Flusso tangenziale Ultrafiltrazione: un metodo "verde" per la selezione del formato e la concentrazione di nanoparticelle di argento colloidale

L'obiettivo generale di questa procedura è dimostrare la fattibilità del metodo di ultrafiltrazione a flusso tangenziale per volumi maggiori di nanoparticelle colloidali e volumi più piccoli di Tate. Per prima cosa sintetizzare quattro litri di nanoparticelle di argento colloidale cretina. Verificare la qualità del colloide determinando la risonanza del plasma superficiale utilizzando l'assorbimento UV, la spettrofotometria.

Successivamente, utilizzare il flusso tangenziale, l'ultrafiltrazione per dimensionare, selezionare e concentrare questo colloide in quattro millilitri di acqua. Quindi, con la spettroscopia di emissione ottica al plasma accoppiato induttivamente, quantificare la quantità di argento nel colloide originale e i campioni rappresentativi del processo di ultrafiltrazione. In definitiva, microscopia elettronica a trasmissione in combinazione con l'elaborazione delle immagini.

Nell'immagine J il software viene utilizzato per mostrare la distribuzione dimensionale delle nanoparticelle d'argento nel colloide originale e l'ultrafiltrazione finale. Gli individui che non conoscono la quantificazione dei nanomateriali utilizzando I-C-P-O-E-S dovranno apprendere le procedure di pulizia della vetreria fondamentali per garantire che la vetreria sia priva di qualsiasi contaminazione da tracce di metallo. Altrettanto importante è il tempo necessario per digerire correttamente i campioni colloidali e per preparare gli standard di calibrazione I-C-P-O-E-S.

A differenza di altri metodi come la dimensione della ficazione, la solubilità dipendente, la dimensione, la cromatografia di esclusione, la cristallizzazione frazionata e l'elettroforesi su gel, questo metodo evita problemi come l'aggregazione, la tossicità della sintesi, i reagenti, i rivestimenti indesiderati, i costi elevati e/o l'inefficienza ridotta, A dimostrare la sintesi delle nanoparticelle di Colorado Suen e la loro caratterizzazione mediante optometria spettrale sub sociale e I-C-P-O-E-S sarà Austin Williams, Joshua Baker e Catherine Anders, studenti di ricerca del mio laboratorio. Ciao, sono il Dr.Woolley e eseguirò la filtrazione a flusso tangenziale e Jackie Cisco eseguirà la microscopia elettronica Meticolosamente pulita. Tutti gli oggetti in vetro sono descritti nel testo allegato.

Utilizzando l'acqua dell'autoclave raffreddata a 10 gradi Celsius, preparare 300 millilitri di una soluzione di idruro di sodio da due millimolari e 100 millilitri di una soluzione di nitrato d'argento da un millimolare. Aggiungere ora 300 millilitri della soluzione di idrato di sodio a un pallone di reazione Erlin Meyer da 500 millilitri contenente un'ancoretta. Avvolgere il pallone con un foglio di alluminio per evitare l'ossidazione dell'argento e mescolare con ghiaccio.

Per adescare una buretta da 25 millilitri, sciacquare con una colonna completa di acqua ultrapura, seguito da una colonna completa, risciacquare con nitrato d'argento. Quindi avvolgere la buretta con un foglio di alluminio e riempirla con una soluzione di nitrato d'argento. In una stanza buia, aggiungere 50 millilitri di soluzione di nitrato d'argento alla soluzione di sodio o idruro.

Coprire la sezione centrale dell'apparecchio con una tenda di alluminio per ridurre al minimo l'esposizione alla luce. Riempire periodicamente il bagno di ghiaccio durante questo periodo. Continua a mescolare la soluzione colloidale con ghiaccio per altri 45-50 minuti.

La formazione di nanoparticelle d'argento è segnalata da un cambiamento di colore da incolore a giallo dorato, che è caratteristico del plasma superficiale in risonanza massima di nanoparticelle d'argento Refrigerare il colloide risultante. Riempire un Q vet usa e getta da un millilitro con colloide Creighton e acqua ultrapura in un rapporto di volume da uno a 10. Per una correzione della linea di base in bianco, riempire un altro Q Vet con acqua ultrapura.

Pulisci l'esterno di entrambi i veterinari Q con una salvietta Kim. Impostare lo spettrofotometro in modalità assorbanza da un minimo Y di 0,5 negativo a un massimo Y di 1,0. Inoltre, impostare la finestra di scansione X da 200 a 800 nanometri e selezionare una velocità di scansione rapida con correzione della linea di base.

Inserire il Q vet riempito d'acqua nello strumento ed eseguire una scansione della linea di base. Se necessario, ripetere l'operazione fino a ottenere un controllo della linea di base diverso da zero. Sostituire il Q.Vet bianco con il campione Q vet e avviare una scansione assorbente per la raccolta dello spettro di assorbimento UV vis del campione colloidale.

Collegare il tubo di alimentazione 17 master flex alla pompa peristaltica come descritto nel testo allegato, selezionare la direzione della pompa in senso antiorario utilizzando il pulsante DIR e verificare che il pulsante della modalità sia su INT. Impostare la velocità della pompa su meno di 300 millilitri al minuto. Quindi, adescare il sistema creando un vuoto nel circuito di filtrazione.

Una volta che il liquido scorre liberamente attraverso il sistema, spegnere la pompa e chiudere la porta nella giunzione del tubo e rimuovere il morsetto. Riaccendere la pompa e monitorare il circuito dei tubi per rilevare eventuali perdite. Ora aumentare la portata della pompa in base alle dimensioni del tubo.

Continuare la filtrazione fino a quando il liquido nella bottiglia del serbatoio non è quasi esaurito e spegnere la pompa, abbassare la velocità della pompa e raccogliere il tate dal circuito di filtrazione. La tate è costituita da nanoparticelle più grandi di 50 nanometri. Successivamente, raccogli il filtrato, che consiste in nanoparticelle più piccole di 50 nanometri.

Il Tate può essere sicuro per ulteriori analisi e il filtrato viene utilizzato nella fase successiva. Successivamente selezionare nanoparticelle di diametro inferiore a 20 nanometri. Sciacquare il tubo con acido nitrico al 2% in acqua ultrapura.

Ripetere il processo di filtrazione con un filtro CRO da 100 kilodalton. Raccogliere la ritenzione dal circuito di filtrazione. Il campione può essere ulteriormente concentrato utilizzando il filtro micross più piccolo da cento KD e il tubo da 14 dimensioni più piccole con le velocità di pompaggio inferiori di 30 mil e 90 mil per le fasi di adescamento e filtrazione.

Questo metodo è progettato per quantificare l'argento attraverso le fasi di purificazione della preparazione delle nanoparticelle d'argento. Utilizzare contenitori in polipropilene a bassa densità per evitare la lisciviazione dell'argento dai campioni. Per prima cosa digerire chimicamente i campioni con acido nitrico concentrato.

Preparare anche una curva di calibrazione dell'argento utilizzando otto standard. Ora procedi con i parametri del set dello strumento ICP OS della lunghezza d'onda per l'argento, la potenza a radiofrequenza, il flusso di plasma, il flusso ausiliario e la pressione del nebulizzatore. Impostare inoltre lo strumento per misurare campioni in triplice copia con un tempo di replica di 10 secondi.

Utilizzalo tra un tempo di stabilizzazione della misura di 15 secondi e un ritardo di assorbimento del campione di 30 secondi. Inoltre, assicurati di introdurre un bianco del metodo tra ogni campione per ridurre la potenziale contaminazione incrociata. Ora, caricare i campioni e misurare diluire il campione di tate da 100 kilodalton con acqua ultrapura.

Ora deposita 20 microlitri del colloide originale e il tate diluito da 100 kilodalton su griglie d'oro rivestite a barra da 300 mesh. Metti le griglie ad asciugare all'aria. Imposta il potenziale di accelerazione dello strumento TEM Aggiungi a 70 kilovolt per visualizzare le nanoparticelle d'argento, cattura micrografie elettroniche utilizzando la fotocamera ad alta risoluzione e salva come formato di file immagine etichettati.

In questa preparazione di quattro litri di nanoparticelle di argento creto e colloidale, il colloide finale aveva un caratteristico colore giallo dorato. Lo spettro di assorbimento UV-vis di questo colloide aveva un tipico picco di plasmina di superficie simmetrica a 394 nanometri. Lo spettro Raman del colloide cretino originale e del Tate finale da 100 kilodalton presentava solo tre modi vibrazionali.

La modalità di flessione a 1.640 e le modalità di allungamento simmetrico e asimmetrico dell'acqua. Il flusso tangenziale a tre stadi, il processo di ultrafiltrazione per dimensioni, selezione e concentrazione delle nanoparticelle d'argento ha prodotto una ritenzione finale di 100 kilodalton, otto su quattro millilitri. La maggior parte dei sottoprodotti di sintesi e dei reagenti in eccesso sono stati eliminati attraverso il solvente acquoso.

La quantità di argento è stata quindi determinata utilizzando la curva di calibrazione ICP, E ES. In questo caso, la resa effettiva è molto vicina alla tipica resa teorica di 15,4 parti per milione. Per la reazione della cretina, l'estrema concentrazione di nanoparticelle d'argento è stata riflessa da un drammatico cambiamento di colore dall'oro e dal giallo per il colloide originale al marrone scuro per gli ultimi 100 kilodalton ha mangiato le misurazioni I-C-P-O-E-S, ha confermato le osservazioni visive e ha rivelato una concentrazione di argento per il tate finale di 100 kilodalton.

Queste micrografie TEM del colloide cretino originale e del tate finale da 100 kilodalton indicano che nel loro stato non aggregato le nanoparticelle d'argento appaiono come aree rotonde nere su uno sfondo grigio più chiaro. Questi istogrammi delle dimensioni TEM sono stati costruiti analizzando circa 800 nanoparticelle d'argento per le nanoparticelle d'argento creonte originali e i 100 kilodalton finali ate. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come eseguire la filtrazione a flusso tangenziale per la selezione della concentrazione e delle dimensioni delle nanoparticelle d'argento.

È possibile concentrare vari volumi con un'aggregazione minima. Dovresti anche avere una buona comprensione di come caratterizzare le nanoparticelle. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in sei ore o meno.

Mentre si tenta questa procedura, è importante ricordare che le sospensioni colloidali altamente concentrate avranno una durata limitata anche dopo la refrigerazione. Questa limitazione può essere gestita attraverso un'attenta ricerca, pianificazione e preparazione. Ricorda, quando si lavora con il reagente acido nitrico caldo durante la digestione chimica per I-C-P-U-S, l'analisi può essere pericolosa e devono essere prese le dovute precauzioni quando si lavora in un laboratorio chimico o si indossano i dispositivi di protezione adeguati durante l'esecuzione di questa procedura.