Summary
Тангенциальный ультрафильтрации потока (ФПУ) является рециркуляция метод, используемый для веса на основе разделения биообъектов. TFU был адаптирован к размеру выберите (1-20 нм в диаметре) и очень сконцентрировать большое количество полидисперсных наночастиц серебра (4 л на 15,2 мкг мл
Protocol
1. Синтез коллоидных AgNPs
Механизм реакции для метода Крейтон (слегка измененный, недорогой) 22 описан очень подробно в поддержку информации ссылка Павел et.al вместе с нежелательный гидролиз побочных реакции NaBH 4 при комнатной температуре или выше 23.
- Очистите все посуды в течение 12-24 ч в 10% HNO 3 бане, затем в течение 4-12 ч в 1,25 М NaOH в 40% этаноле ванну, и, наконец, автоклав. Посуда должна быть тщательно промыть, как минимум, в пять раз с особо чистой воды (17 МОм или выше) после того, как кислота и основание шаги ванны.
- Подготовьте 300 мл 2 мМ раствор NaBH 4 и 100 мл 1 мМ AgNO 3 решения с использованием автоклавного вода охлаждается на 10 ° C. Более низкие температуры будут препятствовать побочные реакции NaBH 4.
- Добавить 300 мл 2 мМ раствор NaBH 4 в 500 мл коническую колбу продолжение реакцииaining мешалкой и обернуть колбу с алюминиевой фольгой, чтобы предотвратить окисление серебра. Поместите колбу в ледяной бане на магнитной мешалки и перемешать раствор при 325 оборотов в минуту в течение 10 мин.
- Премьер-бюретки 25 мл путем промывки с полным колонке сверхчистой воды. После грунтовки, заполните бюретку раствор AgNO 3 и обернуть алюминиевой фольгой.
- В темной комнате, добавить 50 мл 1 мМ раствор AgNO 3 со скоростью 1 капля сек -1 до NaBH 4 раствор при непрерывном перемешивании (рис. 1А). Крышка средней части аппарата с "фольгой палатки", чтобы минимизировать воздействия света во время AgNO 3 сложения. AgNO 3 того потребует 30-40 мин. Пополнять ледяной бане периодически.
- После того AgNO 3 завершена, пополнить ледяную баню и продолжают перемешивание коллоидного раствора для дополнительных 45-50 мин. Образование коллоидных AgNPs сигнализируется изменением цвета от бесцветногодо золотисто-желтые, которая характерна для поверхностного плазменного резонанса максимум AgNPs (рис. 1б).
- После завершения реакции, охладите коллоида. Коллоидное партии ССПС могут быть объединены через неделю, если коллоидные оставалась неизменной, т. е. коллоидный раствор не агрегируются и партия были охарактеризованы с помощью UV-Vis-абсорбционной спектрофотометрии и спектроскопии комбинационного рассеяния света для выявления возможных агрегации или загрязняющие вещества.
2. Характеристика Коллоидное AgNPs
Cary 50 UV-VIS-NIR спектрофотометр (Varian Inc) и LabRamHR 800 комбинационного системы (Horiba Jobin Ивон, Inc), оборудованных Olympus BX41 конфокальной микроскопии комбинационного, были использованы для определения характеристик ССПС. Cary WinUV программного обеспечения, LabSpec v.5 и Происхождение 8,0 программного обеспечения были использованы для сбора и анализа данных.
Примечание: параметры измерения должны быть оптимизированы лГ другими моделями приборов.
Определение поверхностного плазменного резонанса коллоидных AgNPs с помощью UV-VIS спектрофотометрии
- Заполнить 1 см 3 одноразовых кювет с Крейтон коллоидной и сверхчистой воде в соотношении 1:10 объеме. Заполнить еще на 1 см 3 кюветы с особо чистой воды для пустых коррекция базовой линии. Протрите снаружи, так кювет с Kimwipe.
- Установить спектрофотометр для поглощения режиме с минимальным Y от -0,5 до Y максимум 1,0. Установить X окна сканирования на 200-800 нм и выберите высокую скорость сканирования 4800 нм мин -1 с исходным коррекции.
- Вставьте кювету наполненную водой в прибор и запустить базового сканирования. Повторить, если необходимо, пока ненулевой базовый контроль достигается.
- Замените пустую кювету с образцом кювет и инициировать поглощения сканирования для сбора UV-Vis спектр поглощения коллоидных образцов (рис. 1С).
Чистоту Тест коллоидных AgNPs с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света
Из-за ограничений по времени видео-демонстрации (10-15 минут видео) и ограничение на объем текста протокола (не более 3 страниц), это экспериментальный раздел не будет видеопленку.
- Установите инструмент настройки параметров следующим образом: источник возбуждения (632,8 нм He-Ne), фильтра (без фильтра, мощность лазера на образец ~ 17 мВт), конфокальный отверстие (300 мкм), спектрометр (730 см -1), голографические решетки (600 рощи / мм), объектив (50x долгого рабочего цель расстояние воздуха), время экспозиции (30 с), и накопления циклов (5).
- Используйте чистую пипетку, чтобы заполнить 2 мл кварцевую кювету с коллоидной и аккуратно вставьте вилку. Используйте Kimwipe очистить отпечатки пальцев, пятна или коллоидной от поверхности кюветы. Значительно ниже, столик микроскопа. Выберите 50x объектив и поместить кювету на сцену.
- Фокус-лас-э пучка на ССПС коллоидной непосредственно под внутренней стенкой кюветы с помощью видео режим прибора и камеры Olympus. Выключите огни комнаты и приобретать спектра комбинационного рассеяния (рис. 1D).
3. Размер отбора и концентрации коллоидных AgNPs через тангенциальную ультрафильтрацию Flow (ФПУ)
KrosFlo II Исследование фильтрации системы (Spectrum Laboratories, Rancho Dominguez, Калифорния) был использован для ограничения ССПС полидисперсности и сосредоточить их (рис. 2). Три стадии процесса TFU были: (1) Размер отбора AgNPs и ССПС-агрегаты 50-нм в диаметре и больше использовании 50-нм MidiKros полисульфона модуль (460 см 2), 2) Размер отбора и концентрации AgNPs из 1-20 нм в диаметре использованием 100-кДа MidiKros фильтр (200 см 2) и (3) Дальнейшее сокращение объемов помощи 100-кДа MicroKros полисульфона фильтра (20 см 2) (рис. 3).
- Подключите размер 17 MasterFlex питания трубки к перистальтического насоса в соответствии с рисунком 2А. Y-соединение и соединение трубы будут необходимы для установки. Прикрепите трубки к 50-нм модулей MidiKros. Будьте уверены, чтобы обезопасить трубопровод для фильтрации использовании почтовый связей. Выбор труб размером 17 с использованием Размер кнопку.
- Выбор насоса против часовой стрелки направления использования DIR кнопку. Убедитесь, что кнопки РЕЖИМ на INT.
- Опустите насос скорости ниже 300 мл мин -1 до начала насоса. Насос ставка должна быть скорректирована в зависимости от размера используемой трубы. Она должна быть небольшой настройки, чтобы позволить оператору оперативно реагировать на возможные утечки, но достаточно большой, чтобы по-прежнему оказывать влияние грунтовки системы. Для того, чтобы создать вакуум, необходимых для рисования коллоидных из резервуара в трубы и фильтры, вырезать трубу, которая ведет от нижней части фильтра к верхней части Y-образном перекрестке в центре трубки.
- Как только жидкость течет свободно через трубу, отключить насос, присоединиться к сломанной части трубки с трубкой соединения и закрепить с молнией связей. Включите насос и продолжить фильтрацию.
- Проверьте трубки цепи на наличие утечек. Если утечки не обнаружено, устранить утечку, регулируя установку или повторно обеспечение с стяжку. Как только трубка системы герметичности, скорость насоса может быть увеличена до уровня не более 700 мл мин -1. Это значение скорости насоса должна быть оптимизирована в соответствии с размером трубы, чтобы избежать труб недостаточности. Продолжайте, пока фильтрации жидкости в резервуаре бутылка будет исчерпан почти ничего.
- После фильтрации является полным, сбор фильтрата, который содержит AgNPs из 50-нм в диаметре и маленькийЛер. Концентрат может быть сохранен для дальнейшего анализа в зависимости от конкретного приложения ССПС.
Шаг 2
- Промойте трубки с 2% HNO 3 и сверхчистой воды перед установкой 100-кДа MidiKros фильтрации с использованием тех же настройки, что и для 50-нм модулей.
- Повторите шаг 3,3 использовании 100-кДа MidiKros модуля.
- После фильтрации является полным, собирать содержимое трубки и фильтры (100-кДа ретентата). Объем должен быть примерно 50 мл.
Шаг 3
- Подключите размер 14 MasterFlex труб и 100-кДа MicroKros фильтр для перистальтического насоса в соответствии с рис 2B. Зафиксируйте все соединения с молнией связей. Выберите трубы размером 14 на насосе с помощью кнопки Размер и нижнего насоса скорость до 30 мл мин -1.
- Начало процесса фильтрации. Проверьте трубки цепи на наличие утечек. Если утечки не обнаружено, устранить утечку, регулируя нужнымTing или повторной обеспечения с стяжку.
- Как только трубка системы герметичности, скорость насоса может быть увеличена до уровня не более 90 мл мин -1. Продолжайте, пока фильтрации жидкости, оставшейся в резервуаре бутылка содержит минимальное количество концентрата.
- Остальное содержимое трубки и фильтры могут быть собраны в пласт бутылки, удалив трубка для кормления из бутылки, в то время как насос продолжает работать. Как только трубка и фильтр содержимого в резервуаре бутылки, насос может быть выключен.
4. Количественное Серебряный Сумма в коллоидной AgNPs с индуктивно связанной плазмой оптическая эмиссионная спектроскопия (ICP-OES)
Каждый коллоидных образец химически переваривается и количество серебра было количественно ICP-OES использованием спектрометра 710E (Varian Inc.) Линейной калибровочной кривой регрессии для серебра (рис. 4) была построена с использованием восемь серебряных стандартов (0, 3, 7, 10, 15, 25, 50 и 100 мкг L -1), которые были получены из 10000 мкг мл -1 серебряный стандарт для анализа следов металлов (Ultra Scientific).
- Химически переварить образцов с использованием HNO 3. Представитель образцы оригинальных коллоидной (шаг 1), 50-нм фильтрата (шаг 1), 100-кДа ретентата (шаг 2), и окончательная 100-кДа ретентата (шаг 3) (рис. 3).
- Образец должен быть разведен с 2%-ной HNO 3, используя следующие соотношения объема: 1:1000 для оригинального коллоид, 1:1000 для 50-нм фильтрата, 1:25,000 для первого 100-кДа ретентата, и 1:250000 для Окончательный 100-кДа ретентата. Для предотвращения выщелачивания серебра, все образцы должны храниться при низкой плотности полипропиленовых контейнеров.
- Установите ICP-OES инструмента следующие параметры: длина волны для Ag (328,068 нм), мощность (1,20 кВт), поток плазмы (15,0 л мин -1), вспомогательный поток (1,50 л мин -1), и распылитель давления (200 кПа ).
- Каждый SAmple должна измеряться в трех экземплярах с повторных время 10 с. Между измерения времени стабилизации 15 сек и 30 сек образца поглощение задержки должны быть использованы. Метод пустой должна быть введена между каждым образцом для снижения потенциального перекрестного загрязнения.
5. Размер распространения коллоидных AgNPs с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ)
Phillips EM 208S TEM был использован для визуализации коллоидных AgNPs. Электронные микрофотографии были получены с помощью высокого разрешения Gatan Bioscan камеру и проанализированы в программном обеспечении ImageJ 24.
- Развести 100-кДа ретентата образца с особо чистой воды (1:100 объему). Депозит 20 мкл исходной коллоидной и разбавленного 100-кДа ретентата (шаг 3) на 300-сетку формвар покрытые золотом сетей (Electron наук микроскопия). Разрешить сетей сушить в сушильном шкафу. Просмотр течение одного дня.
- Установить ускоряющий потенциал ТЕМ инструмента на 70 кВ для визуализации AgNPs. CApture электронной микроскопии (рис. 5), используя камеру с высоким разрешением и сохранить как помеченные файлы изображений формата (TIFF).
6. Представитель Результаты
Синтез и свойства коллоидных AgNPs
Четыре литра Крейтон коллоидных AgNPs были успешно синтезированы с использованием установки показан на рис 1А. Окончательный коллоидной имели характерный золотисто-желтый цвет (рис. 1б). 22, 23 UV-Vis спектр поглощения этой коллоидной был типичный острый, симметричный пик поверхностных плазмонов (SPR) при 394 нм (рис. 1С). Спектр комбинационного рассеяния оригинальный Крейтон коллоидной и окончательного 100-кДа ретентата представлены только три колебательных мод, а именно изгиб (1640 см -1) и симметричных и асимметричных валентных колебаний Н 2 О (3245 см -1 и 3390 см -1 , соответственно) (рис. 1D). </ P>
TFU коллоидных AgNPs
Установка TFU и схема 3-х ступенчатый процесс TFU изображены на рисунках 2 и 3, соответственно. На шаге 1, 50-нм фильтра (460 см 2) была использована для выбора размера и снять AgNPs и ССПС-агрегаты 50-нм в диаметре и более от первоначальной коллоидной (около 100 мл 50-нм ретентата). Этот шаг также сопровождалось небольшим снижением объема от 4 л оригинальных коллоидной вниз до 3,9 л 50-нм фильтрата. Нет шаг промывки или потока нарушения были использованы. Наибольший объем сокращения (например, удаление воды) был получен в шаге 2, когда 50-нм фильтрат затем проходит через 100-кДа фильтр (200 см 2). Полученную 100-кДа ретентата было общим объемом 50 мл. Большинство синтез побочных продуктов и избытка реагентов были устранены на данном этапе через воду растворитель (3,850 мл 100-кДа фильтрата). Кроме того, ССПС концентрация была достигнута Additиона третий шаг фильтрации сообщалось ранее процедуры. 19 В этом шаге 3, 100-кДа фильтр меньшую площадь поверхности (20 см 2) уменьшен на 100-кДа ретентата объем до 4,0 мл. TEM измерения покажут, что этот последний 100-кДа ретентата состоит в основном из скромного агрегированных AgNPs из 1-20 нм в диаметре.
ICP-OES и ТЕА коллоидных AgNPs
Линейной калибровочной кривой регрессии (рис. 4) для серебра была построена из восьми стандартов (0, 3, 7, 10, 15, 25, 50 и 100 мкг L -1). Количество серебра в каждом из четырех представителей коллоидных образцов определяли с ICP-OES калибровочной кривой путем экстраполяции: оригинальные коллоидной (15,2 промилле, 3А), 50-нм фильтрата (14,1 промилле, 3В), первые 100 - кД ретентата (683,1 частей на миллион, рис 3C) и окончательного 100-кДа ретентата (8,538.9 млн, рисунок 3D).Фактическая доходность в 15,2 промилле очень близко к типичной теоретический выход 15,4 промилле для реакции Крейтон. Высокая концентрация AgNPs (4 мл 8,538.9 млн) было отражено резкое изменение цвета от золотисто-желтого для оригинального коллоидной до темно-коричневого для окончательного 100-кДа ретентата (рис. 3, вставки из флакона фотографии). Качество фильтров было установлено, что решающее значение для процесса ФПУ, в частности к шагу 1. Окончательный ретентата концентрации варьировали от 3,390.1 млн до 9,333.3 млн в зависимости от состояния фильтров (активно используется против нового). Если поры мембраны стать угрозой, AgNPs, которые имеют диаметр меньше, чем 50-нм также будет сохранен и будет в дальнейшем уменьшить общую сумму AgNPs, собранные в фильтрате. Оптимизация процесса фильтрации, чтобы включить мониторинг давления и надлежащей очистки может увеличить срок службы фильтров.
Представитель Микрофотографии ПЭМ Оригинальный Крейтон коллоидной и окончательного 100-кДа ретентата (шаг 3) показаны на рис 5А и 5С, соответственно. В свою unaggregated государства, AgNPs отображаться в виде черных круглых области на светло серый фон. Около 800 AgNPs были определены в ПЭМ микрофотографии каждого из двух образцов и анализировали с помощью программы изображения J. Один частиц был определен полный и закрытый периметр. Значение область порог был установлен на уровне 1,0 нм 2 в соответствии с решением ПЭМ микрофотографии. ССПС графов и области данные были затем экспортированы в Microsoft Excel и ССПС диаметров были экстраполированы. Среднего диаметра ССПС в оригинальной коллоидной и окончательного 100-кДа ретентата были признаны 9,3 нм и 11,1 нм, соответственно. Диаметр измерений AgNPs затем были экспортированы в происхождении 8,0 программного обеспечения и TEM Гистограмма размеров был построен для каждого образца (рис. 5В и 5D).
1 "SRC =" / files/ftp_upload/4167/4167fig1.jpg "/>
Рисунок 1.) Синтез установки, б) Характерные цвета, C) UV-Vis спектра поглощения и D) спектр комбинационного рассеяния Крейтон коллоидных AgNPs.
Рисунок 2 TFU экспериментальной установки для) шаги 1 и 2. I) резервуар, содержащий коллоидное Крейтон AgNPs. II) Резервуар для сбора фильтрата. III) Y-образном перекрестке в трубку. IV) перистальтических насоса. . V) либо 50-нм или 100-кДа Midi Крос фильтр B) Шаг 3: I) резервуар, содержащий коллоидное Крейтон AgNPs. II) Резервуар для сбора фильтрата. III) 100-кДа Micro Крос фильтр.
Рисунок 3. Блок-схемы, изображающие процесс ФПУ. Сине-серым цветом отметить коллоидных суспензий AgNPs собрали для дальнейшего анализа. Флакон рhotographs показать) Оригинальное коллоидной партии, B) 50-нм фильтрата, собранного после обработки исходного коллоидной по 50-нм фильтра (460 см 2), C) Начиная с 100-кДа ретентата, полученной после уменьшения объема использования 100-кДа Midi Крос фильтр (200 см 2), и D) окончательное 100-кДа ретентата в результате уменьшения объема использования 100-кДа Micro Крос фильтр (20 см 2). 100-кДа фильтрат выглядит как вода.
Рисунок 4 ICP-OES линейной калибровки построена с использованием восемь серебряных стандартов. 0, 3, 7, 10, 15, 25, 50 и 100 мкг L -1.
Рисунок 5. ПЭМ микрофотографии) оригинал Крейтон AgNPs и C) Окончательный 100-кДа ретентата (масштаб бар100 нм). Гистограммы TEM размер построены на основе анализа около 800 AgNPs для B) оригинальные AgNPs Крейтон и D) окончательное 100-кДа ретентата. Вставка на рисунке 5б показывает расширенную 41-75 нм диапазоне размеров для целей сравнения. Нажмите, чтобы увеличить показатель .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
UV-Vis абсорбционной спектрофотометрии и спектроскопии комбинационного рассеяния коллоидных AgNPs
Хорошо известно, что число поверхностных плазмонов резонансных пиков в спектре поглощения коллоидных уменьшается с симметрией AgNPs увеличивается. Кроме того, ССПС агрегации приводит к появлению более широких или красное смещение пиков. 25,26 наличие одного, резкие и симметричные SPR пик при 394 нм свидетельствует о небольшом, сферические AgNPs умеренной агрегации и распределение по размерам.
Чистота коллоидных образцов до и после ультрафильтрации была продемонстрирована спектров комбинационного рассеяния оригинальный Крейтон коллоидной и окончательного 100-кДа ретентата, которые выставлены только три колебательных мод характерные для H 2 O. Комбинационного сигнала, связанного с органическими примесями или ультрафильтрации загрязнения больших комбинационного сечения будет повышена за счет непосредственной близости к ССПСповерхности (например, так называемая гигантского спектроскопии комбинационного рассеяния (ГКР) эффект).
ICP-OES и ПЭМ ультрафильтрованный Коллоидное AgNPs
Кроме того третьей, 100-кДа фильтрации шаг к ранее сообщалось TFU процедуры 19 способствовало успешному сокращению больший объем Крейтон коллоидных AgNPs (4L партия 15,2 промилле) в 1000 раз меньше объема ретентата (4 мл 8,538.9 млн). Это соответствует доходности TFU концентрацией около 62% с учетом суммы AgNPs и ССПС-агрегаты 50-нм в диаметре и больше, которые были удалены. Степень концентрации замечательна тем, что окончательное 100-кДа ретентата в основном состояла из AgNPs монодисперсных, которые были 1-20 нм в диаметре и свободно от избытка реагентов и побочных продуктов. Третья, 100-кДа стадии фильтрации улучшилась концентрация доходность от 45% от 20 до 62%. Дальнейшее совершенствование TFU в размере отбора и концентрации AgNPsмогут быть получены путем использования дополнительных мембран из полых волокон. Фильтры с размером пор в диапазоне от 1000 кДа до 10 кДа и площадь поверхности от 5,1 м 2 до 8 см 2 в настоящее время доступны как для гидрофобных и гидрофильных образцов. Буфер обмена также может быть выполнена в течение TFU, в зависимости от вниз по течению приложений. Когда уменьшение объема превышает 800-кратный (т.е., когда объем уменьшен с 4 л до менее чем 5 мл), наблюдается снижение в стабильность и срок годности коллоидной суспензии в связи с крайней степенью концентрации. Срок годности этих высококонцентрированным, unfunctionalized ССПС составляет около одной-двух недель при температуре 10 ° C. В то время как неудобно, это ограничение осуществляется посредством тщательного планирования исследований и подготовки. Это крайняя степень концентрации желаемое за текущие исследования nanotoxicity в различных концентрациях. Менее концентрированные партии AgNPs, как ожидается, имеют лучшую стабильность и длительный срок хранения.
(рис. 5А и 5С) показали увеличение частоты минимально агрегированных AgNPs в финале 100-кДа ретентата по сравнению с оригинальной коллоида. TEM гистограммы размере двух коллоидных проб (рис. 5В и 5D) также подтвердил, что полидисперсность Крейтон коллоидных AgNPs было ограничено через ФПУ. Дальнейшее ограничение полидисперсность может быть достигнуто за счет применения ряда фильтрующих мембран меньших размеров пор. Диаметры Крейтон AgNPs колебалась от 1 нм до 75 нм (рис. 5B и вставка показывает расширенную 41-75 нм, размер бункера), а AgNPs и / или ССПС-агрегатов 50 нм и более (0,9% от процентов Всего AgNPs) отсутствовали в TEM гистограммы размер конечного 100-кДа образца (рис. 5D). 100-кДа Ретентат состоит в основном из AgNPs, что было диаметром 1-20 нм, там был небольшой вклад (12,4%) из AgNPs в 21-40 размер ячеек. Рисунок 5В и 5D подтвердил, что тенденция распределения по размерам был сохранен для 100-кДа ретентата в процессе TFU за исключением 1-5 Диапазон размеров нм. Существовал заметное снижение частоты меньше AgNPs из 1-5 нм в диаметре для 100-кДа образца (с 33,2% до 21,3%), что связано с ССПС проход через мембранный фильтр в фильтрат. В результате, средний диаметр ССПС увеличилась с 9,3 нм для оригинального коллоидной до 11,1 нм для окончательного 100-кДа ретентата. Потому что около 800 AgNPs были проанализированы как для коллоидных образцов, снизилась частота меньше AgNPs в 1-5 нм (11,9%) и 6-10 нм (1,3%) размер колеблется сопровождается соответствующим увеличением частоты больше AgNPs В 11-25 нм, размер бункера (т.е. около 12,8% от исходной коллоидной к 100-кДа ретентата).
В заключение ФПУ оказалось эффективным, "зеленый" метод сиZE-отбора и концентрации коллоидных AgNPs с минимальным агрегации на разных уровнях громкости. Отказаться от использования химически агрессивных реагентов или органическими растворителями из синтеза ССПС (для лучшего размера, формы и агрегации контроля) может значительно уменьшить ССПС токсичности при одновременном повышении их терапевтический индекс. AgNPs ограниченной полидисперсности можете найти другие непосредственные промышленных и научных приложений в связи с их улучшенными каталитическими, 27 28 оптоэлектронные, 29 или ГКР на основе биодатчиков свойства. 9,19,30,3131 очень недавнее исследование Ландер и др. 32. Показали, что микро- и ультрафильтрации мембраны из пяти различных полимерных материалов (полисульфон, полиэфирсульфон, нейлон, ацетат целлюлозы и поливинилиденфторид) может быть успешно реализована для выбора размера функционализированных наночастиц. Эти АПЛ 2-10 нм в диаметре была Ag, Au и Ti 2 O ядрами и были функциональными органических полимерных покрытий, которые привели кположительный или отрицательный заряд поверхности. Оба ядра и поверхности функциональность НП были обнаружены играют важную роль в сохранении NP или проход через мембраны (0,2 нм до 0,22 мкм). Как и ожидалось, положительно заряженные наночастицы были полностью отклонены (> 99%) в отрицательно заряженные мембраны, которые были в 20 раз больше, чем размер пор NP диаметра. Из этих экспериментов, один узнает, что механизм взаимодействия должны быть тщательно рассмотрены в будущих исследованиях с функционализированных наночастиц.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Нет конфликта интересов объявлены.
Acknowledgments
Финансирование от Национального научного фонда через Нюрнберг в технике и программы ЛИДЕР консорциума с благодарностью.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Silver nitrate (AgNO3) | Acros Organics Inc. | CAS: 7761-88-8 | |
| Sodium borohydride (NaBH4) | Acros Organics Inc. | CAS: 16940-66-2 | |
| Nitric acid (HNO3, Optima) | Fisher Scientific Inc. | A467-1 | Trace metal grade for ICP analysis |
| 10,000 μg ml-1 silver standard, EnviroConcentrate | Ultra Scientific | US-IAA-047 | |
| KrosFlo Research IIi Tangential Flow Filtration System | Spectrum Laboratories Inc. | SYR2-U20-01N | |
| 0.05 μm PS (0.5 mm) 460 cm2 | Spectrum Laboratories Inc. | X30S-900-02N | |
| Midi 100 kD PS 200 cm2 | Spectrum Laboratories Inc. | X3-100S-901-02N | |
| Micro100 kD PS 20 cm2 | Spectrum Laboratories Inc. | X1AB-300-10N | |
| MasterFlex C-Flex tubing L/S Size 17 | Cole-Palmer Instrument Co. | 06424-17 | |
| MasterFlex C-Flex tubing L/S Size 14 | Cole-Palmer Instrument Co. | 06424-14 | |
| Cary 50 UV-VIS-NIR spectrophotometer | Varian Inc. | ||
| LabRam HR 800 system | Horiba Jobin Yvon Inc. | ||
| Varian 710ES ICP-–S | Varian Inc. | ||
Table 1. Specific reagents and equipment. |
|||
References
- The Project on Emerging Nanotechnologies. , Available from: http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft (2011).
- Savage, N., Diallo, M. S. Nanomaterials and Water Purification: Opportunities and Challenges. Journal of Nanoparticle Research. 7, 331-342 (2005).
- Jain, J. Silver Nanoparticles in Therapeutics: Development of an Antimicrobial Gel Formulation for Topical Use. Mol. Pharmaceutics. 6, 1388-1401 (2009).
- Dal Lago, V., Franca, dO., de, A. G., Kobarg, J., Borba Cardoso, M. Size-selective silver nanoparticles: future of biomedical devices with enhanced bactericidal properties. J. Mater. Chem. 21, 12267-12273 (2011).
- Panacek, A. Silver Colloid Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Their Antibacterial Activity. J. Phys. Chem. B. 110, 16248-16253 (2006).
- Elechiguerra, J. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. Journal of Nanobiotechnology. 3, 6 (2005).
- Jana, N. R., Sau, T. K., Pal, T. Growing Small Silver Particle as Redox Catalyst. J. Phys. Chem. B. 103, 115-121 (1999).
- Tolaymat, T. M. An evidence-based environmental perspective of manufactured silver nanoparticle in syntheses and applications: A systematic review and critical appraisal of peer-reviewed scientific papers. Sci. Total Environ. 408, 999-1006 (2010).
- Willets, K. Surface-enhanced Raman scattering (SERS) for probing internal cellular structure and dynamics. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 85-94 (2009).
- Novak, J. P., Nickerson, C., Franzen, S., Feldheim, D. L. Purification of Molecularly Bridged Metal Nanoparticle Arrays by Centrifugation and Size Exclusion Chromatography. Anal. Chem. 73, 5758-5761 (2001).
- Hossain, M. K., Kitahama, Y., Huang, G. G., Han, X., Ozaki, Y. Surface-enhanced Raman scattering: realization of localized surface plasmon resonance using unique substrates and methods. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 1747-1760 (2009).
- Henglein, A., Giersig, M. Formation of Colloidal Silver Nanoparticles: Capping Action of Citrate. J. Phys. Chem. B. 103, 9533-9539 (1999).
- Sapsford, K. E., Tyner, K. M., Dair, B. J., Deschamps, J. R., Medintz, I. L. Analyzing Nanomaterial Bioconjugates: A Review of Current and Emerging Purification and Characterization Techniques. Anal. Chem. 83, 4453-4488 (2011).
- Al-Somali, A., Krueger, K. M., Falkner, J. C., Colvin, V. L. Recycling Size Exclusion Chromatography for the Analysis and Separation of Nanocrystalline Gold. Anal. Chem. 76, 5903-5910 (2004).
- Hanauer, M., Pierrat, S., Zins, I., Lotz, A., Sonnichsen, C. Separation of Nanoparticles by Gel Electrophoresis According to Size and Shape. Nano Lett. 7, 2881-2885 (2007).
- Sweeney, S. F., Woehrle, G. H., Hutchison, J. E. Rapid Purification and Size Separation of Gold Nanoparticles via Diafiltration. J. Am. Chem. Soc. 128, 3190-3197 (2006).
- Clarke, N. Z., Waters, C., Johnson, K. A., Satherley, J., Schiffrin, D. J. Size-Dependent Solubility of Thiol-Derivatized Gold Nanoparticles in Supercritical Ethane. Langmuir. 17, 6048-6050 (2001).
- Schaaff, T. G. Isolation of Smaller Nanocrystal Au Molecules: Robust Quantum Effects in Optical Spectra. J Phys Chem B. 101, 7885-7891 (1997).
- Trefry, J. C. Size Selection and Concentration of Silver Nanoparticles by Tangential Flow Ultrafiltration for SERS-Based Biosensors. J. Am. Chem. Soc. 132, 10970-10972 (2010).
- Bhattacharjee, S., Bhattacharjee, C., Datta, S. Studies on the fractionation of & beta-lactoglobulin from casein whey using ultrafiltration and ion-exchange membrane chromatography. J. Membr. Sci. 275, 141-150 (2006).
- Eppler, A., Weigandt, M., Schulze, S., Hanefeld, A., Bunjes, H. Comparison of different protein concentration techniques within preformulation development. Int. J. Pharm. 421, 120-129 (2011).
- Creighton, J. A., Blatchford, C. G., Albrecht, M. G. Plasma resonance enhancement of Raman scattering by pyridine adsorbed on silver or gold sol particles of size comparable to the excitation wavelength. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2, 790-798 (1979).
- Pavel, I. E. Estimating the Analytical and Surface Enhancement Factors in Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS): A Novel Physical Chemistry and Nanotechnology Laboratory Experiment. J. Chem. Educ. , (2011).
- Rasband, W. S. ImageJ. , National Institutes of Health. Bethesda, Maryland, USA. Available from: http://imagej.nih.gov/ij (1997).
- Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. The Optical Properties of Metal Nanoparticles: The Influence of Size, Shape, and Dielectric Environment. J. Phys. Chem. B. 107, 668-677 (2003).
- Śileikaitċ, A., Prosyčevas, I., Puišo, J., Juraitis, A., Guobienċ, A. Analysis of Silver Nanoparticles Produced by Chemical Reduction of Silver Salt Solution. Mater. Sci. (Medziagotyra). 12, 287-291 (2006).
- Lewis, L. N. Chemical catalysis by colloids and clusters. Chem. Rev. 93, 2693-2730 (1993).
- Li, Y., Wu, Y., Ong, B. S. Facile Synthesis of Silver Nanoparticles Useful for Fabrication of High-Conductivity Elements for Printed Electronics. J. Am. Chem. Soc. 127, 3266-3267 (2005).
- Sun, Y., Xia, Y. Shape-Controlled Synthesis of Gold and Silver Nanoparticles. Science. 298, 2176-2179 (2002).
- Han, X., Zhao, B., Ozaki, Y. Surface-enhanced Raman scattering for protein detection. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 1719-1727 (2009).
- Pavel, I. Label-Free SERS Detection of Small Proteins Modified to Act as Bifunctional Linkers. J. Phys. Chem. C. 112, 4880-4883 (2008).
- Ladner, D. A., Steele, M., Weir, A., Hristovski, K., Westerhoff, P. Functionalized nanoparticle interactions with polymeric membranes. J. Hazard. Mater. , (2011).
