीज मध्यस्थता विकास पद्धति का उपयोग करके संश्लेषित. nanostars का व्यास 200 से 300 एनएम से पर्वतमाला और सुझावों की संख्या 7 से 10 तक बदलती हैं. नैनोकणों एक व्यापक सतह plasmon अनुनाद निकट अवरक्त में केन्द्रित मोड है.

Abstract

नैनो पैमाने पर colloids के भौतिक, रासायनिक और ऑप्टिकल गुण उनकी सामग्री संरचना, आकार, और 1-5 आकार पर निर्भर करते हैं . फोटो थर्मल पृथक, दवा वितरण और कई अन्य जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों 6 के लिए नैनो colloids का उपयोग करने में एक महान ब्याज है. गोल्ड विशेष रूप से अपनी कम 7-9 विषाक्तता के कारण प्रयोग किया जाता है. धातु नैनो - colloids के एक संपत्ति है कि वे एक मजबूत सतह plasmon अनुनाद 10 हो सकता है. सतह plasmon अनुनाद मोड के शिखर धातु नैनो - colloids की संरचना और संरचना पर निर्भर करता है. के बाद से सतह plasmon अनुनाद मोड प्रकाश के साथ प्रेरित है वहाँ एक में निकट अवरक्त जहां जैविक ऊतक transmissivity अधिक से अधिक 12 11, शिखर absorbance की जरूरत है.

हम एक विधि सितारा आकार कोलाइडयन सोना, भी सितारा आकार 13-15 नैनोकणों या 16 nanostars के रूप में जाना जाता है synthesize उपस्थित थे. इस विधि के रूप में पर आधारित हैolution युक्त चांदी बीज है कि सोने 17-22 colloids के anisotropic विकास के लिए nucleating एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है . परिणामस्वरूप सोने colloid की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग विश्लेषण (SEM) से पता चला है कि nanostructures की 70% nanostars थे. कणों के अन्य 30% decahedra और rhomboids की अनाकार समूहों थे. nanostars के absorbance के चोटी के निकट अवरक्त (840 एनएम) में खोजा गया था. इस प्रकार, हमारे विधि जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सोने nanostars फोटो थर्मल पृथक के लिए विशेष रूप से, उत्पादन.

Protocol

1. चांदी बीज की तैयारी

  1. एक मनमाने ढंग से जन लेने और यह विआयनीकृत जल (डी) के 10 एमएल के साथ मिश्रण द्वारा चांदी नाइट्रेट (3 Agno) के एक शेयर के समाधान तैयार है. समाधान के molarity गणना. एक अंधेरे जगह में यह प्रकाश से अलग समाधान रखें.
  2. डि पानी के 10 एमएल सोडियम साइट्रेट त्रिभास्मिक के 14.7 मिलीग्राम (ना 3 सी 6 एच 5 7 हे) जोड़ें एक 5 मिमी समाधान बनाने के लिए. शीशी हिलाएँ तक पाउडर भंग कर रहा है.
  3. एक और शीशी डि पानी के 10 एमएल के साथ 15.1 मिलीग्राम सोडियम borohydride (4 NaBH) के एक 40 मिमी समाधान बनाने में जोड़ें. शीशी तुरंत बंद करें. धीरे हाथ से समाधान हिला और बर्फ के साथ एक बीकर में जगह. रेफ्रिजरेटर में बीकर प्लेस और एक टाइमर शुरू (T1 = 0). हौसले से बनाया समाधान जो पर्याप्त समय यह शांत है 15 मिनट में इस्तेमाल किया जाएगा.
  4. चांदी नाइट्रेट, 1.1) के शेयर समाधान से, 0.25 मिमी में 10 एमएल तैयार. शीशी और सेंट में एक भावप्रवण चुंबक रखेंकला आलोड़न.
  5. सोडियम साइट्रेट त्रिभास्मिक 1.2 समाधान) 1.4) के 0.25 एमएल जोड़ें.
  6. = 1 टी में रेफ्रिजरेटर से 15 मिनट में सोडियम borohydride समाधान, 1.3), निकालना. एक विंदुक इस समाधान का 0.4 एमएल ले और यह 1.5 से जोड़) का उपयोग. नोट: एक एकल जल्दी स्ट्रोक समाधान में जोड़ें. रंग पीले रंग के लिए बंद हो जाएगा. 5 मिनट के समाधान के लिए हिलाओ.
  7. टी में 1 = 20 मिनट रोक क्रियाशीलता, शीशी से चुंबक को हटाने और एक अंधेरी जगह में शीशी रखने. शीशी बंद मत करो.
  8. कमरे के तापमान पर अंधेरे में कम से कम 2 घंटे के लिए उपयोग करने से पहले समाधान रखें. अधिमानतः एक सप्ताह के भीतर तैयार करने से बीज का उपयोग करें.

2. विकास समाधान तैयारी

  1. Ascorbic एसिड (6 सी 8 एच 6 ओ) के 80 मिमी डि पानी के 10 एमएल के 140 मिलीग्राम जोड़कर तैयार करें .
  2. सोने क्लोराइड (4 HAuCl) के एक केंद्रित समाधान के 10 एमएल तैयार करें. समाधान के molarity गणना. Solutio रखेंn प्रकाश से अलग है.
  3. - Cetyltrimethylammonium ब्रोमाइड के 50 मिमी (19 सी एच 42 BRN CTAB) के 20 एमएल एक शीशी डि पानी के 20 एमएल के साथ 364 मिलीग्राम जोड़कर तैयार करें . तुरंत शीशी में एक भावप्रवण चुंबक जगह और 30 में एक गर्म थाली पर सरगर्मी शुरू डिग्री सेल्सियस CTAB पाउडर के बाद पूरी तरह से भंग कर रहा है और समाधान प्लेट के हीटर बंद पारदर्शी बारी लेकिन 2.7 कदम के माध्यम से सरगर्मी रखने के लिए) हो जाता है.
  4. 2.3 समाधान) 1.1 समाधान) 4.9x10 -2 मिमी की एक अंतिम molarity प्राप्त जोड़ें. एक टाइमर शुरू (टी 2 = 0).
  5. = 2 टी से कम 1 मिनट 2.4) के लिए 2.2 समाधान) जोड़ने के लिए 0.25 मिमी की एक अंतिम molarity प्राप्त .
  6. = 2 टी से कम 2 मिनट 2,5 2.1 की 0.1 एमएल) जोड़) . समाधान बेरंग बारी जाएगा.
  7. = 2 टी से कम 2 मिनट 20 सेकंड 2,6 1,8 के 0.05 एमएल) (चांदी बीज) जोड़) . 15 मिनट के लिए निलंबन हिलाओ. निलंबन शुरू में नीले और फिर भूरे बंद हो जाएगा.
  8. = 2 टी से कम 17 मिनट रोक क्रियाशीलता, मीटर हटायेंagnet और 24 घंटे के लिए कमरे के तापमान पर रखने के निलंबन.

3. CTAB से इमेजिंग, लक्षण या प्रयोग के लिए सोने nanostars अलग

नोट: CTAB कमरे के तापमान पर मणिभ सकता है. सोना colloid ऊपर 30 डिग्री सेल्सियस क्रिस्टल गर्मी या भंग शीशी गर्म नल का पानी में विसर्जित जब तक क्रिस्टल भंग.

  1. 2 मिनट के लिए निलंबन Sonicate.
  2. 730 आरसीएफ में 5 मिनट के लिए निलंबन अपकेंद्रित्र. Nanostars ट्यूब की दीवार पर जमा करेंगे.
  3. निलंबन के रूप में बहुत ख्याल रख रही nanostars नहीं निकाल विंदुक के साथ निकालें.
  4. ट्यूब डि पानी जोड़ें और 2 मिनट के लिए sonicate.
  5. 460 आरसीएफ में 3 मिनट के लिए निलंबन अपकेंद्रित्र. निलंबन कम CTAB शामिल है, इसलिए कम केन्द्रापसारक बल nanostars अलग की जरूरत है.
  6. 3.3 कदम) और 3.4 दोहराएँ).
  7. निलंबन और 380 आरसीएफ में 3 मिनट के लिए अपकेंद्रित्र डि पानी जोड़ें.
  8. Repea टी 3.3) और 3.4) दोहराएँ. nanostars इमेजिंग, स्पेक्ट्रोस्कोपी, या प्रयोग के लिए तैयार हैं.

4. प्रतिनिधि परिणाम:

चित्रा 1 संचरण चांदी के एक मंदिर 2010-F JEOL का उपयोग imaged बीज के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों (मंदिर) से पता चलता है. बीज एक गोलाकार आकार और 15 एनएम के एक औसत आकार है. सोना nanostars एक Hitachi का उपयोग imaged हैं S-5500 स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) मोड में. चित्रा 2 से पता चलता है हमारे विधि के साथ संश्लेषित nanostars की बढ़ती magnifications. स्टार आकार के कणों colloid में सभी कणों का लगभग 70% हैं. गैर गठित सितारों decahedra और rhomboids की अनाकार समूहों (नहीं दिखाया गया है) की तरह दिखाई देते हैं. चित्रा 3 कई एकल सोना nanostars से पता चलता है. 200 एनएम से 300 एनएम और सुझावों की संख्या nanostars पर्वतमाला के आकार 7 से 10 तक बदलती हैं. अगर सोने की इस पद्धति CTAB में छोड़ कर रहे हैं वे संश्लेषण के बाद कम से कम 1 महीने के लिए उनके आकार बनाए रखने के द्वारा संश्लेषित नैनोकणों.

e_content "> हम चांदी बीज और एक Olis स्पेक्ट्रोफोटोमीटर-14 Cary का उपयोग nanostars के अवशोषण स्पेक्ट्रा मापा बीजों के शिखर अवशोषण 400 एनएम पर था, जबकि nanostars का अवशोषण चोटी 800 एनएम और 850 एनएम (चित्रा 4 के बीच हुई थी. ).

चित्रा 1
चित्रा 1 चांदी के बीज के ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों.

चित्रा 2
चित्रा 2 सोना nanostars के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों को स्कैन.

चित्रा 3
चित्रा 3 स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों एकल सोना nanostars.

चित्रा 6
चित्रा 4 चांदी के बीज के सामान्यीकृत अवशोषण स्पेक्ट्रा (डैश्ड लाइन) और सोने के.nanostars (ठोस लाइन).

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Discussion

इस काम में हम सोने चांदी के बीज का उपयोग nanostars synthesize विधि प्रस्तुत किया है. हमने पाया है कि चांदी बीज nanostars का 70% उत्पादन की एक उपज में हुई. nanostars एक निकट अवरक्त अवशोषण चोटी, उनकी सतह plasmon अनुनाद मोड करने के लिए इसी, 800 एनएम और 850 एनएम 7, 23 के बीच केंद्रित है . इन गुणों के गुण हमारे सोना nanostars जैव चिकित्सा जैसे फोटो थर्मल पृथक 24-26 अनुप्रयोगों, के लिए उपयोग की अनुमति देते हैं.

विधि के बीच एक प्रमुख अंतर यहाँ समझाया और अन्य तरीकों सोने की बजाय चांदी के बीज का उपयोग है. अब युक्तियाँ और छोटे कोर के साथ सोना nanostars में चांदी बीज परिणामों का उपयोग. अलग उत्पादन प्रोटोकॉल के बीच उपज प्रस्तुतियों के एक प्रत्यक्ष तुलना मुश्किल है के रूप में वहाँ नैनो colloid संश्लेषण के कई अलग अलग तरीके हैं. हालांकि, तरीकों कि इसी तरह बीज की मध्यस्थता 27 संश्लेषण है जो 40% की एक उपज तक पहुँचने का उपयोग की तुलना में 50% 16 आकार में बड़े होते हैं, उनकी सतह plasmon अनुनाद मोड के निकट अवरक्त जो उन्हें और अधिक जैविक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है स्थानांतरित कर दिया है.

वहाँ कुछ महत्वपूर्ण बिंदुओं को ध्यान में nanostar संश्लेषण के दौरान लिया जा रहे हैं. बीज समाधान की तैयारी में सोडियम साइट्रेट एक कैपिंग एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है और सोडियम borohydride एक कम करने के एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है. सोडियम borohydride केंद्रित और पतला जलकृत समाधान में दोनों अस्थिर है, इस प्रकार यह महत्वपूर्ण है यह ताजा हर समय तैयार है और इसे एक घंटे के भीतर का उपयोग. इसके अलावा, प्रतिक्रिया तापमान निर्भर है इसलिए ठंड समाधान हो सकता है (1.6 कदम) है. एक बार बीज समाधान के लिए तैयार है यह महत्वपूर्ण है हाइड्रोजन से बचने के लिए अनुमति देते हैं, इस प्रकार हम पर जोर है कि कंटेनर नहीं चाहिएबंद हो (1.7 कदम). विकास समाधान तैयार करने की प्रक्रिया भी संवेदनशील समय है. उदाहरण के लिए, अगर 2.5 कदम) से 2.7 यौगिकों) विधि में वर्णित दरों से अलग दरों पर मिश्रित कर रहे हैं, जिसके परिणामस्वरूप कणों के बजाय क्षेत्रों सितारों जा सकता है.

हम कुछ महत्वपूर्ण कदम के उद्देश्य को स्पष्ट करना चाहते हैं. विकास समाधान में सोने की जो चांदी के बीज पर अपने बयान द्वारा पीछा किया जाता है ascorbic एसिड जोड़कर कम है. सिल्वर नाइट्रेट चांदी आयनों जो सोने nanostar विकास प्रक्रिया में एक उत्प्रेरित भूमिका निभाते प्रदान करने के लिए प्रयोग किया जाता है. CTAB एक उन्मुख अनुलग्नक 29 तंत्र जहां सोने क्रिस्टल चांदी adsorbate अणुओं द्वारा बाध्य बीज देते हैं के माध्यम से चांदी बीज की सतह पर सोने की anisotropic विकास के लिए जिम्मेदार माना जा रहा है . anisotropic विकास प्रक्रिया धीमी है, जो एक thermodynamic असंतुलन kinetically नियंत्रित 30 शासन के रूप में जाना जाता हालत की वजह से माना जाता है.

31, 32 पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं. इन अनुप्रयोगों के सफल कार्यान्वयन के रासायनिक, भौतिक, और नैनो पैमाने पर colloids के ऑप्टिकल गुण को समझने पर और भी प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए उन्हें synthesize पर निर्भर करता है. क्योंकि वहाँ एक बढ़ती हुई सबूत है कि एक नैनो colloid की विशेष आकार जैविक 33 प्रणालियों के साथ अपनी बातचीत को निर्धारित करता है के लिए ही नहीं बल्कि nanostructures के आकार के आकार पर नियंत्रण करने की आवश्यकता है. हमारा काम अग्रिम जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों में नैनो के निकट अवरक्त में एक सतह plasmon अनुनाद के साथ nanostars का उच्च पैदावार का उत्पादन एक विधि प्रदान द्वारा उपयोग.

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Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgments

यह अनुसंधान और सामग्री में अनुसंधान और शिक्षा के लिए राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन भागीदारी (प्रेम) अनुदान सं DMR 0,934,218 के द्वारा समर्थित किया गया. यह भी अनुसंधान संसाधन के लिए राष्ट्रीय केंद्र से पुरस्कार संख्या 2G12RR013646 11-द्वारा समर्थित किया गया. सामग्री केवल लेखकों की ज़िम्मेदारी है करता है और अनुसंधान संसाधन या स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान के लिए राष्ट्रीय केन्द्र के आधिकारिक विचार जरूरी नहीं प्रतिनिधित्व करते हैं.

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

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