액체에서의 펄스 레이저 어블 레이션에 의한 금속 나노 입자의 제조 : 나노 입자의 항균성 연구를위한 도구

요약

구리 및은과 같은 금속의 항균 특성은 수세기 동안 인정되어왔다. 이 프로토콜은 액체의 펄스 레이저 절제 (pulsed laser ablation)를 기술하며,이 나노 입자의 특성을 미세 조정하여 항균 효과를 최적화 할 수있는 금속 나노 입자를 합성하는 방법입니다.

초록

다제 내성 세균의 출현은 전 세계적으로 임상 적으로 우려되고 있으며, 일부 사람들은 '항생제 전 처치'시대로의 복귀를 예상하고 있습니다. 새로운 소분자 항균제를 확인하려는 노력 외에도, 항균 특성으로 인해 의료 기기, 상처 드레싱 및 소비자 패키징 용 코팅제로 금속 나노 입자를 사용하는 데 큰 관심이있었습니다. 나노 입자 합성에 사용할 수있는 다양한 방법은 항균 효과에 영향을 줄 수있는 광범위한 화학적 및 물리적 특성을 나타냅니다. 이 원고는 나노 입자를 만들기위한 액체의 펄스 레이저 절제 (PLAL) 방법을 설명합니다. 이 접근법은 조사 후 방법과 계면 활성제 또는 체적 제외 물의 첨가를 사용하여 나노 입자 크기, 조성 및 안정성을 미세 조정할 수있게합니다. 입자 크기와 조성을 조절함으로써, 금속 nanopa의 물리적 및 화학적 특성의 넓은 범위항균 효과에 기여할 수있는 항생제가 개발 될 수 있으므로 항균제 개발을위한 새로운 길을 열 수 있습니다.

서론

Nanoparticles (NPs)는 일반적으로 길이가 100nm 미만인 하나 이상의 치수를 갖는 입자로 정의됩니다. 전통적인 화학적 NP 합성 방법은 전형적으로 보로 하이드 라이드 및 히드라진과 같은 유해한 환원제를 필요로합니다. 대조적으로, 액체 매질 (액체의 펄스 레이저 절삭 - PLAL)에 잠긴 고체 금속 표적의 레이저 절삭은 녹색 화학 원리 1,2의 모든 12 개를 충족시키는 NP 합성을위한 환경 친화적 인 경로를 제공합니다. PLAL에서, 잠긴 금속 표적은 반복 된 레이저 펄스에 의해 조사된다. 레이저가 타겟을 제거하면, 원자 클러스터 및 증기의 조밀 한 기둥이 NP가 신속하게 합체되는 액체 매질로 방출된다. PLAL에 의해 생성 된 NP는 수성 매질에 미세하게 분산되고, NP의 크기, 다 분산도 및 조성은 수성 제거 액체 및 레이저 파를 변화시킴으로써 용이하게 제어 될 수있다ameters ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6} ....

프로토콜

1. 나노초 레이저 집중 및 Fluence 측정

1. 50 ML 유리 비커 안에 자기 교반 막대와 다공성 절제 단계를 배치하여 절제 장치를 조립.
   참고 : 절삭 단계는 직경 0.65cm의 구멍 10 개와 직경 1cm의 구멍 5 개가있는 3.81cm 직경의 1.6mm 두께의 스테인리스 강 플랫폼과 그림 1 에 나와 있는 패턴으로 뚫린 직경 0.50cm의 구멍으로 구성됩니다. 이 구멍의 목적은 액체가 표적을 가로 질러 움직 이도록하여 입자가 표적 바로 위에 축적되지 않도록하는 것입니다. 불충분 한 혼합은 레이저와 이미 형성된 입자 사이의 유해한 상호 작용을 일으킨다. 또한 3 개의 # 29 (8-32) 탭 구멍이 플랫폼 주변을 감싸고 플랫폼을 들어 올리고 자석 교반 막대를위한 공간을 제공하는 다리 역할을하는 고정 나사를 수용합니다 ( 그림 1A ).
   1. 비커를 자성체에 놓는다.플레이트를 흔들고 제거 플레이트를 xy-translation 스테이지에 놓아 제거 중 타겟을 움직일 수있게합니다 ( 그림 1A ).

결과

실버 타겟을 사용하여 위에서 설명한 레이저 매개 변수와 절제 액에서 60 mM SDS를 사용하면은 NP가 SPR에서 특징적인 UV-VIS 흡광도로 생성됩니다 ( 그림 2A ). TEM과 DLS 측정은 조사 후 약 25 nm의 평균 NP 직경을 나타냅니다 ( 그림 2B ). 30 분 동안은 표적을 제거하면 일반적으로 200 μg / mL의 NP 농도가 산출됩니다. 은 NPs의 항균 독성을 평가할 때, 15 μg / mL는 대장균의 성장을 강력하게 억제합니다 ( 그림 3 ).

토론

NP의 재현성있는 항균 효과는 비슷한 크기와 농도의 NP를 지속적으로 생산해야한다. 따라서 플루 언스 (fluence), 파장 및 펄스 지속 시간 등의 레이저 매개 변수를 표준화하는 것이 중요합니다. 동적 광 산란은 NP 크기를 추정하기위한 쉽고 신속한 방법이지만, 크기 분포의 정확한 정량화는 TEM에 의한 직접 측정이 필요합니다. 각 레이저 빔은 모드 프로파일 및 발산 측면에서 뚜렷한 특성을 가지므로 목표에 대해 최적의 플루 언스 및 액체 높이를 산출하는 경험적 프로세스를 사용하는 것이 중요합니다. 나노 입자의 크기는 사후 조사로 조정할 수 있기 때문에 입자 생성 효율은 목표 질량 손실 및 광학 밀도 측정을 통해 최적화 될 수 있습니다.

종래의 화학 합성 방법과는 달리, 액체에서의 레이저 연마는 순수 또는 계면 활성제 졸 중 어느 하나에서 나노 입자를 제조하는 이점이있다 ution. 배양 물을 오염시키고 간섭 물로서 작용하는 전구체 화합물이 없다. 연구자들은 단기.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
나노초 Nd:YAG 레이저	Ekspla	NL303
전동 xy 스캐닝 스테이지	Standa	8MTF
UV-VIS 분광 광도계	Agilent	Cary 60
동적 광 산란 장치	Malvern	Zetasizer ZS 90
Microbalance	Maktek	TM 400
투과 전자 현미경	Zeiss	EM 902
은박 타겟	Alfa Aesar	12127
250mm 초점 거리 렌즈	Edmund Optics	69-624
구리 TEM 그리드	Pacific Grid-Tech	Cu-400LD	레이시/박막 코팅 그리드
E. coli MG1655	ATCC	47076
Bacto 트립톤	BD Biosciences
효모 추출물	BD Biosciences	212750
염화나트륨	Fisher Scientific	BP3581
Bacto 한천	BD Biosciences	214010
도데실황산나트륨	Fisher Scientific	BP166-100
폴리비닐피롤리돈	Fisher Scientific	BP431-100
스테인레스 스틸 디스크 (절제 단계 용)	Metal Remnants, Inc.	N/A	1.5인치 직경, 16
비커	Fisher Scientific	02-540G
마그네틱 교반 바	Fisher Scientific	14-513-57
마그네틱 교반 플레이트	Fisher Scientific	11-100-49SH
레이저 에너지 및 파워 미터	코히런트	1098579
카본 테이프	Shinto Chemitron Co., Ltd.	STR 테이프
초음파 처리 수조	Branson	1510
공기 압축기	GMC	Syclone 3010	건조 절제 대상 용
75mm 초점 거리 렌즈	Edmund Optics	34-096	사후 조사 용 초점 렌즈
영 큐벳	Precision Cells Inc	21UV40	50mm 광 경로 (사후 조사 용)
Kanamycin	Fisher Scientific	BP906-5
광학 현미경	Nikon	50i	이 현미경은 절제 단계에서 레이저의 초점을 맞추는 데 사용됩니다. 이 특정 모델은 더 이상 사용할 수 없지만 4X 대물렌즈가 있는 모든 광학 현미경은 사용할 수 있습니다.
CCD 카메라	AmScope	MT5000-CCD
마이크로미터 슬라이드	테드 펠라	2280-70

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