親和性金ナノ粒子は、多くの生物学的用途で使用することができる。リガンドのバイナリ混合物によって被覆された金ナノ粒子を合成するプロトコルと、これらの粒子の詳細な特徴付けが提示される。
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この記事について
サマリー
要約
1-オクタネチオール(OT)と11-メルカプト-1-アンデカンスルホン酸(MUS)の混合物で覆われた金ナノ粒子は、細胞膜、脂質二重層、およびウイルスとの相互作用のために広範囲に研究されている。親水性リガンドは、これらの粒子を水溶液中でコロイド状に安定させ、疎水性リガンドとの組み合わせは、疎水性薬物を搭載し、脂質膜と融合し、非特異的に抵抗することができる両生性粒子を作成しますタンパク質吸着。これらの特性の多くは、ナノ粒子サイズおよびリガンドシェルの組成に依存する。したがって、ナノ粒子特性およびリガンドシェル組成物の決定を可能にする再現性の合成方法および信頼性の高い特性化技術を有することが重要である。ここで、1相化学的還元、続いて5nm未満の直径でこれらのナノ粒子を合成する徹底的な精製が提示される。ナノ粒子の表面上の2つのリガンド間の比率は、合成時に使用されるそれらの修弁量比を介して調整することができる。透過電子顕微鏡(TEM)、核磁気共鳴(NMR)、熱グラビメトリック解析(TGA)、紫外線可視(UV-Vis)分光法など、様々なルーチン技術を総合的に組み合わせる方法を示します。ナノ粒子の物理化学的パラメータを特徴付けする。
概要
金ナノ粒子のリガンドシェルは、生物医学1、2、3、4の課題に対処するために適用することができるいくつかの異なる特性を示すために設計することができる。このような汎用性は、ナノ粒子と生体分子5、6、7との間の分子間相互作用の制御を可能にする。疎水性と電荷は、ナノ粒子が生体分子5、8、9と相互作用する方法に影響を与える他の表面パラメータと同様に、決定的な役割を果たす。ナノ粒子の表面特性を調整するために、リガンドシェルを構成するチオレート分子の選択は、求められる特性に応じて無数の可能性を提供します。例えば、疎水性および親水性を有するリガンド分子の混合物(例えば、荷電)末結基は、多くの場合、親水性ナノ粒子10、11を生成するために使用される。<....
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プロトコル
1. 11-メルカプト-1-アンデカンスルホン酸塩(MUS)の合成
注: このプロトコルは、任意のスケールで使用できます。ここでは、10gのスケールの製品について説明する。
- ナトリウム undec-10-エネスルホン酸塩
- 11-ブロモ-1-アンデセン(25 mL、 111.975 mmol)、亜硫酸ナトリウム(28.75g、227.92 mmol)、およびベンジルトリエチランモニウム臭化物(10mg)をメタノール(MeOH)の200mLと450mLの脱イオン化(DI)水(4:9 v/v MeOH:H2)の混合物に対するL-1の一周比.
- 102 °Cで48時間の反応混合物を逆流する圧力軽減機構(例えば、針付きバルーン、または単に針)でシステムをキャップします。この反応は大気ガスに敏感ではない。
注:反応が完了すると、溶液は無色になります。 - 反応混合物をロータリーエバポレータに接続してMeOHを蒸発させ、体積を約300mLに減らします。
- 残りの溶液を1L添加漏斗に移します。
- 残りの水溶液5xをジエチルエーテルで抽出し、添加漏斗を用いた。未反応の11-ブロモ-1-非デセンは、ジエチルエーテル相およびH2Oにおける硫化物産物にとどまる。
注意:抽出中に圧力蓄積を頻繁に放....
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結果
MUSを合成するための反応ステップを図1に示す。各工程の積の1H NMRスペクトルを図2に示す。バイナリMUS:OTの両生類性金ナノ粒子の合成ワークフローを図3に記載する。合成に続いて、ナノ粒子のワークアップは、エタノールおよびDI水で粒子を数回洗浄して構成された。ナノ粒子の任意の特徴付けに先立ち、非結合自由リガンドからのナノ粒子の清浄度は、図4に示すように、D2 Oにおける1H NMRによって監視された。 ナノ粒子の大きさ分布は、TEM(図5a,b)によって特徴付けられた。局所的な表面プラズモン共鳴吸収は、UV-Visスペクトル(図5c.......
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ディスカッション
このプロトコルは、まずMUSリガンドの合成を記述し、次に、親和性MUS:OT金ナノ粒子の合成および特性を説明する。塩分含有量を最小限に抑えてMUSを合成することで、ナノ粒子合成時のリガンド間のストイチオメーション比の信頼性が向上し、これは標的疎水性を有するMUS:OTナノ粒子の再現性合成の重要な要素である。内容 (図8)MUSおよびOTの一般的な溶媒としてのメタノールの使用は、エタノール中の粒子の合成と共に、MUS:OT金ナノ粒子の信頼性の高い合成を可能にする。ここで提示される特徴付けの方法は、その合成の結果を検証するためにナノ粒子に関する十分な情報を得るために必要な実験の最小限のリストを構成する。
このプロトコルには4つの重要なステップがあります:(i)第2段階で着色不純物を除去し、最終的に純粋なMUSの結晶化と共に、低塩含有量を有するMUSの合成。(ii) MUSとOTの間の検体比のチューニングと決定;(iii) ナノ粒子のワークアップ;(iv)ナノ粒子の特性化。
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開示事項
著者は何も開示していない。
謝辞
Z.P.G.とF.S.は、スイス国立科学財団、特にNCCRの「分子システム工学」に感謝しています。Z.L.とF.S.は、スイス国立科学財団部門II助成金の支援に感謝します。すべての著者は、実りある議論と原稿の校正のためにQuy Ongに感謝します。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 11-ブロモ-1-ウンデセン | Sigma Aldrich | 467642-25 ml | |
| 亜硫酸ナトリウム | Sigma Aldrich | S0505-250 g | |
| ベンジルトリエチル-臭化アンモニウム | Sigma Aldrich | 147125-25 g | |
| メタノール | VWR | BDH1135-2.5 LP | |
| DI 水 | ミリポア | ZRXQ003WW | 脱イオン水 |
| 1 L ラウンド底フラスコ | DURAN | 24 170 56 | |
| ジエチルエーテル | Sigma Aldrich | 1.00930 EMD ミリポア | |
| 攪拌バー | Sigma Aldrich | Z329207,Dow | |
| Corning 高真空グリース | Sigma Aldrich | Z273554 ALDRICH | |
| ろ過フラスコ | DURAN | 20 201 63 | |
| ろ過 Buchner 漏斗 | FisherSci | ||
| エタノール >99.8%、ACS、試薬 | VWR | 2081.321DP | |
| 二酸化重水素 | Sigma Aldrich | 151882 ALDRICH | |
| チオ酢酸 96% | Sigma Aldrich | T30805 ALDRICH | |
| カーボンブラック | Sigma Aldrich | 05105-1KG | |
| Celite | Sigma Aldrich | D3877 SIGMA-ALDRICH | ろ過媒体 |
| コンデンサー | Sigma Aldrich | Z531154 | |
| 塩酸、ACS 試薬 37% | Sigma Aldrich | 320331 SIGMA-ALDRICH | |
| 水酸化ナトリウム、BioXtra、ペレット (無水) | Sigma Aldrich | S8045 SIGMA-ALDRICH | |
| 遠心分離管 | VWR | 525-0155P | |
| 250 mL 丸底フラスコ | DURAN | 24 170 37 | |
| 500 mL 丸底フラスコ | DURAN | 24 170 46 | |
| 硝酸、fACS 試薬 70% | Sigma Aldrich | 438073 SIGMA-ALDRICH | |
| 金(III) 塩化物三水和物 >99.9% 微量金属ベース | Sigma Aldrich | 520918 ALDRICH | |
| 1-オクタンチオール >98.5% | Sigma Aldrich | 471836 | |
| 水素化ホウ素ナトリウム purum p.a.>96% | シグマ アルドリッチ | 71320 アルドリッチ | |
| 追加ファンネル | シグマ アルドリッチ | Z330655 シグマ | |
| ファンネル | デュラン | 21 351 46 | |
| 2V 折り畳み濾紙 | ワットマン | 1202-150 | |
| アミコンフィルター | メルク | UFC903024 | |
| ヨウ素、ACS試薬、>99.8%、固体 | シグマ アルドリッチ | 207772 シグマ・アルドリッチ | |
| 5 mm NMRチューブ、タイプ 5HP (高精度) | Armar | 32210.503 | 長さ 178 mm |
| メタノール-d4 99.8 atom%D | Armar | 16400.2035 | |
| TGA るつぼ | Thepro 9095-9270.45 | ||
| 400 メッシュ カーボン支持銅グリッド | 電子顕微鏡 科学 | CF400-Cu | |
| 石英キュベット | Hellma Analytics | 100*1-40 |
参考文献
- Verma, A., et al. Effect of surface properties on nanoparticle-cell interactions. Small. 6 (1), 12-21 (2010).
- Yeh, Y. -C., et al. Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology. Nanoscale. 4 (6....
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