Ultrafiltração de fluxo tangencial: um método "verde" para a seleção do tamanho e concentração de nanopartículas de prata coloidal

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar a viabilidade do método de ultrafiltração de fluxo tangencial para volumes maiores de nanopartículas coloidais e volumes menores de Tate. Primeiro sintetize quatro litros de nanopartículas de prata coloidal de cretina. Verifique a qualidade do colóide determinando a ressonância do plasma de superfície usando absorção UV, telemetria espectrofó.

Em seguida, use fluxo tangencial, ultrafiltração para dimensionar, selecionar e concentrar esse colóide em quatro mililitros de água. Em seguida, com espectroscopia de emissão óptica de plasma indutivamente acoplado, quantifique a quantidade de prata no colóide original e as amostras representativas do processo de ultrafiltração. Em última análise, microscopia eletrônica de transmissão em conjunto com o processamento de imagem.

No Image J, o software é usado para mostrar a distribuição de tamanho das nanopartículas de prata no colóide original e a ultrafiltração final. Tate Indivíduos novos na quantificação de nanomateriais usando ICPOS precisarão aprender os procedimentos críticos de limpeza de vidraria para garantir que a vidraria esteja livre de qualquer contaminação por traço de metal. Também é importante o tempo necessário para digerir adequadamente as amostras coloidais e preparar os padrões de calibração I-C-P-O-E-S.

Ao contrário de outros métodos, como tamanho de ficação, solubilidade dependente, tamanho, cromatografia de exclusão, cristalização fracionada e eletroforese em gel, este método evita problemas como agregação, toxicidade da síntese, reagentes, revestimentos indesejados, alto custo e / ou ineficiência reduzida, Demonstrando a síntese das nanopartículas Colorado Suen e sua caracterização por optometria espectral sub social e ICPO Joshua Baker e Catherine Anders, estudantes de pesquisa do meu laboratório. Olá, sou o Dr. Woolley e realizarei a filtragem de fluxo tangencial e Jackie Cisco realizará a microscopia eletrônica meticulosamente limpa. Todos os artigos de vidro são descritos no texto anexo.

Usando água de autoclave resfriada a 10 graus Celsius, prepare 300 mililitros de uma solução de hidreto de broca de sódio de dois milimolares e 100 mililitros de uma solução de nitrato de prata de um milimolar. Agora adicione 300 mililitros da solução de hidrato de sódio a um frasco de reação Erlin Meyer de 500 mililitros contendo uma barra de agitação. Embrulhe o frasco com papel alumínio para evitar a oxidação da prata e mexa no gelo.

Para preparar uma bureta de 25 mililitros, enxágue com uma coluna completa de água ultrapura, seguida de um enxágue completo com nitrato de prata. Em seguida, embrulhe a bureta com papel alumínio e encha-a com solução de nitrato de prata. Em uma sala escura, adicione 50 mililitros de solução de nitrato de prata à solução de sódio ou hidreto.

Cubra a seção intermediária do aparelho com uma tenda de alumínio para minimizar a exposição à luz. Reabasteça o banho de gelo periodicamente durante esse tempo. Continue a mexer a solução coloidal sobre o gelo por mais 45 a 50 minutos.

A formação de nanopartículas de prata é sinalizada por uma mudança de cor de incolor para amarelo dourado, que é característico do plasma de superfície em ressonância máxima de nanopartículas de prata Refrigere o colóide resultante. Encha um veterinário Q descartável de um mililitro com colóide de Creighton e água ultrapura em uma proporção de um para 10 volumes. Para uma correção de linha de base em branco, encha outro Q Vet com água ultrapura.

Limpe a parte externa de ambos os veterinários Q com um lenço Kim. Defina o espectrofotômetro para o modo de absorbância de um mínimo Y de 0.5 negativo a um máximo Y de 1.0. Além disso, defina a janela de varredura X em 200 a 800 nanômetros e selecione uma taxa de varredura rápida com correção de linha de base.

Insira o Q vet cheio de água no instrumento e execute uma varredura de linha de base. Repita se necessário até que um controle de linha de base diferente de zero seja alcançado. Substitua o Q.Vet em branco pela amostra Q vet e inicie uma varredura absorvente para a coleta do espectro de absorção UV vis da amostra coloidal.

Conecte a tubulação de alimentação master flex 17 à bomba peristáltica conforme descrito no texto anexo, selecione a direção da bomba no sentido anti-horário usando o botão DIR e verifique se o botão de modo está em INT. Defina a taxa da bomba para menos de 300 mililitros por minuto. Em seguida, prepare o sistema criando um vácuo no circuito de filtragem.

Assim que o líquido estiver fluindo livremente pelo sistema, desligue a bomba e feche a porta na junção da tubulação e remova a braçadeira. Ligue a bomba novamente e monitore o circuito da tubulação quanto a vazamentos. Agora aumente a vazão da bomba de acordo com o tamanho da tubulação.

Continue a filtração até que o líquido na garrafa do reservatório esteja quase esgotado e desligue a bomba, diminua a taxa da bomba e colete o tato do circuito de filtração. O tato consiste em nanopartículas maiores que 50 nanômetros. Em seguida, colete o filtrado, que consiste em nanopartículas menores que 50 nanômetros.

O Tate pode ser seguro para análise posterior e o filtrado é usado na próxima etapa. Em seguida, selecione nanopartículas com menos de 20 nanômetros de diâmetro. Enxágue o tubo com ácido nítrico a 2% em água ultrapura.

Repita o processo de filtração com um filtro CROs de 100 kilodaltons. Colete o reten do circuito de filtragem. A amostra pode ser ainda mais concentrada usando o filtro micross menor de cem KD e a tubulação de tamanho menor 14 com as taxas de bomba mais baixas de 30 mil e 90 mil para as etapas de escorva e filtração.

Este método é projetado para quantificar a prata através das etapas de purificação da preparação de nanopartículas de prata. Use recipientes de polipropileno de baixa densidade para evitar a lixiviação de prata das amostras. Primeiro, digerir quimicamente as amostras com ácido nítrico concentrado.

Prepare também uma curva de calibração de prata usando oito padrões. Agora prossiga para os parâmetros do conjunto de instrumentos ICPOS do comprimento de onda da prata, da potência de radiofrequência, do fluxo de plasma, do fluxo auxiliar e da pressão do nebulizador. Ajuste também o instrumento para medir amostras em triplicado com um tempo de replicação de 10 segundos.

Use-o entre o tempo de estabilização de medição de 15 segundos e um atraso de captação da amostra de 30 segundos. Além disso, certifique-se de introduzir um método em branco entre cada amostra para reduzir a potencial contaminação cruzada. Agora, carregue as amostras e meça diluir a amostra de tato de 100 kilodalton com água ultrapura.

Agora deposite 20 microlitros do colóide original e o tato diluído de 100 kilodalton em grades de ouro revestidas com barra de 300 malhas. Coloque as grades para secar ao ar. Defina o potencial de aceleração do instrumento TEM: adicione a 70 quilovolts para visualizar as nanopartículas de prata, capture micrografias eletrônicas usando a câmera de alta resolução e salve como formato de arquivos de imagem marcados.

Nesta preparação de quatro litros de nanopartículas de cret e prata coloidal, o colóide final tinha uma cor amarela dourada característica. O espectro de absorção UV vis deste colóide tinha um pico típico de plasmina de superfície simétrica e nítida em 394 nanômetros. O espectro Raman do colóide de cretino original e o Tate final de 100 kilodalton apresentaram apenas três modos vibracionais.

O modo de flexão em 1.640 e os modos de alongamento simétrico e assimétrico da água. O fluxo tangencial de três etapas, processo de ultrafiltração para tamanho, seleção e concentração das nanopartículas de prata rendeu uma retenção final de 100 kilodalton, oito de quatro mililitros. A maioria dos subprodutos de síntese e reagentes em excesso foram eliminados através do solvente aquoso.

A quantidade de prata foi então determinada usando a curva de calibração I-C-P-O-E-S. Aqui, o rendimento real é muito próximo do rendimento teórico típico de 15,4 partes por milhão. Para a reação de cretina, a concentração extrema de nanopartículas de prata foi refletida por uma mudança dramática na cor de ouro e amarelo para o colóide original para marrom escuro para os 100 kilodaltons finais comeu as medições de I-C-P-O-E-S, confirmou as observações visuais e revelou uma concentração de prata para o tato final de 100 kilodalton.

Essas micrografias TEM do colóide de cretino original e do tato final de 100 kilodalton indicam que, em seu estado não agregado, as nanopartículas de prata aparecem como áreas redondas pretas em um fundo cinza mais claro. Esses histogramas de tamanho TEM foram construídos analisando aproximadamente 800 nanopartículas de prata para nanopartículas de prata creonte originais e os 100 kilodaltons finais comidos. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar a filtragem de fluxo tangencial para a concentração e seleção de tamanho de nanopartículas de prata.

Vários volumes podem ser concentrados com agregação mínima. Você também deve ter uma boa compreensão de como caracterizar as nanopartículas. Uma vez dominada, essa técnica pode ser executada em seis horas ou menos.

Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que as suspensões coloidais altamente concentradas terão uma vida útil limitada, mesmo sob refrigeração. Essa limitação pode ser gerenciada por meio de pesquisa, planejamento e preparação cuidadosos. Lembre-se, ao trabalhar com reagente de ácido nítrico quente durante a digestão química para ICPUS, a análise pode ser perigosa e as devidas precauções devem ser tomadas, como trabalhar no capô químico feminino ou usar seu equipamento de proteção adequado ao fazer este procedimento.