Sintesi Nanostar oro con un metodo d'argento crescita Seed Mediated
15 gennaio 2012
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.
L'obiettivo generale di questa procedura è sintetizzare nanostrutture d'oro a forma di stella utilizzando il metodo di crescita mediata da semi d'argento. Questo viene effettuato innanzitutto sintetizzando i semi d'argento e successivamente introducendoli nella soluzione di crescita, che alla fine genera le nanostrutture d'oro a forma di stella con una dimensione di 200 nanometri. Il vantaggio dell'utilizzo di semi d'argento rispetto a quelli d'oro consiste nella possibilità di ottenere nanostrutture d'oro con nuclei più piccoli e punte più lunghe, con resa e stabilità elevate.
Per un esperimento, saranno necessari sei vial, due magneti di direzionamento, sei polveri ULA di cloruro d'oro, nitrato d'argento, idrato di sodio, citrato di sodio, acido ascorbico e ctap, acqua deionizzata, un timer e pipette. Saranno inoltre necessari la piastra di direzionamento e la bilancia per mescolare, riscaldare e pesare i diversi composti, e come opzione si potrà utilizzare della carta d'alluminio per isolare la soluzione dalla luce. Il primo passo consiste nel preparare le miscele cellulari prelevando citrato di sodio, nitrato cellulare e idrato di sodio boal.
Prendere il citrato di sodio e utilizzare una bilancia per misurare il peso. Prendere 10 millilitri di acqua deionizzata, mescolare il tutto e verificare manualmente il flacone per sciogliere la soluzione e ottenere la concentrazione desiderata. Etichettare il flacone con le informazioni necessarie.
Preparare una soluzione madre di nitrato cellulare prelevando una massa arbitraria e mescolandola con 10 millilitri di acqua distillata. Calcolare la molarità della soluzione e mantenerla al riparo dalla luce utilizzando della stagnola o riponendola in un luogo buio. Preparare un idrato di borato di sodio.
Posizionare il flacone in un contenitore con ghiaccio e quindi conservarlo in frigorifero. Non verificare la soluzione con il vortex. Signore, inizi a cronometrare il tempo.
La soluzione appena preparata verrà utilizzata entro 15 minuti, tempo sufficiente per farla raffreddare seguendo questo schema. Prendere un vial, posizionarlo su una piastra magnetica, inserire un magnete e aggiungere 10 millilitri di acqua. Aggiungere la quantità calcolata dalla soluzione madre di nitrato cellulare in modo che la concentrazione finale risulti pari a 2,5 × 10⁻⁴ M.
Iniziare a mescolare la soluzione. Aggiungere il citrato di sodio alla soluzione. Dopo 15 minuti, prelevare l'idrato di borato di sodio dal frigorifero e aggiungerlo alla soluzione.
Con un'unica rapida passata, il colore diventerà immediatamente giallo; agitare per cinque minuti. Successivamente, interrompere l'agitazione, rimuovere il magnete e mantenere il vial isolato dalla luce. Non chiudere il vial.
Lasciarlo in posa per due ore prima dell'uso. Queste sono le immagini di semi d'argento ottenuti mediante microscopio elettronico a trasmissione. Il passo successivo è la preparazione di una soluzione di crescita, seguita dall'aggiunta dei semi d'argento.
Seguendo questo schema, preparare una concentrazione desiderata di acido scico e 10 millilitri di una soluzione concentrata di cloruro d'oro. Impostare la temperatura della piastra a 30 gradi Celsius. Dopo che si sarà riscaldata, posizionare sopra un vial contenente 20 millilitri di acqua e preparare la soluzione di prova.
Posizionare immediatamente un magnete nel vial e iniziare a mescolare. Una volta che l'acido ciclico è completamente disciolto e la soluzione diventa trasparente, spegnere la piastra riscaldante ma continuare a mescolare. A questo punto sarà necessario il nitrato cellulare, il cloruro aurico come casi di controllo e i semi d'argento.
Per completare la sintesi, prelevare innanzitutto la soluzione madre già preparata di nitrato cellulare e aggiungere la quantità calcolata nella soluzione preparata. Iniziare a cronometrare dopo un minuto dalla aggiunta del volume calcolato della soluzione madre di cloruro d'oro.
Dopo un altro minuto, ed Acobi, la soluzione diventerà incolore in 20 secondi, otto semi di argento da 50 microlitri. La soluzione inizierà a diventare blu e poi marrone. Isolare la soluzione di nanoparticelle dal, e conservarla per 24 ore per permettere loro di crescere.
Per aumentare la probabilità di ottenere buone nano stelle, è possibile preparare più soluzioni contemporaneamente. A volte le soluzioni di semi possono assumere un colore errato o la loro superficie può sporcarsi, il che di solito è causato da un magnete non sufficientemente pulito. In questi casi, è necessario preparare nuovamente la soluzione di semi mentre si prepara la soluzione di crescita.
Se non si inizia a mescolare subito dopo aver aggiunto la polvere di sita all'acqua, il SITA formerà un gel sul fondo, che risulterà poi molto difficile da rimuovere. Prima di utilizzare queste nanostrutture d'oro a forma di stella per spettroscopia di imaging o per un qualsiasi esperimento, è necessario lavarle per rimuovere il CTAP dalla soluzione. Il CTAP può cristallizzarsi a temperatura ambiente; sciogliere i cristalli prima dell'uso.
Riscaldare la soluzione fino a 30 gradi Celsius o utilizzare acqua calda del rubinetto finché i cristalli non scompaiono. Versare la soluzione nei tubi da centrifuga e lasciare in quiete per due minuti. Centrifugare la soluzione per cinque minuti a 730 RCF; le nano stelle si accumuleranno sulla parete del tubo. Rimuovere con la pipetta il maggior quantitativo possibile di soluzione, avendo cura di non asportare le nanoparticelle durante la fase di quiete di due minuti.
Ripetere il processo di lavaggio altre due volte a 460 e 300 e A-T-R-C-F per tre minuti. Ora le nanoparticelle sono pronte per la spettroscopia di imaging e per l'esperimento. Le immagini sono state ottenute utilizzando un microscopio elettronico a scansione.
Questa figura mostra gli spettri di assorbimento di oro, nano stelle e sedi cellulari. Dopo aver visto questo video, dovresti essere in grado di sintetizzare nano stelle d'oro con elevata resa e instabilità. Dimensione di 200 nanometri.
Il numero di punte varia da sette a dieci e la risonanza plasmonica superficiale è centrata nell'infrarosso vicino. Queste nanostrutture a forma di stella possono essere utilizzate nell'ablazione fototermica, nel rilascio di farmaci e in molte altre applicazioni biomediche.
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Panoramica
Questo studio si concentra sulla sintesi di nanostelle d'oro a forma stellare mediante un metodo di crescita mediata da semi d'argento. Le nanostelle risultanti hanno diametri compresi tra 200 e 300 nm e presentano da 7 a 10 punte, mostrando una modalità ampia di risonanza plasmonica superficiale nel vicino infrarosso.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Nanotecnologia
- Scienza dei materiali
- Sintesi di nanoparticelle
Sfondo
- Le nanostrutture a forma di stella d'oro sono nanoparticelle con proprietà ottiche uniche.
- La crescita mediata da semi d'argento permette di ottenere nanostrutture con nuclei più piccoli.
- Queste nanoparticelle hanno applicazioni nell'imaging biomedico e nella terapia.
- Comprendere la loro sintesi è fondamentale per ottimizzarne le proprietà.
Scopo dello studio
- Sintetizzare nanostelle d'oro con dimensioni e morfologia controllate.
- Esplorare i vantaggi dell'uso di semi d'argento nel processo di sintesi.
- Migliorare la stabilità e il rendimento dei nanoparticelle sintetizzate.
Metodi Utilizzati
- Sintesi di semi d'argento seguita dall'incorporazione in una soluzione di crescita.
- Utilizzo di vari reagenti chimici, tra cui cloruro aurico e nitrato d'argento.
- Controllo delle condizioni di reazione, come temperatura e mescolamento.
- Isolamento della soluzione dalla luce mediante foglio di alluminio.
Risultati principali
- Sintesi con successo di nanostelle d'oro con diametri compresi tra 200 e 300 nm.
- Le nanostelle hanno mostrato da 7 a 10 punte, migliorando le loro proprietà ottiche.
- È stata osservata una modalità ampia di risonanza plasmonica superficiale nel vicino infrarosso.
- È stato ottenuto un alto rendimento e stabilità utilizzando semi d'argento.
Conclusioni
- Il metodo di crescita mediato da semi d'argento è efficace per la sintesi di nanostelle d'oro.
- Le nanostelle prodotte hanno potenziali applicazioni in diversi campi.
- Un'ulteriore ottimizzazione dei parametri di sintesi potrebbe migliorarne le proprietà.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Le nanostelle d'oro sintetizzate mediante crescita mediata da semi d'argento offrono una risonanza plasmonica superficiale sintonizzabile nel vicino infrarosso, consentendo un indirizzamento preciso in applicazioni biomediche come l'ablazione fototermica e il rilascio mirato di farmaci. Il metodo consente un'elevata resa e stabilità con una morfologia controllata, supportando una previsione affidabile nella progettazione di nanomateriali per lo sviluppo di terapie. Ciò colloca la tecnica come una piattaforma scalabile e riproducibile per la valutazione preclinica di nanoterapie.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Consente l'analisi delle proprietà plasmoniche per effetti fototermici specifici per il bersaglio.
- Valore operativo: Fornisce una sintesi riproducibile di nanostelle uniformi con 7–10 punte per un'attività biologica costante.
- Valore predittivo: L'assorbanza nel vicino infrarosso a 840 nm permette la modellizzazione della penetrazione nei tessuti profondi per la stima dell'indice terapeutico.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Produce sospensioni colloidali stabili adatte allo screening ad alto rendimento di agenti fototermici.
- Valore operativo: Un rendimento del 70% di nanostelle garantisce materiale sufficiente per la replicazione dei saggi e la caratterizzazione della risposta in funzione della dose.
- Scalabilità: La capacità di sintesi per lotti consente la preparazione parallela per screening in multiple condizioni.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Continuità traslazionale: La risonanza nel vicino infrarosso si allinea con le finestre di trasparenza dei tessuti per la modellizzazione della terapia fototermica in vivo.
- Rilevanza preclinica: Permette la valutazione della biodistribuzione e dell'eliminazione dei nanostar in sistemi pertinenti per le malattie.
- Riduzione del rischio: La mediazione del seme d'argento riduce la variabilità tra lotti, migliorando l'affidabilità nella caratterizzazione di sicurezza ed efficacia.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso di scoperta nanoterapeutica, che va dalla sintesi iniziale dei materiali fino alla validazione preclinica, consentendo cicli iterativi di progettazione e test per nanoparticelle plasmoniche.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi relative all'assorbimento cellulare dipendente dalla forma e all'efficienza di conversione fototermica.
- Screening: Fornisce output ottici quantificabili (assorbanza massima, numero di punte) per confrontare le condizioni di sintesi.
- Analisi: Il SEM e lo spettro UV-Vis forniscono dati strutturali e funzionali per correlare la morfologia con le prestazioni.
- Ricerca traslazionale: L'attività nel vicino infrarosso consente l'estrapolazione a modelli preclinici di ablazione fototermica.
- Riutilizzo aziendale: La standardizzazione del protocollo permette il trasferimento tecnologico tra gruppi di chimica, farmacologia e tossicologia.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: L'approfondimento meccanicistico della crescita anisotropa mediata da semi di argento riduce l'ottimizzazione empirica.
- Valore operativo: Rapporti definiti tra reagenti e controlli di temperatura garantiscono riproducibilità da lotto a lotto.
- Valore strategico: Consente un'iterazione rapida nella progettazione di nanostelle per l'identificazione di candidati promettenti in piattaforme fototermiche.
- Impatto sul portafoglio: Facilita decisioni di avanzamento o interruzione basate su rese riproducibili e prevedibilità spettrale.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella sintesi colloidale e nella caratterizzazione dei nanomateriali.
- Necessita di piastre riscaldanti a temperatura controllata, agitatori magnetici e capacità di isolamento dalla luce.
- Esige protocolli standardizzati per la preparazione dei semi e per la miscelazione delle soluzioni di crescita tra diversi gruppi di lavoro.
- Deve tenere conto dell'aggregazione delle nanoparticelle durante le fasi di conservazione e lavaggio.
- È limitato dalla necessità di una purificazione post-sintesi per rimuovere i cristalliti di CTAP.
