Name: タンジェンシャルフロー限外濾過：コロイダルシルバーナノ粒子の大きさの選択と集中のための グリーンメソッド (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-10-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 47 s
Description: 学ぶタンジェンシャルフロー限外濾過によるコロイダル銀ナノ粒子のサイズ選択と濃縮法。4リットルから4ミリリットルへ濃縮し、凝集を最小限に抑えながら品質を保持するナノ材料調製技術です。

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エンジニアリングとリーダーコンソーシアムプログラムにおけるNUE全米科学財団からの資金調達は感謝して承諾されます。

<ol><li>The Project on Emerging Nanotechnologies. , Available from: 
		
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<li>Creighton, J. A., Blatchford, C. G., Albrecht, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma+resonance+enhancement+of+Raman+scattering+by+pyridine+adsorbed+on+silver+or+gold+sol+particles+of+size+comparable+to+the+excitation+wavelength%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Soc.+Faraday+Trans%22%5BJournal%5D)">Plasma resonance enhancement of Raman scattering by pyridine adsorbed on silver or gold sol particles of size comparable to the excitation wavelength.</a> J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2, 790-798 (1979).</li>
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<li>Sun, Y., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape-Controlled+Synthesis+of+Gold+and+Silver+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Shape-Controlled Synthesis of Gold and Silver Nanoparticles.</a> Science. 298, 2176-2179 (2002).</li>
<li>Han, X., Zhao, B., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-enhanced+Raman+scattering+for+protein+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+and+Bioanalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Surface-enhanced Raman scattering for protein detection.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 1719-1727 (2009).</li>
<li>Pavel, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-Free+SERS+Detection+of+Small+Proteins+Modified+to+Act+as+Bifunctional+Linkers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Label-Free SERS Detection of Small Proteins Modified to Act as Bifunctional Linkers.</a> J. Phys. Chem. C. 112, 4880-4883 (2008).</li>
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</ol>

特別な利害関係は宣言されません。

UV-Vis吸収分光光度法とコロイドAgNPsのラマン分光これはよくコロイドの吸収スペクトルにおける表面プラズモン共鳴ピークの数が増加AgNPsの対称として低下することが知られている。さらに、AgNP集約が広いまたは赤色シフトピークの出現につながる。25,26は 394 nmで、単一の鋭いと対称SPRピークの存在が適度な凝集や粒径分布の小さい、球状AgNPsの指標である。 限外ろ過前後コロイド試料の純度は、元クレイトンコロイドとH 2 Oに特徴のみ3振動モードを示した最後の100 kDの濃縮水のラマンスペクトルにより証明された有機不純物や大型ラマン断面の限外濾過の汚染物質に関連付けられたラマン信号がAgNPのすぐ近くを通って強化されるであろう表面（すなわち、いわゆる表面増強ラマン分光法（SERS）効果）。 限外コロイドAgNPsのICP-OESとTEM 以前に報告されたTFU手順<s...

<table border="1"><tr><td>硝酸銀（AgNO 3を ） </td><td>アクロスオーガニック株式会社</td><td> CAS：7761-88-8 </td><td></td></tr><tr><td>水素化ホウ素ナトリウム（NaBH 4） </td><td>アクロスオーガニック株式会社</td><td> CAS：16940-66-2 </td><td></td></tr><tr><td>硝酸（HNO 3、オプティマ） </td><td>フィッシャーサイエンティフィック株式会社</td><td> A467-1 </td><td> ICP分析のための微量金属グレード</td></tr><tr><td>万μgのml -1の標準銀、EnviroConcentrate </td><td>ウルトラ·サイエンティフィック</td><td> US-IAA-047 </td><td></td></tr><tr><td> KrosFloリサーチII Iタンジェンシャルフロー· ​​フィルトレーションシステム</td><td>スペクトラム·ラボラトリーズ</td><td> <a href="http://www.spectrumlabs.com/pshop/RequestPrice/index.html?LiFrom=%2Ffiltration%2FKR2SystemO.html;FrName=Research+IIi+System;Pn=SYR2-U20-01N;" target="_blank">SYR2-U20-01N</a> </td><td></td></tr><tr><td> 0.05μmのPS（0.5ミリメートル）460 cm 2と </td><td>スペクトラム·ラボラトリーズ</td><td> <a href="http://www.spectrumlabs.com/filtration/MidiKros.html?Pn=X30S-900-02N;" target="_blank">X30S-900-02N</a> </td><td></td></tr><tr><td>ミディ100kDのPS 200センチメートル2 </td><td>スペクトラム·ラボラトリーズ</td><td> X3-100S-901-02N </td><td></td></tr><tr><td> Micro100 kDのPSの20cm 2の </td><td>スペクトラム·ラボラトリーズ</td><td> X1AB-300-10N </td><td></td></tr><tr><td> MASTERFLEX C-FLEXチューブL / Sサイズ17 </td><td>コー​​ル - パーマー楽器株式会社</td><td> 06424から17 </td><td></td></tr><tr><td> MASTERFLEX C-FLEXチューブL / Sサイズ14 </td><td>コー​​ル - パーマー楽器株式会社</td><td> 06424から14 </td><td></td></tr><tr><td>ケアリー50 UV-VIS-NIR分光光度計</td><td>バリアン社</td><td></td><td></td></tr><tr><td> LabRam HR 800システム</td><td>ホリバ·ジョバンイボン社</td><td></td><td></td></tr><tr><td>バリアン710ES ICP-OES </td><td>バリアン社</td><td></td><td></td></tr></table> 表1に特異的な試薬や機器。

タンジェンシャルフロー限外濾過：コロイダルシルバーナノ粒子の大きさの選択と集中のための &quot;グリーン&quot;メソッド

Tangential Flow Ultrafiltration: A  &ldquo;Green&rdquo; Method for the Size Selection and Concentration of Colloidal Silver Nanoparticles

今日では、AgNPsは広範囲にその強力な抗菌特性に起因する消費者向け製品は、1水消毒、2治療薬、1、3、および生物医学装置4の製造で使用されています3月6日 、これらのナノ粒子のアプリケーションが強くAgNPサイズと凝集状態の影響を受けている。多くの課題は、制御された製造7、化学的に積極的なキャッピング/安定剤や有機溶剤などから解放された非機能性、均質AgNPsのサイズベースの分離4,8に存在しています。7月13日の制限がコスト高あるいは縮小、試薬の毒性から出てくるAgNP合成や分離方法（ 例えば 、遠心分離、サイズ依存溶解性、サイズ排除クロマトグラフィー、等）の効率。10,14-18これを克服するために、我々は最近、TFUは大きいサイズ、濃度の制御とを許可することを示したクレイトンAgNPs（300の凝集状態そのような超遠心分離などの従来の方法に比べ198.7μgのml -1）を15.3μgのml -1の mlのダウンに10ミリリットル19 TFUは、一般的にタンパク質、ウイルスと細胞の重量ベースの単離に用いた再循環方式です。20,21簡単に言うと、液体試料はkDの1,000〜10kDの範囲の細孔径を有する中空糸膜のシリーズを介して渡されます。大きい成分が（保持）は保持されながら、サンプルの小さな懸濁または溶解成分は、（ろ）溶媒と共に多孔関門を通過することになる。 TFUは、それがどちらの損害賠償をサンプルとして &quot;緑&quot;の方法であると考えたり、有毒な過剰な試薬および副産物を除去するために追加の溶媒が必要とすることができる。疎水性と親水性の両方のフィルターが利用可能であるさらに、TFUは、ナノ粒子の大規模な様々に適用してもよい。 本研究の2つの主要な目的は、1）説明するためにコロイドナノ粒子と濃縮水の小さいボリュームの大きいボリュームのためTFU方式の実現可能性を実証するために招待されたビデオの経験と2を通してTFUアプローチの実験的側面）。まず、unfuctionalized AgNPsは（4リットル、15.2μgのml -1）をNaBH 4でAgNO 3の還元によって十分に確立されたクレイトン法22,23を用いて合成した。 AgNP多分散性は、その後、2つの100-KD（200 cm 2で 、20 cm 2）のフィルタに続いて50nmを超えるAgNPsとAgNP-凝集物を除去し、50 nmフィルター（460 cm 2）を 、使用して3つのステップTFUを介して最小化されたAgNPsを集中させる。代表的なサンプルは、透過型電子顕微鏡、紫外可視吸光光度法、ラマン分光法、誘導結合プラズマ発光分光法を用いて特徴付けた。最終残留物は高度に濃縮された（4ミリリットル、8,539.9μgのml -1）をさらに集約し、均質な卑しいから成っていた直径1から20 nmのAgNPs。これは、約62％の銀濃度の収率に相当する。

タンジェンシャルフローろ過（TFU）はbiosamplesの重量ベースの分離のために使用される循環方式である。 TFUは、サイズ選択（1-20 nmの直径）に適応性の高い多分散銀ナノ粒子の大量（15.2μgのmlの4 Lを集中しました<sup&gt; -1</sup&gt; 8,539.9μgのmlの4ミリリットルにダウン<sup&gt; -1</sup&gt;）最小限の集合である。

今日、AgNP（銀ナノ粒子）は、...のため、消費者製品の製造、水消毒剤、治療薬、および生物医学的デバイスに広く利用されています。

この手順の全体的な目的は、より大量のコロイド状ナノ粒子および少量の下液（Tate）に対するタンジェンシャルフロー超ろ過法の実現可能性を実証することです。まず、4 Lのクエン酸コロイド銀ナノ粒子を合成します。次に、UV-vis吸収分光光度法を用いて表面プラズモン共鳴を測定し、コロイドの品質を確認します。次に、接線流超ろ過を用いて、このコロイドの分画、選択および4 mLの水への濃縮を行います。その後、誘導結合プラズマ発光分光法を用いて、元のコロイドおよび超ろ過プロセスの代表サンプルの銀含有量を定量します。最終的に、透過電子顕微鏡と画像処理を組み合わせて解析します。Image Jソフトウェアを用いて、元のコロイドおよび最終的な限外ろ過における銀ナノ粒子の粒度分布を示します。I-C-P-O-E-Sを用いたナノ材料の定量分析に不慣れな方は、ガラス器具に痕跡量の金属汚染がないことを確実にするために不可欠な、ガラス器具の洗浄手順を習得する必要があります。また、コロイド試料を適切に分解し、I-C-P-O-E-Sの検量線標準溶液を調製するために必要な時間も重要です。分画サイズ、溶解度依存的な分画、サイズ排除クロマトグラフィー、分画結晶化、ゲル電気泳動などの他の手法とは異なり、本手法では、凝集、合成試薬の毒性、不要なコーティング、高コスト、または効率の低下といった問題が回避されます。コロイド状金ナノ粒子の合成と、可視・紫外分光光度法およびICP-OESによる特性評価の実演は、私の研究室の研究学生であるAustin Williams、Joshua Baker、Catherine Andersが行います。私はDr. Woolleyで、タンジェンシャルフローろ過を担当し、Jackie Ciscoが電子顕微鏡観察を担当します。すべてのガラス器具は、付随するテキストに記載されている通り、細心の注意を払って洗浄してください。10°Cに冷却したオートクレーブ滅菌水を用いて、2 mMの水素化ホウ素ナトリウム溶液を300 mL、1 mMの硝酸銀溶液を100 mL調製します。次に、撹拌子を入れた500 mLのエルレンマイヤーカー反応フラスコに、水素化ホウ素ナトリウム溶液300 mLを加えます。銀の酸化を防ぐため、フラスコをアルミホイルで包み、氷上で撹拌します。25 mLのビュレットをプライミングするには、まず超純水で全量を満たして洗浄し、次に硝酸銀溶液を用いて全量を満たして洗浄します。その後、ビュレットをアルミホイルで巻き、硝酸銀溶液を満たします。暗室にて、ナトリウムまたはヒドリド溶液に硝酸銀溶液を50 mL加えます。光への曝露を最小限にするため、装置の中央部分をアルミホイルで覆います。この間、氷浴を定期的に補充してください。氷上でコロイド溶液をさらに45〜50分間撹拌し続けます。銀ナノ粒子の形成

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Research

JoVE Journal

Biology

生物学

このプロトコルは、水性の検出のための代替手順として、タンジェンシャルフロー中空糸限外ろ過試料濃度システムの使用と熱解離について説明します。...

水性を検出するタンジェンシャルフロー中空糸限外ろ過と熱解離のステップを使用し変更されたEPAメソッド1623<em&gt;クリプトスポリジウム</em&gt;と<em&gt;ジアルジア属。</em

このビデオは、特性評価研究に適した細胞外小胞の亜集団を分離するための密度勾配超遠心分離ベースの精製方法を示しています。...

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ヒトアデノウイルスのスパイクを使用して、少量の水サンプルの最適なウイルス濃度条件を特定するためのアプローチが開発されました。ここで説明する手法は、他のウイルスターゲットの濃度パラメータを特定するために使用され、大規模なウイルス濃度実験に適用されます。...

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三次元（3-D）印刷、マイクロ流体クロスフローろ過システムが示されているの設計および製造。システム性能をテストし、限外濾過及びナノ濾過（薄膜複合）膜の汚れを観察するために使用されます。...

限外濾過/ナノ濾過膜性能試験のための三次元プリントマイクロ流体クロスフローシステム

製造や化学汚染物質（ すなわち、農薬フェルバムと抗生物質アンピシリン）の検出のためのラマン分光（SERS）アッセイ強化フィルタベースの表面を実行するための手順が提示されています。...

化学汚染物質の迅速検出のためのラマン分光アッセイ強化フィルターベースの表面

&gt;jove_content&lt;ここで提示されている実験計画法は、植物抽出物中の分散粒子を凝集させる能力の観点から、さまざまな凝集剤の評価を可能にし、その結果、濁りと下流処理のコストを削減します。...

植物抽出物からの分散粒子の除去のための凝集剤の効率を評価するための手順

このプロトコルは、非結合粒子を効率的に枯渇してマイクロ/ナノ粒子操作された細胞を精製するために、慣性マイクロ流体ベースのバッファ交換戦略の使用を記載しています。...

干渉のないマイクロ/ナノ粒子の細胞工学のためのマイクロ流体緩衝液交換

ここに詳細なモジュラー マイクロ スクリーニング用コロイド状半導体ナノ結晶の合成の系統的な評価の操作およびアセンブリのプロトコルです。により、完全に調整可能なシステム、高効率スペクトル コレクションは間サンプリングの大量転送制御空間内の 4...

コロイド状半導体ナノ結晶の分類学的研究のためのモジュラー マイクロ流体技術

いくつかの水溶液中における放射性ヨウ素の迅速かつイオン選択性の淡水化のための効率的な方法は、金ナノ粒子を固定化したセルロース...

金ナノ粒子に埋め込まれた膜フィルターを用いた放射性ヨウ素アニオン選択性淡水化の効率的な方法

このプロトコルは、未知の金ナノ粒子サンプルのサイズを決定するためのUV-vis検出と組み合わせた非対称流動フロー分画の使用について説明する。...

懸濁液中の金ナノ粒子のサイズに対する非対称流量場流分画

細菌は、生理活性のある生体分子を運ぶナノメートルサイズの細胞外小胞(EV)を分泌します。EVの研究は、それらの生合成、微生物-微生物および宿主-微生物の相互作用および疾患における役割、ならびにそれらの潜在的な治療用途を理解することに焦点を当てています。EV研究の標準化を促進するために、さまざまな細菌からEVをスケーラブルに分離するためのワークフローが提示されます。...

大腸菌およびその他の細菌からの細胞外小胞のスケーラブルな単離および精製(英語)

学ぶタンジェンシャルフロー限外濾過によるコロイダル銀ナノ粒子のサイズ選択と濃縮法。4リットルから4ミリリットルへ濃縮し、凝集を最小限に抑えながら品質を保持するナノ材料調製技術です。

タンジェンシャルフロー限外濾過：コロイダルシルバーナノ粒子の大きさの選択と集中のための "グリーン"メソッド

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