Summary
Hemos sintetizado nanoestrellas en forma de estrella de oro con una mediada de plata de semillas método de crecimiento. El diámetro de la nanoestrellas oscila entre 200 y 300 nm y el número de consejos varían de 7 a 10. Las nanopartículas tienen una superficie amplia de plasmones modo de resonancia centrada en el infrarrojo cercano.
Abstract
Las propiedades físicas, químicas y ópticas de nano-escala de los coloides dependen de su composición material, tamaño y forma 5.1. Hay un gran interés en el uso de nano-coloides para la foto-ablación térmica, la administración de fármacos y muchas otras aplicaciones biomédicas 6. El oro se utiliza en particular debido a su baja toxicidad 7-9. Una propiedad de metal nano-coloides es que pueden tener una superficie fuerte resonancia de plasmones de 10. El pico del modo de resonancia de plasmones superficiales depende de la estructura y composición del metal de nano-partículas coloidales. Dado que el modo de resonancia de plasmones de superficie se estimula con la luz es necesario para que el pico de absorción en el infrarrojo cercano, donde la transmisividad tejido biológico es máxima 11, 12.
Se presenta un método para sintetizar en forma de estrella de oro coloidal, también conocido como nanopartículas en forma de estrella o 13-15 nanoestrellas 16. Este método se basa en quelución que contiene las semillas de plata que se utiliza como agente de nucleación para el crecimiento anisotrópico de los coloides de oro 17-22. Microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis del oro coloidal resultante mostró que el 70% de las nanoestructuras se nanoestrellas. El otro 30% de las partículas eran grupos amorfos de decahedra y romboides. El pico de absorción de la nanoestrellas se detectó que en el infrarrojo cercano (840 nm). Por lo tanto, nuestro método produce nanoestrellas oro adecuado para aplicaciones biomédicas, en particular para la foto-ablación térmica.
Protocol
1. Plata preparación de las semillas
- Prepare una solución madre de nitrato de plata (AgNO 3) mediante la adopción de una masa arbitraria y la mezcla con 10 ml de agua desionizada (DI). Calcular molaridad de la solución. Mantener la solución en un lugar oscuro para aislarlo de la luz.
- Añadir 14,7 mg de citrato de sodio tribásico (Na 3 C 6 H 5 O 7) a 10 mL de agua desionizada para obtener una solución 5 mM. Agitar el vial hasta que el polvo se disuelve.
- Añadir 15,1 mg de borohidruro de sodio (NaBH 4) a otro vial con 10 ml de agua desionizada para obtener una solución 40 mM. Cerrar el frasco inmediatamente. Agite suavemente la solución a mano, y colocarla en un vaso con hielo. Coloque el recipiente en el refrigerador y comenzar un contador de tiempo (t1 = 0). La solución recién hecha se utilizará en 15 minutos que es tiempo suficiente para que se enfríe.
- De la solución madre de nitrato de plata, 1,1), preparar 10 ml a 0,25 mM. Coloque un imán de agitación en el vial y strevolviendo de arte.
- Añadir 0,25 ml de la solución de citrato de sodio tribásico 1,2) a 1,4).
- En el instante t 1 = 15 min se retira la solución de borohidruro de sodio, 1,3), de la nevera. Con una pipeta tomar 0,4 ml de esta solución y agregarla a 1,5). Nota: Añadir la solución de un golpe único y rápido. El color se convertirá en amarillo. Agitar la solución durante 5 minutos.
- En el instante t 1 = 20 min agitando detener, eliminar el imán del vial y mantener el frasco en un lugar oscuro. No cierre el frasco.
- Mantener la solución en la oscuridad a temperatura ambiente durante al menos 2 horas antes de usar. Es preferible utilizar las semillas dentro de una semana de preparación.
2. El crecimiento de preparación de la solución
- Prepare 80 mM de ácido ascórbico (C 6 H 8 O 6) mediante la adición de 140 mg a 10 mL de agua desionizada.
- Prepare 10 ml de una solución concentrada de cloruro de oro (HAuCl 4). Calcular la molaridad de la solución. Mantenga la solucin aislada de la luz.
- Prepare 20 ml de 50 mM de bromuro (CTAB - C 19 H 42 BRN) mediante la adición de 364 mg a un vial con 20 ml de agua desionizada. Inmediatamente coloque un imán de agitación en el vial y empezar a agitar en un plato caliente a 30 ° C. Después de polvo CTAB se disuelva por completo y la solución se vuelve transparente a su vez el calentador de la placa, pero seguir revolviendo hasta el paso 2.7).
- Añadir la solución 1,1) a la solución de 2.3) para obtener una molaridad final de 4.9x10 mm -2. Iniciar un temporizador (t 2 = 0).
- En t 2 = 1 min agregar la solución de 2,2) a 2,4) para obtener una molaridad final de 0,25 mM.
- En t 2 = 2 min, añadir 0,1 ml de 2,1) a 2,5). La solución se volverá de color.
- En t 2 = 2 min 20 seg añadir 0,05 ml de 1,8) (semillas de plata) a 2,6). Agitar la suspensión durante 15 minutos. La suspensión inicial se vuelve azul y marrón entonces.
- En t 2 = 17 min agitando detener, eliminar el mAgNet y mantener la suspensión a temperatura ambiente durante 24 horas.
3. Separar el oro de nanoestrellas CTAB para la imagen, la caracterización o la experimentación
Nota: CTAB puede cristalizar a temperatura ambiente. Para disolver los cristales de calor hasta el coloide de oro a 30 ° C o sumergir el frasco en caliente el agua del grifo hasta que los cristales se disuelven.
- Sonicar la suspensión durante 2 minutos.
- Centrifugar la suspensión durante 5 minutos a 730 RCF. Nanoestrellas se acumulan en la pared del tubo.
- Eliminar la mayor cantidad de la suspensión con una pipeta con cuidado de no quitar el nanoestrellas.
- Añadir agua desionizada al tubo y sonicar durante 2 min.
- Centrifugar la suspensión durante 3 minutos a 460 RCF. La suspensión contiene menos CTAB, la fuerza centrífuga es menor por lo tanto, es necesario separar el nanoestrellas.
- Repita los pasos 3.3) y 3.4).
- Añadir agua desionizada a la suspensión y centrifugar durante 3 minutos a 380 RCF.
- REPITE t pasos 3.3) y 3.4). El nanoestrellas están listos para imágenes, la espectroscopia o la experimentación.
4. Los resultados representativos:
La figura 1 muestra el microscopio electrónico de transmisión (TEM) imágenes de las semillas de plata imágenes utilizando un JEOL 2010-F TEM. Las semillas tienen una forma esférica y un tamaño medio de 15 nm. Nanoestrellas oro son imágenes utilizando un Hitachi S-5500 en el microscopio electrónico de barrido (SEM) de modo. La Figura 2 muestra el aumento de los aumentos nanoestrellas sintetizado con nuestro método. Partículas en forma de estrella son aproximadamente el 70% de todas las partículas en el coloide. No formaron las estrellas aparecen como grupos amorfos de decahedra y romboides (no mostrado). La Figura 3 muestra varias nanoestrellas oro individual. El tamaño de los rangos de nanoestrellas de 200 nm a 300 nm y el número de consejos varían de 7 a 10. Si las nanopartículas de oro sintetizadas por este método se dejan en CTAB que conservan su forma por lo menos un mes después de la síntesis.
e_content "> Se midieron los espectros de absorción de las semillas de plata y nanoestrellas utilizando un Cary-14 Olis espectrofotómetro. El pico de absorción de las semillas fue de 400 nm, mientras que el pico de absorción de la nanoestrellas fue de entre 800 nm y 850 nm (Figura 4 ).
Figura 1. Transmisión de imágenes de microscopio electrónico de las semillas de plata.
Figura 2. Digitalización de imágenes de microscopio electrónico de nanoestrellas oro.
Figura 3. Digitalización de imágenes de microscopio electrónico de nanoestrellas oro individual.
Figura 4. Espectros de absorción normalizado de las semillas de plata (línea discontinua) y el oronanoestrellas (línea continua).
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Discussion
En este trabajo hemos presentado un método para sintetizar nanoestrellas oro con semillas de plata. Se encontró que las semillas de plata resultó en un rendimiento del 70% de la producción de nanoestrellas. El nanoestrellas tienen un pico cerca de absorción de infrarrojos, lo que corresponde a su modo de resonancia de plasmones superficiales, centrada entre 800 nm y 850 nm 7, 23. Estas propiedades permiten a nuestros nanoestrellas propiedades de oro para ser de utilidad para aplicaciones biomédicas 24-26, tales como foto-ablación térmica.
Una gran diferencia entre el método explicado aquí y otros métodos es el uso de semillas de plata en lugar de oro. La utilización de semillas de plata en los resultados nanoestrellas de oro con más consejos y núcleos más pequeños. Una comparación directa de las producciones de rendimiento entre los diferentes protocolos de producción es difícil, ya que hay muchos métodos diferentes de nano-coloide de síntesis. Sin embargo, en comparación con los métodos que utilizan las semillas similares mediada por la síntesis de 27, que alcanzan un rendimiento de 40% - 50%
Hay algunos puntos importantes que deben tenerse en cuenta durante la síntesis de NANOSTAR. En la preparación de la solución de las semillas, citrato de sodio se utiliza como un agente de recubrimiento y borohidruro de sodio se utiliza como agente reductor. El borohidruro de sodio es inestable, tanto en soluciones acuosas concentradas y diluidas, por lo que es importante para preparar la nueva cada vez y utilizarlo en una hora. Además, la reacción depende de la temperatura por lo tanto, la solución debe ser fría (paso 1.6). Una vez que la solución está lista la semilla es importante para permitir que el hidrógeno para escapar, por lo que hacemos hincapié en que el contenedor no debeestar cerrada (paso 1.7). La solución crecimiento proceso de preparación también es sensible al tiempo. Por ejemplo, si los compuestos de los pasos 2,5) a 2,7) se mezclan a un ritmo diferente de los tipos descritos en el método, las partículas resultantes podrían ser esferas en lugar de estrellas.
Nos gustaría aclarar los efectos de algunas medidas importantes. En la solución de oro se reduce el crecimiento mediante la adición de ácido ascórbico, que es seguida por su deposición en las semillas de plata. El nitrato de plata se utiliza para proporcionar iones de plata que jugar un rol catalizador en el proceso de crecimiento de oro NANOSTAR. CTAB se cree que es responsable del crecimiento anisotrópico de oro en la superficie de las semillas de plata a través de un mecanismo de fijación orientado 29, donde los cristales de oro se adhieren a las semillas de plata obligada por las moléculas de adsorbato. El proceso de crecimiento anisotrópico es lento, que se supone que es causada por una condición de desequilibrio termodinámico conocido como el régimen controlado cinéticamente 30.
31, 32. La implementación exitosa de estas aplicaciones depende de la comprensión de la química, física y las propiedades ópticas de nano-escala de los coloides y también en el desarrollo de procedimientos reproducibles de sintetizarlos. Hay una necesidad de controlar no sólo el tamaño sino también la forma de nanoestructuras, porque hay una creciente evidencia de que la forma particular de un nano-coloide determina su interacción con los sistemas biológicos 33. Nuestro trabajo avanza el uso de la nanotecnología en aplicaciones biomédicas, proporcionando un método para producir altos rendimientos de nanoestrellas con una resonancia de plasmones de superficie en el infrarrojo cercano.
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Disclosures
No hay conflictos de interés declarado.
Acknowledgments
Esta investigación fue apoyada por las asociaciones para la Fundación Nacional de Ciencias para la Investigación y Educación en Materiales (PREM) Donación No. DMR-0934218. Que también fue apoyada por número de premios 2G12RR013646-11 del Centro Nacional para Recursos de Investigación. El contenido es responsabilidad exclusiva de sus autores y no representa necesariamente la postura oficial del Centro Nacional para Recursos de Investigación o de los Institutos Nacionales de Salud.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sodium citrate tribasic dehydrate | Sigma-Aldrich | S4641 | 99.0 % |
| Silver nitrate | Aldrich | 204390 | 99.9999 % |
| Sodium borohydride | Aldrich | 213462 | 99 % |
| L-Ascorbic acid | Sigma-Aldrich | 255564 | 99+ % |
| Gold chloride trihydrate | Aldrich | 520918 | 99.9+ % |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) | Sigma-Aldrich | H6269 | |
| JEOL 2010-F | JEOL | Transmission electron microscope | |
| Hitachi S-5500 | Hitachi | Used in scanning electron microscope mode | |
| Olis Cary-14 spectrophotometer | Olis | Spectrophotometer |
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