$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Hexanethiolate monolaag Beschermde Gold Clusters Synthesis
Hexanethiolate gefunctionaliseerde monolaag beschermde goud clusters (MPL) zijn gesynthetiseerd volgens een 02:01-een hexanethiol (C6) om goud molverhouding tot een gemiddelde structuur van Au 225 (C6) 75 te produceren. 4-9 Specifieke wijzigingen aan de Brust reactie, net als ligand type, specifiek thiol-to-goud ratio's, temperatuur, en de reactie van de levering tarief, of post-synthese behandelingen, kan 9-11 Opbrengst een brede waaier van mediterrane partnerlanden met variërende kern maten en functionele beschermende groepen, respectievelijk. 4 De MPC bij benadering ( gemiddeld) composities van mediterrane partnerlanden gefunctionaliseerd met verschillende alkaanthiol groepen kunnen worden bepaald door proton (een H) nucleaire magnetische resonantie (NMR)-analyse van jodium-ontbonden monsters.
- Los 1,1 g tetraoctylammonium bromide (TOABr) in 30 ml tolueen met de juiste zuurkast ventilatie.
- Los 0,38 g natriumboorhydride (NaBH 4) in ~ 20 ml van 18 MΩ ultrapurified water (tot H 2 O) en laat meer dan ijs chill voor minstens 30 minuten.
- Los 0,31 g waterstof tetrachloroaurate (HAuCl 4) in ~ 20 ml van UP H 2 O en kwantitatief de oplossing mengsel naar de TOABr-tolueen-oplossing met behulp van een extra ~ 5 ml van UP H 2 O in om fase-transfer van de waterige goud oplossing voor de niet-waterige oplossing. Roer rigoureus terwijl de lichtjes afgedekt gedurende 30 minuten, zodat de burnt orange waterige en duidelijk niet-waterige fasen zijn goed mengen.
- Overdracht van zowel de heldere waterige en oranje niet-waterige fasen om een schei-trechter. Gooi de waterige (onderste) laag en decanteer de niet-waterige (top) laag in een schone fles.
- Voeg C6 in een verhouding van 2:1 met HAuCl 4 om de niet-waterige oplossing. Roer gedurende 30 minuten op een Au (I) polymeer, zoals gedetecteerd door een kleurverandering van roodachtig oranje tot een lichtgele, bijna kleurloze oplossing te vormen.
- Breng het reactiemengsel om een geïsoleerde ijsbad en chill tot 0 ° C gedurende ten minste 30 minuten onder roeren.
- Kwantitatief en snel toevoegen van de gekoelde NaBH4 oplossing om het reactiemengsel te Au (I) te reduceren tot een metallic goud in de aanwezigheid van thiolen, onmiddellijk de vorming van een dikke zwarte oplossing van mediterrane partnerlanden na toevoeging. 'S nachts Roer reactie bij 0 ° C.
- Breng het reactiemengsel om een schei-trechter, gooi de waterige (onderste) laag in een beker van afval, en roterende het niet-waterige (top) tolueen laag verdampen tot bijna volledige droogte waardoor er een zware zwarte slib in de kolf.
- Neerslag van de mediterrane partnerlanden door het toevoegen van acetonitril en het mogelijk maakt om 's nachts zitten.
- Verzamel mediterrane partnerlanden door vacuümfiltratie met behulp van een glasfritten van gemiddelde porositeit met rubberen beslag en aan de zijkant-armige kolf met aspirator en spoelen met een ruime hoeveelheid acetonitril.
- Laat mediterrane partnerlanden aan de lucht drogen, wegen product, door transmissie elektronenmicroscopie (TEM) en NMR-analyse karakteriseren, en bewaar afgedekt voor toekomstig gebruik. Verkrijgen van TEM beelden door druppel-casting Mediterrane partnerlanden opgelost in tolueen op formvar / carbon support film op koper rooster (400 mesh) en het bedienen van de TEM-instrument bij 80-100 kV. De gemiddelde grootte van kern kan worden geschat met behulp van beeldanalyse-software zoals Image J (freeware).
2. Film Montage: dithiol-linked MPC Film Vergadering voor Protein monolaag Elektrochemie
De gouden ondergrond wordt eerst elektrochemisch schoongemaakt en bewerkt met een C6-SAM voor onder te dompelen in wisselende oplossingen van dithiol het koppelen van moleculen en C6 gewijzigd mediterrane partnerlanden te maken van een "dip cyclus," dat is meerdere malen herhaald om uiteindelijk vormen een dithiol-linked MPC film montage . Zoals beschreven in eerdere studies, 2 de oorspronkelijke plasmide voor de Pseudomonas aeruginosa azurine (AZ) eiwit werd genadiglijk gegeven door Dr Corey Wilson van Rice University en AZ werd als een gezuiverd en gevriesdroogd poeder door de Universiteit van Richmond professor, dr. Jonathan Dattelbaum, die vervolgens werd rehydrateren met 4,4 mM kaliumfosfaatbuffer (KPB, pH = 7,0, μ = 10 mm) om een 5-10 uM oplossing te creëren als geverifieerd door ultraviolet zichtbaar (UV-Vis) analyse.
- Monteer de elektrochemische (echem) sandwich-cel in de volgende volgorde van beneden naar boven: in de eerste Lucite retainer plaat, goud substraat als een werkende elektrode, messing elektrisch contact met goud werkende elektrode, eerste rubberen pakking, Viton o-ring die de elektrode gebied definieert (0,32 cm 2), glas cellichaam, seconden rubberen pakking, en ten tweede Lucite houder plaat. De gehele cel wordt bijeengehouden door draadstangen en zorgvuldig aangescherpt vleugelmoeren. De cel is voorzien van een in de handel gekocht referentie-elektrode die een glazen vat huizen met 1 M KCl verzadigd, Ag / AgCl referentie-draad, en een Pt hulpelektrode draad.
- Elektrochemisch schoon ee gouden ondergrond door het uitvoeren van cyclische voltammetrie (CV) in de mogelijke windows 0,2 tot 0,9 V, 0,2 tot 1,2 V en 0,2 tot 1,35 V (ten opzichte van Ag / AgCl, KCl) op 100 mV / s in een oplossing van 0,1 MH 2 SO 4 en 0,01 M KCl.
- Meet de laadstroom van de gereinigde kaal goud substraat door het uitvoeren van CV op "standaard condities," met inbegrip van een potentiële venster 0,1 tot 0,4 V (ten opzichte van Ag / AgCl, KCl) gescand op 100 mV / s in KPB. Gooi een KPB en spoel achtereenvolgens met UP H 2 O, ethanol (EtOH), UP H 2 O, en EtOH.
- Expose de gereinigde goud substraat tot ~ 300 ul van 5 mM C6-oplossing in EtOH en laat een nacht zitten om een besteld C6 SAM vormen. Gooi C6-oplossing uit de cel en spoel achtereenvolgens met EtOH, UP H 2 O, EtOH, en UP H 2 O.
- Meet de laadstroom van de SAM bij standaard condities. Gooi KPB en spoel achtereenvolgens met UP H 2 O, EtOH, UP H 2 O, en EtOH. De laadstroom moet sterk worden verlaagd van die van de kale goud meting (stap 2.3) 1.
- Expose de SAM aangepast goud substraat aan ~ 300 ul van 5 mM 1,9-nonanedithiol (NDT) oplossing in EtOH en laat gedurende 1 uur te zitten interdisperse NDT het koppelen van moleculen binnen de C6 SAM. Gooi NDT-oplossing en spoel achtereenvolgens en grondig met EtOH, UP H 2 O, EtOH, UP H 2 O, en methyleenchloride (CH 2 Cl 2).
- Expose het goud substraat om een MPC oplossing van CH 2 Cl 2 (~ 1 mg / ml) met agitatie door het langzaam borrelen met N 2 gas voor 1 uur. Indien nodig, vervang verdampt MPC-oplossing met meer CH 2 Cl 2. Dit is de verankering MPC laag van de film montage. Gooi MPC-oplossing en weer achtereenvolgens spoelen met CH 2 Cl 2, UP H 2 O, en KPB.
- Meet de laadstroom van de MPC laag bij standaard condities. Gooi KPB en spoel achtereenvolgens met UP H 2 O en CH 2 Cl 2.
- Expose de gouden ondergrond tot ~ 300 ul van 5 mM NDT oplossing van CH 2 Cl 2 met agitatie door het langzaam borrelen met N 2 gas voor 20 minuten.
- Gooi NDT en goed naspoelen met CH 2 Cl 2. Herhaal de stappen 2,7 en 2,8 op de tweede MPC laag van de film montage storting.
- Om extra MPC lagen, stappen 2,9 en 2,10 borg worden herhaald. Met elke extra laag MPC een overeenkomstige verhoging van de laadstroom wordt waargenomen.
- Na de netwerk MPC film is compleet, spoelt de film aangepast substraat met KPB. AZ eiwit is geadsorbeerd op het MPC film montage door het injecteren van ~ 150 ul van ~ 50-10 uM AZ oplossing van KPB in de echem sandwich cel en het mogelijk maakt om te zitten afgedekt en gekoeld gedurende ten minste 1 uur.
- Verwijder de echem cel uit de koelkast en laat hem terug te keren naar de buurt van kamertemperatuur. Grondig spoelen met KPB, vul echem cel met KPB, en bel KPB met N 2 gas gedurende 10 minuten.
- Eiwit monolaag elektrochemische studies worden uitgevoerd als CV in het potentieel venster van -0,25 V tot 0,25 V (ten opzichte van Ag / AgCl, KCl) gescand op 100 mV / sec in KPB.
3. Film Montage: dithiol-linked MPC Film Vergadering voor optische tracking
Voorafgaand aan de groeiende MPC films voor optische evaluatie worden glasplaatje secties pre-gereinigd met Piranha-oplossing (LET 02:01 geconcentreerd H 2 SO 4 en H 2 O 2) en behandeld met (3-mercaptopropyl)-trimethoxysilaan (3-MPTMS ). 1-2 MPC films worden dan gemonteerd op deze gewijzigde glas dia's met behulp van de "dip cyclus"-techniek, zoals eerder hierboven beschreven.
- Spoel een 3-MPTMS gewijzigd glasplaatje met CH 2 Cl 2 en plaats deze in een MPC oplossing van CH 2 Cl 2 (~ 1 mg / ml) gedurende 1 uur tijdens het roeren op een shaker bij lage snelheid. Hiermee is de eerste MPC laag van de film montage door het verankeren van mediterrane partnerlanden aan de mercaptanen eindgroepen van het silaan. Spoel de dia met CH 2 Cl 2, en droog met N 2 gas. Neem een UV-Vis spectrum (van 400 tot 1000 nm) van de glijbaan, en spoel opnieuw met CH 2 Cl 2.
- Plaats de dia in een 5 mM NDT oplossing van CH 2 Cl 2 voor 1 uur, terwijl roeren op een shaker bij lage snelheid. Spoel de dia met CH 2 Cl 2.
- Plaats de dia in een MPC-oplossing gedurende 1 uur tijdens het roeren op een shaker bij lage snelheid. Hiermee is de tweede MPC-laag van de film montage. Spoel de dia met CH 2 Cl 2, droog met N 2 gas, en neem een UV-Vis spectrum (van 400 tot 1000 nm) van de dia. De absorptie over het spectrum moet worden steeds meer als extra MPC lagen worden geadsorbeerd aan de film montage.
- Om extra MPC lagen, st borgeps 3.2-3.3 worden herhaald.
4. Karakterisering van de monolaag Protected Gold Cluster Film vergaderingen door Cross Sectional Transmissie Elektronen Microscopie
TEM doorsneden worden bereid door re-embedding en face embedded films. 2, 12 Dit wordt gedaan door eerst het aanbrengen van een MPC film gemonteerd op een 3-MPTMS gewijzigd glasplaatje op een schone, standaard objectglaasjes met embedden 812 epoxyhars om te zorgen voor verbeterde handling tijdens de procedure hieronder. Wees voorzichtig met de toegepaste hitte hogere temperaturen zal de mediterrane partnerlanden ontleden in de film.
- Mix embedden 812 epoxyhars en laat indikken voor ten minste 12 uur.
- Vul een "00" Beem capsule met epoxy hars en omgekeerd op de top van de MPC-film monster (opgesteld in paragraaf 3). Plaats druk op de capsule, zodat een luchtbel stijgt naar de top van de capsule, het creëren van een afdichting tussen de epoxy hars en MPC film monster. Laat gedurende ten minste 18 uur polymeriseren bij 60 ° C en vervolgens de gemonteerde dia's afkoelen tot kamertemperatuur.
- Warmte dia's voor 20 seconden gemonteerd op een gegoten aluminium hete plaat bij 200 ° C om het verwijderen van het blok met aangehechte MPC en face film te vergemakkelijken.
- Snijd het monster met de film off van de Beem capsule blok met behulp van een juwelier zag.
- Opnieuw insluiten het verwijderde deel in een silicium vlakke vorm met de MPC film naar boven naar de binnenkant van het silicium goed. Goed Vul de silicium met epoxy hars op kamertemperatuur en laat gedurende ten minste 18 uur polymeriseren bij 60 ° C. Wordt het monster afgekoeld tot kamertemperatuur.
- Verkrijgen van dunne monster delen van 60-80 nm op een Leica UCT ultramicrotoom met behulp van een diamant mes loodrecht snijden secties naar de rand van het mes's.
- Plaats gesneden secties over formvar / carbon support film op koperen rooster (400 mesh) en neem TEM beelden van bereid dwarsdoorsneden van MPC film assemblages.
5. Representatieve resultaten:

Figuur 1 Dubbellaags laadstroom controle van de MPC film groei voor een totaal van 5 dompelen cycli (afwisselend de blootstelling aan MPC en NDT-oplossingen). Laadstroom verhoogd systematisch bij elke dompelen cyclus, het toevoegen van "lagen" van MPC naar de film (fig. 2). De cyclische voltammogrammen werden verzameld met behulp van een potentiële venster 0,1 tot 0,4 V (ten opzichte van Ag / AgCl, KCl) gescand op 100 mV / s in 4,4 mM kalium-fosfaat buffer (pH = 7,0, μ = 10 mm). Herdrukt met toestemming van ML Vargo, CP Gulka, JK Gerig, CM Manieri, JD Dattelbaum, CB Marks, NT Lawrence, ML Trawick, en MC Leopold, Langmuir 26 (1), 560-569. Copyright 2010 American Chemical Society.

Figuur 2 (a) Schematische weergave van AZ eiwit geadsorbeerd aan een dithiol-linked MPC film montage. (B) Typische cyclische voltammogram voor AZ geadsorbeerd aan MPC film montage verzameld met behulp van een potentiële venster -0,25 tot 0,25 V (ten opzichte van Ag / AgCl, KCl) op 100 mV / s gescand in 4,4 mM kalium-fosfaat buffer (pH = 7,0, μ = 10 mm).

Figuur 3 Representatieve UV-Vis spectrale controle van een dithiol-linked MPC film groei op een 3-MPTMS gewijzigd glasplaatje. Een dip cyclus bestaat uit een blootstelling van de glazen dia om NDT linker oplossing gevolgd een blootstelling aan MPC-oplossing. Elke volgende dip resulteert in een groei van de laagdikte en een gelijktijdige verhoging van absorptie. Naarmate het aantal dip cycli toeneemt, is het oppervlak plasmon band geleidelijk gedefinieerd op ~ 520 nm. Herdrukt met toestemming van ML Vargo, CP Gulka, JK Gerig, CM Manieri, JD Dattelbaum, CB Marks, NT Lawrence, ML Trawick, en MC Leopold, Langmuir 26 (1), 560-569. Copyright 2010 American Chemical Society.

Figuur 4 transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) doorsnede beeldanalyse van een dithiol-linked MPC film montage. Inzet: Typische TEM beeld van hexanethiolate gefunctionaliseerde mediterrane partnerlanden worden gebruikt in de film montage. TEM analyse bepaald een gemiddelde gouden kern diameter van de mediterrane partnerlanden te ~ 2 nm met behulp van Image J-analyse. Herdrukt met toestemming van ML Vargo, CP Gulka, JK Gerig, CM Manieri, JD Dattelbaum, CB Marks, NT Lawrence, ML Trawick, en MC Leopold, Langmuir 26 (1), 560-569. Copyright 2010 American Chemical Society.