1. Sintesi di AgNPs colloidale
Il meccanismo di reazione per il metodo Creighton (leggermente modificato, poco costoso) 22 è descritto in dettaglio nelle informazioni di supporto di riferimento Pavel et.al insieme con l'idrolisi indesiderato laterale reazione di NaBH 4 a temperatura ambiente o superiore. 23
2. Caratterizzazione di AgNPs colloidale
Un Cary 50 UV-VIS-NIR spettrofotometro (Varian Inc.) e di un sistema a 800 LabRamHR Raman (Horiba Jobin Yvon, Inc.) dotato di un Olympus BX41 microscopio confocale Raman, sono stati utilizzati per la caratterizzazione AgNP. Il Cary WinUV software, LabSpec v.5 e Origine 8,0 software sono stati impiegati per la raccolta e analisi dei dati.
Nota: I parametri di acquisizione dovranno essere ottimizzati fomodelli strumentazione r altre.
Determinazione della Surface Plasmon Resonance of AgNPs colloidale tramite spettrofotometria UV-Vis
- Riempire un cm 1 3 cuvetta monouso con Creighton colloide e acqua ultrapura in un rapporto volumetrico 1:10. Riempire un altro cm 1 3 cuvetta con acqua ultrapura per una correzione di base vuoto. Pulire la parte esterna di entrambe le cuvette con un Kimwipe.
- Impostare la modalità di spettrofotometro assorbanza da un minimo di -0,5 Y a un massimo Y di 1,0. Impostare la finestra di scansione per X 200-800 nm e selezionare una frequenza di scansione veloce di 4.800 nm min -1 con correzione al basale.
- Inserire la cuvetta riempita d'acqua nello strumento ed eseguire una scansione di base. Ripetere, se necessario, fino a quando un non-zero di controllo di base è realizzato.
- Sostituire la cuvetta vuota con la cuvetta campione e avviare una scansione assorbanza per la raccolta del UV-Vis spettro di assorbimento del campione colloidale (Figura 1C).
Test di purezza di AgNPs colloidale tramite spettroscopia Raman
A causa delle limitazioni di tempo il video dimostrativo (10-15 min video) e la limitazione dello spazio del testo protocollo (massimo 3 pagine), questa sezione sperimentale non saranno videoregistrate.
- Impostare le impostazioni dei parametri dello strumento come segue: sorgente di eccitazione (632,8 nm He-Ne), il filtro (senza filtro, potenza del laser al campione ~ 17 mW), foro confocale (300 micron), spettrometro (730 cm -1), reticolo olografico (600 alberi / mm), obiettivo (50x attiva lunga obiettivo aria distanza), il tempo di esposizione (30 s), e cicli di accumulo (5).
- Utilizzare una pipetta pulita per riempire una cuvetta di quarzo da 2 ml con colloide e inserire delicatamente la spina. Utilizzare un Kimwipe per pulire le impronte digitali, macchie o colloide dalla superficie della cuvetta. Significativamente più bassa nella fase microscopio. Selezionare la lente 50x obiettivo e posizionare la cuvetta sul palco.
- Mettere a fuoco il lasfascio er il colloide AgNP direttamente sotto la parete interna della cuvetta utilizzando la modalità video dello strumento e la fotocamera Olympus. Spegnere le luci in camera e l'acquisizione dello spettro Raman (Figura 1D).
3. Size-selezione e concentrazione di AgNPs colloidale tramite ultrafiltrazione a flusso tangenziale (TFU)
Un KrosFlo II sistema di filtraggio Research (Spectrum Laboratories, Rancho Dominguez, CA) è stato utilizzato per limitare la polidispersione AgNP e concentrare loro (figura 2). Le tre fasi del processo TFU erano: (1) formato-selezione di AgNPs e AgNP-aggregati di 50 nm di diametro e più grandi con un 50-nm MidiKros polisolfone modulo (460 cm 2), 2) selezione dimensione e concentrazione AgNPs di 1-20 nm di diametro con un 100-kD MidiKros filtro (200 cm 2), e (3) la riduzione di volume ulteriormente, utilizzando un 100-kD MicroKros polisolfone filtro (20 cm 2) (Figura 3).
- Collegare il tubo di alimentazione 17 dimensione Masterflex alla pompa peristaltica di figura 2A. Una giunzione a Y ed un raccordo tubo sarà necessaria per il set-up. Collegare il tubo al 50 nm modulo MidiKros. Assicurarsi per assicurare le tubazioni per filtrare usando fascette. Seleziona la taglia 17 tubi con il tasto SIZE.
- Selezionare antiorario pompa con il tasto DIR. Assicurarsi che il tasto MODE è su INT.
- Ridurre la velocità della pompa al di sotto 300 ml min -1 prima di avviare la pompa. La velocità della pompa deve essere regolata in base alla dimensione del tubo utilizzato. Dovrebbe essere un ambiente piccolo per permettere all'operatore di reagire prontamente alle perdite potenziali, ma grandi abbastanza per avere ancora un effetto di innesco del sistema. Al fine di creare il vuoto necessario per disegnare colloide dal serbatoio nel tubo e filtro, tagliare il tubo che porta dalla sezione inferiore del filtro alla porzione superiore della giunzione a Y nel mezzo della tubazione.
- Una volta che il liquido che fluisce liberamente attraverso il tubo, spegnere la pompa, unire la sezione rotta di tubo con un tubo di giunzione e fissarlo con fascette. Accendere la pompa di nuovo e continuare filtrazione.
- Controllare il circuito di tubi non vi siano perdite. Se viene trovata una perdita, fissare la perdita regolando il raccordo o ri-fissaggio con una fascetta. Una volta che il sistema è a tenuta, tubi, la portata della pompa può essere aumentata a non superiore a 700 ml min -1. Questo valore velocità della pompa dovrebbe essere ottimizzato in base alle dimensioni del tubo per evitare il fallimento tubo. Continuare filtrazione finché il liquido nella bottiglia serbatoio è esaurita a quasi nulla.
- Una volta che la filtrazione sia completa, raccogliere il filtrato contenente AgNPs di 50 nm di diametro e smalLER. Il retentato può essere salvato per ulteriori analisi in base all'applicazione AgNP specifica.
Step 2
- Sciacquare il tubo con il 2% HNO3 e acqua ultrapura prima di installare i 100-kD MidiKros filtro utilizzando la stessa impostazione che per i 50-nm modulo.
- Ripetere il passaggio con il 3,3 da 100 kD modulo MidiKros.
- Una volta che la filtrazione sia completa, raccogliere il contenuto del tubo e il filtro (100-kD retentato). Il volume deve essere di circa 50 ml.
Fase 3
- Collegare il 14 Misura tubo Masterflex e 100 kD MicroKros FILTER per la pompa peristaltica di figura 2B. Fissare tutti i raccordi con fascette. Seleziona la taglia 14 sul tubo della pompa con il tasto SIZE e abbassare la velocità della pompa a 30 ml min -1.
- Iniziare il processo di filtrazione. Controllare il circuito di tubi non vi siano perdite. Se viene trovata una perdita, fissare la perdita di una regolazione di calzatating o ri-fissaggio con una fascetta.
- Una volta che il sistema è a tenuta, tubi, la portata della pompa può essere aumentata a non maggiore di 90 ml min -1. Continuare filtrazione finché il liquido rimanente nel flacone serbatoio contiene una minima quantità di concentrato.
- Il contenuto rimanente del tubo e il filtro può essere raccolto nella bottiglia serbatoio rimuovendo il tubo di alimentazione dalla bottiglia mentre la pompa è ancora in funzione. Una volta che il contenuto dei tubi e il filtro sono in bottiglia serbatoio, la pompa può essere spento.
4. Quantificazione Importo argento colloidale in AgNPs dal plasma accoppiato induttivamente Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES)
Ogni campione è stato colloidale chimicamente digerito e la quantità di argento è stata quantificata mediante ICP-OES utilizzando un A 710E spettrometro (Varian Inc.). Una curva di calibrazione di regressione lineare per argento (Figura 4) è stato costruito utilizzando otto norme argento (0, 3, 7, 10, 15, 25, 50, e 100 mg L -1), che sono stati preparati a partire da un campione d'argento 10.000 pg ml -1 per analisi di metalli in tracce (Ultra Scientific).
- Chimicamente digerire campioni con HNO 3. I campioni rappresentativi sono l'originale colloide (passo 1), 50-nm filtrato (passo 1), 100-kD retentato (step 2), e finale 100-kD retentato (fase 3) (Figura 3).
- I campioni devono essere diluiti con il 2% HNO 3 con i seguenti rapporti di volume: 1:1000 per l'originale colloide, 1:1000 per l'50-nm filtrato, 1:25.000 per i primi 100-kD ritentato, e 1:250.000 per finale 100-kD ritentato. Per evitare la lisciviazione argento, tutti i campioni devono essere conservati a bassa densità contenitori in polipropilene.
- Impostare le ICP-OES parametri dello strumento come segue: lunghezza d'onda per Ag (328,068 nm), potenza (1,20 kW), il flusso di plasma (15,0 L min-1), flusso ausiliario (1.50 L min-1), e la pressione del nebulizzatore (200 kPa ).
- Ogni SAmple deve essere misurata in triplicato con un tempo di 10 s replicato. Tra-misura del tempo di stabilizzazione di 15 sec e un campione di 30 sec ritardo assorbimento deve essere utilizzato. Un vuoto metodo dovrebbe essere inserito tra ogni campione per ridurre il potenziale contaminazione incrociata.
5. Distribuzione delle dimensioni di AgNPs colloidale tramite microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
A Phillips EM 208S TEM è stato utilizzato per visualizzare le AgNPs colloidali. Microscopio elettronico sono stati catturati con una fotocamera ad alta risoluzione Gatan Bioscan e analizzati nel software ImageJ 24.
- Diluire il campione di 100 kD ritentato con acqua ultrapura (1:100 rapporto in volume). Deposito 20 pl dell'originale colloide e diluito 100-kD retentato (step 3) sulla rete 300-formvar rivestite griglie oro Sciences (Electron Microscopy). Lasciare le reti ad asciugare in un essiccatore. Vista entro un giorno.
- Impostare il potenziale di accelerazione dello strumento TEM a 70 kV per visualizzare AgNPs. CApture microscopio elettronico (Figura 5) con la fotocamera ad alta risoluzione e salvare in formato immagine dei file marcati (tiff).
6. Risultati rappresentativi
Sintesi e Caratterizzazione di AgNPs colloidale
Quattro litri di AgNPs Creighton colloidali sono stati correttamente sintetizzato utilizzando la configurazione visualizzato in Figura 1A. Il colloide finale aveva un caratteristico colore giallo dorato (Figura 1B). 22, 23 Il UV-Vis spettro di assorbimento del colloide aveva una tipica tagliente, simmetrico picco plasmonica superficiale (SPR) a 394 nm (Figura 1C). Lo spettro Raman dell'originale Creighton colloide e finale 100-kD retentato presentato solo tre modi di vibrazione, e cioè la piegatura (1640 cm -1) e modi di stretching simmetrici e asimmetrici di H 2 O (3245 cm -1 e 3390 cm -1 , rispettivamente) (Figura 1D).
TFU di AgNPs colloidale
La configurazione e il TFU schematica del tre fasi TFU sono rappresentati nelle figure 2 e 3, rispettivamente. Nel passaggio 1, un 50-nm filtro (460 cm 2) è stata utilizzata per size-selezionare e rimuovere AgNPs e AgNP-aggregati di 50-nm di diametro maggiore e dall'originale colloide (circa 100 ml di 50-nm retentato). Questo passo è stato accompagnato anche da una riduzione di volume piccolo da 4 L di originale colloide fino a 3,9 L di 50-nm filtrato. Nessuna interruzione del flusso di controlavaggio o passo è stato utilizzato. La riduzione di volume più grande (cioè, la rimozione di acqua) è stata ottenuta nella fase 2, quando il 50-nm filtrato è stato successivamente passare attraverso un filtro da 100 kD (200 cm 2). La risultante 100-kD ritentato aveva un volume totale di 50 ml. La maggior parte dei sottoprodotti di sintesi e reagenti in eccesso sono stati eliminati in questo passaggio attraverso il solvente acqua (3,850 ml di filtrato 100-kD). Inoltre, la concentrazione AgNP è stato raggiunto dal additione di una fase di filtrazione terzo la procedura precedentemente riportata. 19 Nel passaggio 3, un 100-kD filtro di una superficie più piccola (20 cm 2) ridurre il volume di 100 kD retentato a 4,0 ml. Le misure TEM dimostrerà che questa finale 100-kD retentato consiste principalmente di umili AgNPs aggregati di 1-20 nm di diametro.
ICP-OES e TEM di AgNPs colloidale
Una curva di calibrazione di regressione lineare (Figura 4) per l'argento è stato costruito da otto standard (0, 3, 7, 10, 15, 25, 50, e 100 mg L -1). La quantità di argento in ciascuno dei quattro campioni rappresentativi colloidali è stato quindi determinato dalla ICP-OES curva di calibrazione mediante estrapolazione: originale colloide (15,2 ppm, Figura 3A), 50-nm filtrato (14,1 ppm, figura 3B), primo 100 - kD retentato (683,1 ppm, Figura 3C) e finale da 100 kD retentato (8,538.9 ppm, Figura 3D).La resa effettiva di 15,2 ppm è molto vicino alla resa tipica teorica di 15,4 ppm per la reazione Creighton. La concentrazione estrema AgNPs (4 ml di 8,538.9 ppm) si è riflessa da un drastico cambiamento di colore dal giallo dorato per l'originale colloide al marrone scuro per la finale 100-kD ritentato (Figura 3, inserti di immagini flaconcino). La qualità dei filtri è stata trovata essere critica per il processo TFU, in particolare al punto 1. Le concentrazioni finali di ritenuto variava da 3,390.1 9,333.3 ppm ppm a seconda delle condizioni dei filtri (molto utilizzato contro il nuovo di zecca). Se la membrana pori diventano compromessa, AgNPs che hanno diametro inferiore a 50-nm sarà mantenuto e successivamente diminuire la quantità complessiva di AgNPs che vengono raccolti nel filtrato. Ottimizzazione del processo di filtrazione per includere il monitoraggio della pressione e corretta pulizia può aumentare la durata dei filtri.
Micrografie TEM rappresentativi di l'originale Creighton colloide e finale 100-kD retentato (step 3) sono mostrate in Figura 5A e 5C, rispettivamente. Allo stato non conglobati, AgNPs appaiono come aree nere rotonde su uno sfondo grigio chiaro. Circa 800 AgNPs stati identificati nelle micrografie TEM di ciascuno dei due campioni e sono stati analizzati utilizzando il software J immagine. Una particella è definita da un perimetro completo e chiuso. Un valore soglia di area è stato fissato a 1,0 piace 2 in base alla risoluzione delle micrografie TEM. I conteggi AgNP ei dati della zona sono stati poi esportati in Microsoft Excel e il diametro AgNP sono stati estrapolati. Il diametro medio AgNP nell'originale colloide e finale 100-kD retentato sono stati determinati per essere 9,3 nm e 11,1 nm, rispettivamente. Le misure di diametro dei AgNPs sono stati poi esportati in origine 8,0 software e un istogramma dimensioni TEM è stato costruito per ogni campione (Figura 5B e 5D).
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Figura 1. A) Sintesi di configurazione, B) il caratteristico colore, C), UV-Vis spettro di assorbimento, e D) spettro Raman di AgNPs Creighton colloidali.

Figura 2 Configurazione TFU sperimentale per A) punti 1 e 2: i.) Serbatoio contenente AgNPs Creighton colloidali. II) contenitore per la raccolta del filtrato. III) incrocio a Y in tubo. IV) testa della pompa peristaltica. . V) In entrambi i casi di 50 nm o 100-kD Midi Kros filtro B) punto 3: I) serbatoio contenente AgNPs Creighton colloidali. II) contenitore per la raccolta del filtrato. III) 100-kD Micro Kros filtro.

Figura 3 Diagramma di flusso. Raffigurante il processo TFU. I blue-box ombreggiati segnano le sospensioni colloidali di AgNPs raccolti per ulteriori analisi. Vial photographs mostra A) originale colloide lotto, B) 50-nm filtrato raccolto dopo l'elaborazione l'originale colloide attraverso il filtro da 50 nm (460 cm 2), c), primo 100-kD ritentato ottenuto dopo la riduzione del volume utilizzando il 100-kD Midi Kros filtro (200 cm 2), e D) retentato finale 100-kD risultante dalla riduzione di volume utilizzando il 100-kD Micro Kros filtro (20 cm 2). Il 100-kD filtrato sembra come l'acqua.

Figura 4 ICP-OES calibrazione lineare costruita utilizzando otto standard: argento. 0, 3, 7, 10, 15, 25, 50 e 100 mg L -1.

Micrografie TEM Figura 5. Di A) originale Creighton AgNPs e C) finale 100-kD retentato (barra della scala è100 nm). Istogrammi dimensioni TEM costruito analizzando circa 800 AgNPs per B) originali AgNPs Creighton, e D) ritentato finale 100-kD. L'inserto in figura 5B mostra l'estesa gamma di dimensioni 41-75 nm a fini di confronto. Clicca qui per ingrandire la figura .