Summary
Biz yıldız biçimli altın Nanostars gümüş tohum aracılı büyüme yöntemi kullanılarak sentezlendi. Nanostars çapı 200 ila 300 nm arasında değişir ve ipuçları sayısı 7 ila 10 arasında değişmektedir. Nanopartiküller, yakın kızılötesi merkezli geniş bir yüzey plazmon rezonans modu var.
Abstract
Nano ölçekli kolloidler fiziksel, kimyasal ve optik özellikleri, malzeme bileşimi, boyut ve şekil 1-5 bağlıdır . Foto-termal ablasyon, uyuşturucu dağıtımı ve diğer pek çok biyomedikal uygulamaları 6 nano-kolloidler kullanarak büyük bir ilgi var. Altın özellikle düşük toksisite 7-9 kullanılır. Metal nano-kolloidler bir özellik, güçlü bir yüzeye plazmon rezonans 10 sahip olmasıdır . Yüzey plazmon rezonans modu zirve metal nano-kolloidler yapısı ve kompozisyon bağlıdır. Yüzey plazmon rezonans modu ışık ile uyarılır olduğundan biyolojik doku geçirgenlik 11, 12 maksimum olduğu yakın kızılötesi pik absorbans ihtiyaç vardır.
Biz yıldız şeklinde nanopartiküller 13-15 veya Nanostars 16 olarak da bilinen yıldız şeklinde kolloidal altın, sentezlemek için bir yöntem sunar . Bu yöntemi olarak dayanmaktadıranizotropik büyüme için altın kolloidler 17-22 çekirdeklenme ajan olarak kullanılan gümüş tohumları içeren tanıyamıyor. Çıkan altın kolloid Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri nanoyapıların% 70 Nanostars olduğunu gösterdi. Parçacıkların% 30 diğer decahedra ve rhomboids amorf kümeleri vardı. Nanostars absorbans zirve, yakın kızıl ötesi (840 nm) olarak tespit edildi. Böylece, yöntem, özellikle foto-termal ablasyon, biyomedikal uygulamalar için uygun altın Nanostars üretir.
Protocol
1. Gümüş tohum hazırlama
- Keyfi bir kitle alarak ve 10 ml deiyonize (DI) su ile karıştırılarak gümüş nitrat (AgNO 3) stok solüsyonu hazırlayın. Çözüm molarite hesaplayın. Çözüm ışıktan izole etmek için karanlık bir yerde tutun.
- 5 mM çözüm yapmak için DI su 10 ml sodyum sitrat tribasic 14.7 mg (Na 3 C 6 H 5 O 7) ekleyin. Flakon, toz eriyene kadar çalkalayın.
- 40 mM çözüm yapmak için başka bir flakon, 10 ml DI su ile 15.1 mg sodyum bor hidrür (NaBH 4) ekleyin . Flakon hemen kapatın. Çözüm elle hafifçe sallamak ve buz ile bir behere koyun. Buzdolabında behere koyun ve (t1 = 0) bir zamanlayıcı başlatmak. 15 dakika soğuması için yeterli zaman kullanılan taze yapılmış bir çözüm olacaktır.
- Gümüş nitrat, 1.1) stok solüsyonu, 0.25 mM 10 ml hazırlamak. Flakon ve st bir karıştırma mıknatıs yerleştirin.sanat karıştırma.
- 0.25 mL 1.4 sodyum sitrat tribasic çözüm, 1,2)) ekleyin.
- At t 1 = 15 dakika, buzdolabı, sodyum bor hidrür çözeltisi, 1.3) çıkarın . Bu çözümün bir pipet 0,4 mL) 1.5 eklemek kullanma. Not: tek bir hızlı inme çözüm ekleyin. Rengi sarıya dönecektir. Çözüm için 5 dakika karıştırın.
- At t 1 = 20 dakika durdurmak karıştırma, şişeden mıknatıs kaldırmak flakon ve karanlık bir yerde saklayın. Flakon kapatmayın.
- Kullanmadan önce en az 2 saat oda sıcaklığında karanlık bir çözüm tutun. Tercihen hazırlanması bir hafta içinde tohum kullanın.
2. Büyüme çözeltisi
- 140 mg 10 ml DI su ekleyerek 80 mM askorbik asit (C 6 H 8 O 6) hazırlayın.
- 10 ml konsantre altın klorür (HAuCl 4) bir çözüm hazırlayın. Çözümün molarite hesaplayın. Eriyik tutunn ışıktan izole edilmiştir.
- DI su 20 ml flakon 364 mg ekleyerek cetyltrimethylammonium bromür 50 mM (C 19 H 42 BRN CTAB) 20 ml hazırlayın. Hemen şişenin içine karıştırarak mıknatıs yer ve sıcak bir plaka üzerinde karıştırarak 30 ° C CTAB toz tamamen eriyene ve çözüm şeffaf plaka ısıtıcı kapatmak ama adım 2.7 ile karıştırmaya devam) olur sonra.
- 4.9x10 -2 mM son bir molarite elde etmek için çözüm 2.3) çözüm 1.1) ekleyin. (T 2 = 0) bir zamanlayıcı başlayın.
- At t 2 = 1 dak 0.25 mM son bir molarite çözüm elde etmek için 2.4) 2.2) ekleyin.
- T 2 = 2 dak) 2.5 2.1 0.1 mL) ekleyin. Çözelti renksiz dönecek.
- T 2 = 2 dk 20 sn) 2.6 1.8 0.05 mL) (gümüş tohumları) ekleyebilirsiniz. Süspansiyon 15 dakika karıştırın. Süspansiyon başlangıçta mavi ve kahverengi sonra dönecek.
- At t 2 = 17 dakika durdurmak karıştırma, m kaldırmakagnet ve süspansiyon 24 saat boyunca oda sıcaklığında tutmak.
3. Görüntüleme, karakterizasyonu ve deneyler için CTAB altın Nanostars ayırmak
Not: CTAB oda sıcaklığında kristalize olabilir. Altın kolloid kadar kristalleri ısı 30 ° C çözülür veya kristallerin çözünmesi kadar sıcak çeşme suyu flakon batırmayın.
- 2 dakika süreyle askıya alınması sonikasyon.
- 730 RCF az 5 dakika süspansiyon santrifüjleyin. Nanostars tüpün duvarında birikir.
- Süspansiyon kadar özen Nanostars kaldırmak için bir pipet yardımıyla çıkarın.
- Tüp DI su ekleyin ve 2 dakika sonikasyon.
- 460 RCF az 3 dakika süreyle askıya alma santrifüjleyin. Süspansiyon az CTAB içerir, bu nedenle daha düşük merkezkaç kuvveti Nanostars ayırmak için gereklidir.
- Adımları 3.3) ve 3.4 tekrarlayın).
- Süspansiyon ve 380 RCF az 3 dakika süreyle santrifüj DI su ekleyin.
- Repea t 3.3) ve 3.4) adım. Nanostars görüntüleme, spektroskopi, deneyler için hazır.
4. Temsilcisi sonuçları:
Şekil 1 JEOL 2010-F TEM kullanarak görüntülü gümüş tohum transmisyon elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri gösterir. Tohumların, küresel bir şekil ve bir ortalama büyüklüğü 15 nm var. Altın Nanostars Hitachi kullanarak görüntülü S-5500 taramalı elektron mikroskobu (SEM) modu. Şekil 2 yöntemi ile sentezlenen Nanostars artan büyütmelerde gösterir. Yıldız şeklinde parçacıklar kolloid tüm parçacıkların yaklaşık% 70. Sigara kurulan yıldızlar decahedra ve rhomboids amorf kümeleri (gösterilmemiştir) gibi görünür. Şekil 3 birkaç tek altın Nanostars gösterir. 200 nm ile 300 nm ve ipuçları sayısı Nanostars aralıklarının büyüklüğü 7 ila 10 arasında değişir. Altın sentezden sonra en az 1 ay boyunca kendi şeklini koruyan bu yöntemi CTAB sol tarafından sentezlenen nanopartiküller.
e_content "> Biz bir Olis Cary-14 spektrofotometre kullanılarak gümüş tohum ve Nanostars emilimini spektrumları ölçülür. tohumların pik emilim 400 nm, 800 nm ile 850 nm (Şekil 4 arasında iken Nanostars pik emilim .)
Şekil 1 gümüş tohum Transmisyon elektron mikroskobu görüntüleri.
Şekil 2 Tarama altın Nanostars elektron mikroskobu görüntüleri.
Şekil 3 Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri tek altın Nanostars.
Şekil 4 Normalize emme gümüş tohum spektrumu (kesikli çizgi) ve altınNanostars (düz çizgi).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu çalışmada biz altın Nanostars gümüş tohum kullanarak sentezlemek için bir yöntem sunduk. Biz gümüş tohum verimi% 70 üretim Nanostars yol açtığını buldu. Nanostars yüzey plazmon rezonans modu karşılık gelen 800 nm ve 850 nm 7, 23 arasında merkezli yakın kızılötesi emme tepe, var. Bu özellikler özellikleri altın Nanostars foto-termal ablasyon gibi 24-26 biyomedikal uygulamalar için kullanımına izin.
Yöntemi arasında büyük bir fark burada açıklanmıştır ve diğer yöntemler yerine altın, gümüş tohum kullanmaktır. Uzun ipuçları ve daha küçük çekirdek altın Nanostars gümüş tohumların sonuçlarını kullanarak. Nano-kolloid sentezi birçok farklı yöntem olduğu gibi, farklı üretim protokolleri verim yapımlar arasında doğrudan bir karşılaştırma zordur. Ancak,% 40 verim ulaşmak benzer tohum aracılı sentez 27 kullanan yöntemleri ile karşılaştırıldığında% 50
Nanostar sentezi sırasında dikkate alınması gereken birkaç önemli nokta vardır. Tohum çözüm hazırlanmasında, sodyum sitrat kapaklama ajan olarak kullanılan ve sodyum bor hidrür bir indirgen ajan olarak kullanılır. Sodyum bor hidrür, konsantre ve seyreltik sulu çözeltilerde kararsız, böylece taze her zaman bir saat içinde hazırlamak ve kullanmak için önemlidir. Buna ek olarak, tepki, bu nedenle çözüm soğuk olmalıdır (adım 1.6) sıcaklığa bağlıdır. Tohum çözüm hazır olduğunda hidrojen kaçmasına izin önemlidir, böylece biz vurgulamak konteyner gerektiğini(adım 1.7) kapalı. Büyüme çözüm hazırlık süreci aynı zamanda hassas zaman. Bileşikler), adımları 2.5) 2.7 'ye yönteminde açıklanan oranlar farklı oranlarda karıştırılarak Örneğin, ortaya çıkan parçacıkların küre yerine yıldızlı olabilir.
Biz bazı önemli adımlar amacını açıklığa kavuşturmak istiyorum. Büyüme çözüm olarak altın, gümüş tohumları kendi birikimi ile takip askorbik asit ekleyerek azalır. Gümüş nitrat, altın nanostar büyüme sürecinin bir katalize rol oynamaktadır gümüş iyonları sağlamak için kullanılır. CTAB altın, altın kristaller adsorbat molekülleri tarafından bağlı gümüş tohumları eklemek odaklı bir bağlantı mekanizması 29 ile gümüş tohum yüzeyinde anizotropik büyüme için sorumlu olduğuna inanılmaktadır . Anizotropik büyüme sürecine kinetik kontrol rejimi 30 olarak bilinen termodinamik dengesizlik durumu neden olduğu varsayılır yavaştır.
31, 32 odaklanmıştır. Bu uygulamaların başarılı bir şekilde uygulanması, kimyasal, fiziksel ve optik özellikleri, nano ölçekli kolloidlerin anlayış ve bunları sentezlemek için tekrarlanabilir prosedürlerinin geliştirilmesi de bağlıdır. Boyutu nanoyapıların şekli değil, aynı zamanda sadece bir nano-kolloid özel şekil, biyolojik sistemleri 33 ile etkileşimi belirler, giderek artan bir kanıt yoktur, çünkü kontrol etmek için bir ihtiyaç vardır. Çalışmalarımız gelişmeler nanoteknoloji, yakın kızılötesi bir yüzey plazmon rezonans ile yüksek verim Nanostars üretmek için bir yöntem sağlayarak biyomedikal uygulamalarda kullanımı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Bu araştırma, Ulusal Bilim Vakfı Malzemeler Araştırma ve Eğitim Ortaklıkları (PREM) Hibe No DMR-0.934.218 tarafından desteklenen oldu. Aynı zamanda Ulusal Araştırma Kaynakları Merkezi Ödülü Numarası 2G12RR013646-11 tarafından desteklenmiştir. Içeriği sadece yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka, Ulusal Araştırma Kaynakları ve Ulusal Sağlık Enstitüleri için Merkezi resmi görüşlerini temsil etmemektedir.
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
- Irimpan, L., Nampoori, V. P. N., Radhakrishnan, P., Krishnan, B., Deepthy, A. Size-dependent enhancement of nonlinear optical properties in nanocolloids of ZnO. Journal of Applied Physics. 103, (2008).
- Sharma, V., Park, K., Srinivasarao, M. Colloidal dispersion of gold nanorods: Historical background, optical properties, seed-mediated synthesis, shape separation and self-assembly. Materials Science and Engineering: R: Reports. 65, 1-38 (2009).
- El-Sayed, M. A. Some interesting properties of metals confined in time and nanometer space of different shapes. Accounts of Chemical Research. 34, 257-2564 (2001).
- Daniel, M. C., Astruc, D. Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology. Chemical reviews. 104, 293-346 (2004).
- Burda, C., Chen, X., Narayanan, R., El-Sayed, M. A. Chemistry and Properties of Nanocrystals of Different Shapes. Chemical reviews. 105, 1025-1102 (2005).
- Hu, M., Chen, J. Y. X., Li, J. Y., Au, L., Hartland, G. V., Li, X. D., Marquez, M., Xia, Y. N. Gold nanostructures: engineering their plasmonic properties for biomedical applications. Chemical Society Reviews. 35, 1084-1094 (2006).
- Seo, J. T., Yang, Q., Kim, W. J., Heo, J., Ma, S. M., Austin, J., Yun, W. S., Jung, S. S., Han, S. W., Tabibi, B., Temple, D. Optical nonlinearities of Au nanoparticles and Au/Ag coreshells. Opt. Lett. 34, 307-309 (2009).
- Jeong, S., Choi, S. Y., Park, J., Seo, J. -H., Park, J., Cho, K., Joo, S. -W., Lee, S. Y. Low-toxicity chitosan gold nanoparticles for small hairpin RNA delivery in human lung adenocarcinoma cells. Journal of Materials Chemistry. 21, 13853-13859 (2011).
- Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Gold nanoparticles: interesting optical properties and recent applications in cancer diagnostics and therapy. Nanomedicine. 2, 681-693 (2007).
- Link, S., El-Sayed, M. A. Shape and size dependence of radiative, non-radiative and photothermal properties of gold nanocrystals. International Reviews in Physical Chemistry. 19, 409-453 (2000).
- El-Sayed, I. H., Huang, X. H., El-Sayed, M. A. Selective laser photo-thermal therapy of epithelial carcinoma using anti-EGFR antibody conjugated gold nanoparticles. Cancer Letters. 239, 129-135 (2006).
- O'Neal, D. P., Hirsch, L. R., Halas, N. J., Payne, J. D., West, J. L. Photo-thermal tumor ablation in mice using near infrared-absorbing nanoparticles. Cancer Letters. 209, 171-176 (2004).
- Nehl, C. L., Liao, H. W., Hafner, J. H. Optical properties of star-shaped gold nanoparticles. Nano Letters. 6, 683-688 (2006).
- Pazos-Perez, N., Rodriguez-Gonzalez, B., Hilgendorff, M., Giersig, M., Liz-Marzan, L. M. Gold encapsulation of star-shaped FePt nanoparticles. Journal of Materials Chemistry. 20, 61-64 (2010).
- Sahoo, G. P., Bar, H., Bhui, D. K., Sarkar, P., Samanta, S., Pyne, S., Ash, S., Misra, A. Synthesis and photo physical properties of star shaped gold nanoparticles. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 375-371 (2011).
- Senthil Kumar, P., Pastoriza-Santos, I., Rodriguez-Gonzalez, B., Garcia de Abajo, F. J., Liz-Marzan, L. M. High-yield synthesis and optical response of gold nanostars. Nanotechnology. 19, (2008).
- Goodrich, G. P., Bao, L. L., Gill-Sharp, K., Sang, K. L., Wang, J., Payne, J. D. Photothermal therapy in a murine colon cancer model using near-infrared absorbing gold nanorods. Journal of Biomedical Optics. 15, (2010).
- Zhang, D., Neumann, O., Wang, H., Yuwono, V. M., Barhoumi, A., Perham, M., Hartgerink, J. D., Wittung-Stafshede, P., Halas, N. J. Gold Nanoparticles Can Induce the Formation of Protein-based Aggregates at Physiological pH. Nano Lett. 9, 666-671 (2009).
- Alkilany, A. M., Nagaria, P. K., Hexel, C. R., Shaw, T. J., Murphy, C. J., Wyatt, M. D. Cellular uptake and cytotoxicity of gold nanorods: molecular origin of cytotoxicity and surface effects. Small. 5, 701-708 (2009).
- Sun, L., Liu, D., Wang, Z. Functional gold nanoparticle-peptide complexes as cell-targeting agents. Langmuir. 24, 10293-10297 (2008).
- Park, J., Estrada, A., Sharp, K., Sang, K., Schwartz, J. A., Smith, D. K., Coleman, C., Payne, J. D., Korgel, B. A., Dunn, A. K., Tunnell, J. W. Two-photon-induced photoluminescence imaging of tumors using near-infrared excited gold nanoshells. Opt. Express. 16, 1590-1599 (2008).
- Nikoobakht, B., El-Sayed, M. A. Preparation and growth mechanism of gold nanorods (NRs) using seed-mediated growth method. Chemistry of Materials. 15, 1957-1962 (2003).
- Hao, F., Nehl, C. L., Hafner, J. H., Nordlander, P. Plasmon resonances of a gold nanostar. Nano Letters. 7, 729-732 (2007).
- Hao, F., Nordlander, P., Sonnefraud, Y., Dorpe, P. V. an, Maier, S. A. Tunability of Subradiant Dipolar and Fano-Type Plasmon Resonances in Metallic Ring/Disk Cavities: Implications for Nanoscale Optical Sensing. ACS Nano. 3, 643-652 (2009).
- Sweeney, C. M., Hasan, W., Nehl, C. L., Odom, T. W. Optical Properties of Anisotropic Core-Shell Pyramidal Particles. Journal of Physical Chemistry A. 113, 4265-4268 (2009).
- Dickerson, E. B., Dreaden, E. C., Huang, X. H., El-Sayed, I. H., Chu, H. H., Pushpanketh, S., McDonald, J. F., El-Sayed, M. A. Gold nanorod assisted near-infrared plasmonic photothermal therapy (PPTT) of squamous cell carcinoma in mice. Cancer Letters. 269, 57-66 (2008).
- Jana, N. R., Gearheart, L., Murphy, C. J. Wet chemical synthesis of high aspect ratio cylindrical gold nanorods. Journal of Physical Chemistry B. 105, 4065-4067 (2001).
- Jana, N. R., Gearheart, L., Murphy, C. J. Seed-mediated growth approach for shape-controlled synthesis of spheroidal and rod-like gold nanoparticles using a surfactant template. Advanced Materials. 13, 1389-1393 (2001).
- Xiao, J., Qi, L. Surfactant-assisted, shape-controlled synthesis of gold nanocrystals. Nanoscale. 3, 1383-1396 (2011).
- Tao, A. R., Habas, S., Yang, P. Shape control of colloidal metal nanocrystals. Small. 4, 310-325 (2008).
- Cole, J. R., Mirin, N. A., Knight, M. W., Goodrich, G. P., Halas, N. J. Photothermal Efficiencies of Nanoshells and Nanorods for Clinical Therapeutic Applications. Journal of Physical Chemistry C. 113, 12090-12094 (2009).
- Choi, J. S., Park, J. C., Nah, H., Woo, S., Oh, J., Kim, K. M., Cheon, G. J., Chang, Y., Yoo, J., Cheon, J. A hybrid nanoparticle probe for dual-modality positron emission tomography and magnetic resonance imaging. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 47, 6259-6262 (2008).
- Chithrani, B. D., Ghazani, A. A., Chan, W. C. W. Determining the Size and Shape Dependence of Gold Nanoparticle Uptake into Mammalian Cells. Nano Letters. 6, 662-668 (2006).
