Summary
Abbiamo sintetizzato nanostars oro a forma di stella d'argento con un metodo semi mediata della crescita. Il diametro del nanostars varia da 200 a 300 nm e il numero di punte variano da 7 a 10. Le nanoparticelle hanno una vasta modalità di risonanza plasmonica di superficie centrato nel vicino infrarosso.
Abstract
Le proprietà fisiche, chimiche ed ottiche di nano-scala colloidi dipende dalla loro composizione materiale, forma e dimensione 1-5. C'è un grande interesse utilizzando nano-colloidi per foto-ablazione termica, la consegna della droga e molte altre applicazioni biomediche 6. L'oro è utilizzato soprattutto a causa della sua bassa tossicità 7-9. Una proprietà di metallo nano-colloidi è che possono avere una superficie forte risonanza plasmonica 10. Il picco del modo di risonanza plasmonica di superficie dipende dalla struttura e la composizione del metallo nano-colloidi. Dal momento che la modalità di risonanza plasmonica di superficie è stimolata con la luce vi è la necessità di avere il picco di assorbimento nell'infrarosso vicino a dove trasmissività tessuto biologico è massimo 11, 12.
Vi presentiamo un metodo per sintetizzare la stella d'oro a forma colloidale, conosciuta anche come nanoparticelle a forma di stella o 13-15 nanostars 16. Questo metodo si basa su comeOLUZIONE contenenti semi d'argento che vengono utilizzati come agente di nucleazione per la crescita anisotropa di colloidi d'oro 17-22. Microscopia elettronica a scansione (SEM), analisi di oro colloidale risultante ha mostrato che il 70% delle nanostrutture sono state nanostars. L'altro 30% delle particelle erano ammassi amorfi di decahedra e rombi. Il picco di assorbanza del nanostars è stato rilevato di essere nel vicino infrarosso (840 nm). Così, il nostro metodo produce nanostars oro adatto per applicazioni biomediche, in particolare per la foto-ablazione termica.
Protocol
1. Argento seme preparazione
- Preparare una soluzione madre di nitrato d'argento (AgNO 3) assumendo una massa arbitraria e mescolandolo con 10 ml di acqua deionizzata (DI). Calcolare molarità della soluzione. Conservare la soluzione in un luogo buio per isolare dalla luce.
- Aggiungi 14,7 mg di citrato tribasico di sodio (Na 3 C 6 H 5 O 7) a 10 ml di acqua deionizzata per ottenere una soluzione 5 mM. Agitare il flacone fino a quando la polvere è sciolta.
- Aggiungi 15,1 mg di boroidruro di sodio (NaBH 4) ad un altro flacone con 10 ml di acqua deionizzata per ottenere una soluzione 40 mM. Chiudere il flacone immediatamente. Agitare delicatamente la soluzione a mano e posto in un bicchiere con ghiaccio. Porre il becher in frigorifero e avviare un timer (t1 = 0). La soluzione appena fatto sarà utilizzato in 15 minuti che è il tempo sufficiente per raffreddarlo.
- Dalla soluzione di nitrato d'argento, 1.1), preparare 10 ml a 0,25 mm. Mettere un magnete mescolando nel flaconcino e stmescolando arte.
- Aggiungere 0,25 ml di soluzione di citrato di sodio tribasico 1,2) a 1,4).
- Al tempo t 1 = 15 min rimuovere la soluzione di boroidruro di sodio, 1,3), dal frigorifero. Con una pipetta prelevare 0,4 ml di questa soluzione e aggiungerla a 1,5). Nota: Aggiungere la soluzione in un solo colpo veloce. L'icona si colora di giallo. Agitare la soluzione per 5 minuti.
- Al tempo t 1 = 20 min mescolando fermare, togliere il magnete dal flaconcino e tenere il flacone in un luogo buio. Non chiudere il flacone.
- Conservare la soluzione al buio a temperatura ambiente per almeno 2 ore prima dell'uso. Utilizzare preferibilmente i semi entro una settimana dalla preparazione.
2. Crescita soluzione preparazione
- Preparare 80 mm di acido ascorbico (C 6 H 8 O 6) con l'aggiunta di 140 mg in 10 mL di acqua deionizzata.
- Preparare 10 ml di una soluzione concentrata di cloruro d'oro cloraurico (HAuCl4). Calcolare la molarità della soluzione. Tenere il solution isolato dalla luce.
- Preparare 20 ml di 50 mM di cetiltrimetilammonio bromuro (CTAB - C 19 H 42 BRN) con l'aggiunta di 364 mg per un flaconcino con 20 ml di acqua deionizzata. Immediatamente posto un magnete mescolando nel flacone e iniziare a mescolare in un piatto caldo a 30 ° C. Dopo polvere CTAB è completamente sciolto e la soluzione diventa trasparente girare al largo il riscaldamento della piastra, ma continuate a mescolare fino al passo 2,7).
- Aggiungere la soluzione 1,1) alla soluzione di 2,3) per ottenere una molarità finale di 4.9x10 mM -2. Avviare un timer (t 2 = 0).
- T 2 = 1 min aggiungere soluzione 2,2) a 2,4) per ottenere una molarità finale di 0,25 mm.
- T 2 = 2 min aggiungere 0,1 ml di 2,1) a 2,5). La soluzione diventa incolore.
- T 2 = 2 min 20 sec aggiungere 0,05 ml di 1,8) (semi argento) a 2,6). Mescolare la sospensione per 15 minuti. La sospensione sarà inizialmente diventa blu e marrone.
- A t 2 = 17 min mescolando fermare, togliere il magnet e mantenere la sospensione a temperatura ambiente per 24 ore.
3. Separare nanostars oro da CTAB per l'imaging, la caratterizzazione o la sperimentazione
Nota: CTAB può cristallizzare a temperatura ambiente. Per dissolvere i cristalli di calore il colloide d'oro a 30 ° C o immergere la fiala in acqua calda acqua del rubinetto fino a quando i cristalli si dissolvono.
- Sonicare la sospensione per 2 minuti.
- Centrifugare la sospensione per 5 minuti a 730 rcf. Nanostars si accumula sulle pareti del tubo.
- Rimuovere la maggior quantità di sospensione con una pipetta facendo attenzione a non rimuovere il nanostars.
- Aggiungere acqua deionizzata al tubo e sonicare per 2 min.
- Centrifugare la sospensione per 3 minuti a 460 rcf. La sospensione contiene meno CTAB, quindi più bassa la forza centrifuga è necessaria per separare i nanostars.
- Ripetere i passaggi 3.3) e 3.4).
- Aggiungere acqua deionizzata alla sospensione e centrifugare per 3 min a 380 rcf.
- Ripeter t passi 3.3) e 3.4). Il nanostars sono pronti per l'imaging, la spettroscopia, o sperimentazione.
4. Rappresentante dei risultati:
La figura 1 mostra microscopio elettronico a trasmissione (TEM) immagini di semi d'argento ripreso con un JEOL 2010-F TEM. I semi hanno una forma sferica e una dimensione media di 15 nm. Nanostars oro vengono esposte con un Hitachi S-5500 nel microscopio elettronico a scansione (SEM) modalità. La Figura 2 mostra ingrandimenti crescenti del nanostars sintetizzato con il nostro metodo. Particelle a forma di stella sono circa il 70% di tutte le particelle del colloide. Non ha formato le stelle appaiono come ammassi amorfi di decahedra e rombi (non mostrato). La figura 3 mostra parecchie nanostars oro singolo. La dimensione delle gamme nanostars da 200 nm a 300 nm e il numero di punte variano da 7 a 10. Se l'oro nanoparticelle sintetizzate con questo metodo sono lasciati in CTAB si deformano per almeno 1 mese dopo la sintesi.
e_content "> Abbiamo misurato gli spettri di assorbimento dei semi d'argento e nanostars utilizzando un Cary-14 Olis spettrofotometro. L'assorbimento di picco dei semi era a 400 nm, mentre il picco di assorbimento della nanostars era tra 800 nm e 850 nm (Figura 4 ).
Figura 1. Trasmissione immagini al microscopio elettronico di semi d'argento.
Figura 2. Acquisizione di immagini al microscopio elettronico di nanostars oro.
Figura 3. Acquisizione di immagini al microscopio elettronico di nanostars oro singoli.
Figura 4. Spettri di assorbimento normalizzato di semi d'argento (linea tratteggiata) e oronanostars (linea continua).
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Discussion
In questo lavoro abbiamo presentato un metodo per sintetizzare nanostars oro con semi d'argento. Abbiamo scoperto che i semi d'argento portato a un rendimento del 70% la produzione di nanostars. Il nanostars hanno un picco di assorbimento infrarosso vicino, corrispondente al loro modo di risonanza plasmonica di superficie, centrato tra 800 nm e 850 nm 7, 23. Queste proprietà consentono ai nostri proprietà nanostars oro per essere utile per applicazioni biomediche 24-26, come foto-ablazione termica.
Una delle principali differenze tra il metodo spiegato qui e altri metodi è l'uso di semi d'argento al posto dell'oro. Utilizzando semi argento risultati in nanostars oro con più punte e piccoli nuclei. Un confronto diretto delle produzioni di rendimento tra i protocolli di produzione diverse è difficile in quanto ci sono molti metodi diversi di nano-colloidi di sintesi. Tuttavia, rispetto ai metodi che usano simili semi-mediata sintesi 27 che raggiungono un rendimento del 40% - 50%
Ci sono alcuni punti importanti che devono essere presi in considerazione durante la sintesi nanostar. Nella preparazione della soluzione di seme, citrato di sodio è usato come agente di capping e di boroidruro di sodio è usato come agente riducente. Il boroidruro di sodio è instabile, sia in soluzioni acquose concentrate e diluite, quindi è importante prepararla fresca ogni volta e utilizzarlo entro un'ora. Inoltre, la reazione dipende dalla temperatura, pertanto la soluzione deve essere freddo (passo 1,6). Una volta che il seme è pronta soluzione è importante per consentire all'idrogeno di scappare, quindi sottolineiamo che il contenitore non deveessere chiuso (punto 1.7). La soluzione processo di crescita di preparazione è anche il tempo sensibile. Per esempio, se composti da punti 2,5) a 2,7) sono mescolati a ritmi diversi dai tassi descritto nel metodo, le particelle risultanti potrebbero essere sfere invece di stelle.
Vorremmo chiarire lo scopo di alcuni passi importanti. Nella soluzione crescita oro è ridotto con l'aggiunta di acido ascorbico che è seguita da sua deposizione sui semi d'argento. Nitrato d'argento viene utilizzato per fornire ioni d'argento che svolgono un ruolo catalizzatore nel processo di crescita nanostar oro. CTAB si crede di essere responsabile della crescita anisotropico d'oro sulla superficie dei semi d'argento tramite un meccanismo di attacco orientato 29, dove i cristalli oro allegare ai semi d'argento vincolato da molecole adsorbato. Il processo di crescita anisotropa è lenta che si presume essere causato da una condizione di squilibrio termodinamico conosciuto come il regime cineticamente controllato 30.
31, 32. Il successo dell'attuazione di queste applicazioni dipende dalla comprensione della chimica, fisica e le proprietà ottiche di nano-scala colloidi e anche sullo sviluppo di procedure riproducibili a sintetizzarli. Vi è la necessità di controllare non solo le dimensioni ma anche la forma di nanostrutture, perché vi è una crescente evidenza che la particolare forma di un nano-colloide determina la sua interazione con i sistemi biologici 33. I nostri progressi lavoro l'uso della nanotecnologia in applicazioni biomediche, fornendo un metodo per produrre rendimenti elevati di nanostars con una risonanza plasmonica di superficie nel vicino infrarosso.
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Disclosures
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Acknowledgments
Questa ricerca è stata sostenuta dalla Fondazione Nazionale della Scienza Partnership per la Ricerca e Formazione in Materiali (PREM) Sovvenzione n. DMR-0934218. E 'stato sostenuto anche da numero Premio 2G12RR013646-11 dal Centro Risorse Nazionale per la ricerca. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non necessariamente rappresentano le opinioni ufficiali del Centro nazionale per le risorse di ricerca o il 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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