周囲条件下での金ナノ粒子の安定オリゴマークラスターのサイズ制御された合成のための簡単​​な方法

本手順の全体的な目的は、チオシアン酸ナトリウムを用いてクロロ金酸を還元し、高度に安定し、誘導体化が容易で、粒子径が厳密に制御された金ナノ粒子のオリゴマークラスターを合成することです。本日検討した粒子は、サイズが非常に精密に制御されているため興味深く、その結果、異なるサイズの粒子に対する膜の透過性を調べるために利用できます。生物学的溶液中で非常に安定していることは、この粒子の極めて有用な特性です。

本手法の主な利点は、ベンチトップ条件下で高品質な金オリゴクラスターの制御された合成が可能であること、また、標準的なラボ設備と限られた数の試薬で容易に実施できることです。テキストプロトコルに記載通りにすべての必要溶液を調製した後、撹拌しながら、59.5 millilitersの水が入った清潔な125 milliliterガラスボトルにBorax溶液を7 milliliters加えて、金オリゴクラスターのディレイタイム合成を開始します。次に、金塩化物の溶液を2.8 millilitersボトルに加えます。これにより、オリゴクラスターのサイズを決定するディレイタイムが開始されます。

待機期間の終了後、チオシアン酸ナトリウム溶液を700 µLボトルに加えます。オリゴクラスターの合成を完了させるため、そのまま一晩攪拌を続けます。本手順を行う際は、広口ディスペンサーを用いて、塩化金およびチオシアン酸ナトリウム溶液をすべての試薬に迅速に添加することが重要です。

追加成長させるには、10 mLの金オリゴクラスターと60 mLの水酸化金塩化物溶液を混合します。次に、激しく撹拌しながら900 µLのチオシアン酸ナトリウム溶液を加えます。反応が完了するまで、混合物を一晩撹拌します。

誘導体化を行う前に、粗オリゴクラスター 70 milliliters を 30 kilodalton 分画分子量カットオフ遠心フィルターに加え、3,000 times g で 15 分間遠心分離します。フィルターを反転させ、500 times g で 3 分間遠心分離して、リテンテートを回収します。その後、マイクロピペットを用いて回収量を測定します。

次に、回収したオリゴクラスターの容量の9分の1に相当する量のGSHを添加します。室温で最大10分間静置します。その後、誘導体化されたオリゴクラスターを50 mLのDulbecco'sリン酸緩衝生理食塩水で希釈し、反応を停止させます。

次に、誘導体化されたオリゴクラスターを30 kilodaltonの分画分子量を持つ遠心フィルターに適用し、3,000 ×gで15分間遠心分離します。最後に、フィルターを反転させ、500 ×gで3分間遠心分離してリテンテートを回収します。グルタチオン誘導体化オリゴクラスターは4 °Cで保存してください。

粗オリゴクラスターをゲル電気泳動で分析するために、それらをローディングバッファーと2:1の比率で混合します。次に、30 µLのオリゴクラスターをプレキャストポリアクリルアミドグラジエントゲルにロードします。Tris-グリシンバッファーを用いて、200 Vで26分間ゲルを泳動させます。

誘導体化されたオリゴクラスターのゲル電気泳動を行うには、まず水で1対3の割合で希釈します。次に、これらのクラスターをローディングバッファーで2対1の割合でさらに希釈します。このオリゴクラスター混合液を10 µL、プレキャストポリアクリルアミドグラジエントゲルにアプライし、Tris-グリシン緩衝液を用いて200 Vで26分間泳動させます。

透過電子顕微鏡で分析するために、濃縮オリゴクラスター20 µLを0.5 mLの水で洗浄し、分画分子量30 kDaの0.5 mL遠心フィルターにロードします。14,000 ×gで10分間遠心分離します。次に、チューブからろ液を取り除き、沈殿物を0.5 mLの水に再懸濁します。

洗浄をさらに2回繰り返し、その後、オリゴクラスターを水で500倍に希釈します。カーボンコーティングされたグリッドをグロー放電処理した後、0.6 µLのオリゴクラスターをグリッド上に滴下し、10分間自然乾燥させます。最後に、透過電子顕微鏡を用いて、加速電圧 80 kV、倍率 100,000倍でオリゴクラスターを観察します。

遅延時間法および追加法を用いて合成した金オリゴクラスターのサイズを、ゲル電気泳動により分析した。ゲルの2列目から4列目では、遅延時間が長くなるにつれてクラスターサイズが増大することが示された。5列目から8列目では、追加法で使用する水酸化金の量が増えるにつれて、クラスターのサイズも増大することが確認された。

透過型電子顕微鏡を用いて、オリゴクラスター粒子の直径を測定した。粒子を含む50 nanometer × 50 nanometerのグリッド領域の画像から測定を行い、直径を算出した。粒子径と遅延時間、および水酸化金の添加量との関係をグラフ化した。

これらのデータは、その後、各手順における粒子径の予測式に変換されました。金クラスターの作製方法は、すでにご存知かと思いますが、アルカリ溶液中での塩化金の水酸化に依存しています。したがって、水酸化が進むほど、金クラスターが生成される可能性は低くなります。

こちらの新しい書籍が私にとって特に興味深いのは、アルカリへの曝露時間の要素がクラスターのサイズ制御に利用できることに初めて気づかせてくれたからです。正しく行えば、3から70 nanometersのサイズの金コリドクラスターを1日足らずで合成することが可能です。得られたナノ粒子は生理学的緩衝液や血漿中で安定しているため、in-view実験に適しています。

ここで述べる金オリゴクラスターには、事前の誘導体化なしに濃縮できるというさらなる利点があり、これによりルート化剤をより少量で使用することが可能になります。