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Biology

स्पर्शरेखा फ्लो Ultrafiltration: आकार और कोलाइडयन चांदी नैनोकणों का चयन एकाग्रता के लिए एक "ग्रीन" विधि

Published: October 4, 2012 doi: 10.3791/4167
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 1
1Department of Chemistry, Wright State University, 2Department of Neuroscience, Cell Biology, and Physiology, Wright State University

Summary

स्पर्शरेखा प्रवाह ultrafiltration (TFU) एक recirculation biosamples के वजन के आधार पर जुदाई के लिए इस्तेमाल किया विधि है. TFU आकार का चयन करें (1-20 एनएम व्यास) के लिए अनुकूलित किया गया था और अत्यधिक polydisperse नैनोकणों चांदी की एक बड़ी मात्रा (15.2 ग्राम मिलीलीटर की 4 एल ध्यान

Protocol

1. कोलाइडयन AgNPs का संश्लेषण

Creighton (थोड़ा संशोधित, सस्ती विधि) 22 के लिए प्रतिक्रिया तंत्र संदर्भ पावेल et.al की सहायक जानकारी में महान विस्तार में वर्णित है साथ अवांछित hydrolysis कमरे के तापमान या उच्च में 4 NaBH के पक्ष प्रतिक्रिया के साथ 23.

  1. एक 10% HNO 3 स्नान में 12-24 घंटे के लिए सभी कांच के बने पदार्थ साफ है, तो 4-12 40% इथेनॉल स्नान में एक 1.25 एम NaOH में घंटा, और अंत में आटोक्लेव के लिए. ग्लासवेयर अच्छी तरह से rinsed होना चाहिए एसिड और आधार स्नान कदम के बाद ultrapure पानी (17 MΩ या अधिक) के साथ पांच बार की एक न्यूनतम.
  2. एक 2 मिमी NaBH 4 समाधान की 300 मिलीग्राम और 1 मिमी Agno 3 autoclaved 10 में ठंडा पानी ° सी. का उपयोग कर समाधान की 100 मिलीलीटर की तैयारी कम तापमान 4 NaBH की ओर प्रतिक्रिया को रोकने जाएगा.
  3. 2 मिमी NaBH 4 500 मिलीलीटर Erlenmeyer प्रतिक्रिया फ्लास्क cont समाधान के 300 मिलीलीटर जोड़ेंहलचल बार aining और एल्यूमीनियम पन्नी के साथ फ्लास्क चांदी ऑक्सीकरण रोकने लपेटो. एक हलचल प्लेट पर एक बर्फ स्नान में फ्लास्क प्लेस और 10 मिनट के लिए 325 rpm पर समाधान हलचल.
  4. प्रधानमंत्री ultrapure पानी की एक पूरी स्तंभ के साथ rinsing द्वारा एक 25 मिलीलीटर burette. भड़काना के बाद, Agno 3 और एल्यूमीनियम पन्नी के साथ समाधान की चादर के साथ burette भरने.
  5. एक अंधेरे कमरे में, 1 बूंद सेकंड -1 के एक दर पर निरंतर सरगर्मी (चित्रा 1 ए) के साथ NaBH समाधान के लिए 4 1 मिमी Agno 3 समाधान के 50 मिलीलीटर जोड़ने. कवर एक "पन्नी तम्बू" के साथ तंत्र के मध्य भाग Agno अलावा 3 के दौरान प्रकाश जोखिम को कम करने के लिए. Agno 3 के अलावा 30-40 मिनट की आवश्यकता होगी. समय - समय पर बर्फ स्नान पुनर्भरण.
  6. बाद Agno 3 अलावा पूरा हो गया है, बर्फ स्नान को भरने और एक अतिरिक्त 45-50 मिनट के लिए कोलाइडयन समाधान सरगर्मी जारी है. कोलाइडयन AgNPs के गठन से बेरंग रंग में परिवर्तन के संकेत हैएक सुनहरा पीला, जो AgNPs की सतह plasmon अनुनाद अधिकतम (चित्रा 1 बी) की विशेषता है.
  7. एक बार प्रतिक्रिया पूरा हो गया है, colloid सर्द. कोलाइडयन AgNP बैचों एक सप्ताह के बाद जोड़ा जा सकता है अगर colloid लगातार बनी हुई है, यानी, कोलाइडयन समाधान एकत्रित और बैच यूवी विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करने के लिए संभव एकत्रीकरण या contaminants की पहचान लक्षण वर्णन किया गया गया है.

2. कोलाइडयन AgNPs की विशेषता

एक Cary UV-VIS-NIR 50 (Varian इंक) स्पेक्ट्रोफोटोमीटर और एक LabRamHR 800 रमन (Horiba Jobin Yvon इंक,) प्रणाली एक ओलिंप BX41 confocal रमन खुर्दबीन से लैस, AgNP लक्षण वर्णन के लिए उपयोग किया गया. Cary WinUV सॉफ्टवेयर, v.5 LabSpec और मूल 8.0 सॉफ्टवेयर डेटा संग्रह और विश्लेषण के लिए कार्यरत थे.

नोट: अधिग्रहण मानकों करने के लिए अनुकूलित किया जाना होगाr अन्य उपकरण मॉडल.

भूतल plasmon अनुनाद कोलाइडयन AgNPs की यूवी विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री के माध्यम से निर्धारण

  1. एक 1 सेमी 3 1:10 मात्रा अनुपात में Creighton colloid और ultrapure पानी के साथ डिस्पोजेबल क्युवेट भरें. एक रिक्त आधारभूत सुधार के लिए एक और 1 सेमी 3 क्युवेट ultrapure पानी के साथ भरें. एक Kimwipe साथ दोनों cuvettes के बाहर साफ कर लें.
  2. 1.0 का एक वाई अधिकतम -0.5 की एक वाई न्यूनतम से absorbance मोड के लिए स्पेक्ट्रोफोटोमीटर सेट. एक्स स्कैनिंग 200-800 एनएम विंडो सेट और आधारभूत सुधार के साथ 4800 एनएम -1 मिनट की एक तेजी से स्कैन दर का चयन करें.
  3. साधन में पानी के साथ भरा क्युवेट डालें और एक आधारभूत स्कैन चलाते हैं. यदि आवश्यक हो तो दोहराएँ जब तक एक आधारभूत गैर शून्य नियंत्रण हासिल की है.
  4. नमूना के क्युवेट के साथ खाली क्युवेट बदलें और यूवी विज़ कोलाइडयन नमूना के अवशोषण स्पेक्ट्रम (चित्रा 1C) के संग्रह के लिए एक absorbance स्कैन आरंभ.

    कोलाइडयन AgNPs रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से पवित्रता टेस्ट

    वीडियो प्रदर्शन (10-15 मिनट वीडियो) की समय सीमा और प्रोटोकॉल पाठ (3 पृष्ठों अधिकतम) के अंतरिक्ष सीमा के कारण, इस प्रायोगिक खंड वीडियो टेप नहीं किया जाएगा.

    1. उत्तेजना स्रोत (632.8 एनएम वह-NE), फिल्टर (कोई फिल्टर, नमूना लेजर शक्ति ~ 17 मेगावाट), confocal छेद (300 मीटर), स्पेक्ट्रोमीटर (730 सेमी -1), holographic झंझरी: साधन के रूप में पैरामीटर सेटिंग सेट (600 के पेड़ों / मिमी), उद्देश्य लेंस (50x लंबे समय तक काम दूरी हवा उद्देश्य), जोखिम समय (30), और संचय चक्र (5).
    2. एक साफ विंदुक प्रयोग colloid साथ 2 मिलीलीटर क्वार्ट्ज क्युवेट को भरने के लिए और धीरे प्लग डालने. क्युवेट की सतह से उंगलियों के निशान smudges या colloid साफ एक Kimwipe का प्रयोग करें. गौरतलब मंच खुर्दबीन कम है. 50x उद्देश्य लेंस का चयन करें और मंच पर क्युवेट जगह.
    3. लास फोकससाधन और ओलिंप कैमरे के वीडियो मोड का उपयोग क्युवेट की भीतरी दीवार के नीचे सीधे AgNP colloid एर बीम. बंद कमरे में रोशनी मुड़ें और रमन स्पेक्ट्रम (चित्रा 1D) हासिल.

    3. आकार के चयन और स्पर्शरेखा फ्लो Ultrafiltration (TFU) के माध्यम से कोलाइडयन AgNPs की एकाग्रता

    एक KrosFlo द्वितीय अनुसंधान फ़िल्टरिंग प्रणाली (स्पेक्ट्रम प्रयोगशालाओं, Rancho Dominguez, CA) लिए AgNP polydispersity सीमा के लिए और उन्हें (2 चित्रा) ध्यान केंद्रित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था. TFU प्रक्रिया के तीन चरण थे: (1) AgNPs और व्यास में 50 एनएम AgNP समुच्चय और बड़ा करने के लिए एक 50-एनएम MidiKros polysulfone (460 2 सेमी) मॉड्यूल, 2) साइज चयन और एकाग्रता का उपयोग कर के आकार के चयन व्यास में 1-20 एनएम एक 100-केडी MidiKros फिल्टर (200 2 सेमी), और (3) और मात्रा में कमी का उपयोग कर एक 100 केडी polysulfone (20 2 सेमी) फिल्टर MicroKros (चित्रा 3) का उपयोग AgNPs.

    1. आकार 17 MasterFlex खिला क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला 2A चित्रा के अनुसार पंप टयूबिंग कनेक्ट. वाई - जंक्शन और एक टयूबिंग जंक्शन सेट अप के लिए आवश्यक हो जाएगा. 50 एनएम MidiKros मॉड्यूल टयूबिंग संलग्न. टयूबिंग ज़िप संबंधों का उपयोग कर फ़िल्टर को सुरक्षित करने के लिए सुनिश्चित करें. टयूबिंग आकार आकार बटन का उपयोग कर 17 का चयन करें.
    2. पंप DIR बटन का उपयोग दिशा वामावर्त चुनें. सुनिश्चित करें कि MODE बटन INT पर है.
    3. पंप शुरू करने से पहले 300 के नीचे मिलीलीटर मिनट -1 पंप दर कम. पंप दर इस्तेमाल टयूबिंग के आकार के अनुसार समायोजित किया जाना चाहिए. यह ऑपरेटर तुरंत संभावित लीक लेकिन काफी बड़े के लिए अभी भी भड़काना प्रणाली का एक प्रभाव के लिए प्रतिक्रिया करने के लिए परमिट के लिए एक छोटे से सेटिंग होना चाहिए. आदेश में टयूबिंग और फिल्टर में colloid जलाशय से आकर्षित करने की जरूरत शून्य बनाने के लिए, टयूबिंग है कि फिल्टर के नीचे अनुभाग से टयूबिंग की बीच में वाई - जंक्शन के शीर्ष भाग की ओर जाता है में कटौती.
    4. एक बार तरल ट्यूब के माध्यम से आसानी से बह रहा है, बंद पंप चालू करने के लिए, एक टयूबिंग जंक्शन के साथ टयूबिंग के टूटे अनुभाग में शामिल होने और ज़िप संबंधों के साथ सुरक्षित है. पंप पर फिर से बारी और छानने का काम जारी है.
    5. लीक के लिए टयूबिंग सर्किट की जाँच करें. यदि एक रिसाव पाया जाता है, फिटिंग का समायोजन या एक ज़िप टाई के साथ फिर से हासिल करके दरार ठीक. एक बार टयूबिंग प्रणाली रिसाव मुक्त, पंप प्रवाह दर कोई अधिक से अधिक 700 से अधिक मिलीग्राम मिनट -1 के लिए बढ़ाया जा सकता है. इस पंप दर मूल्य टयूबिंग टयूबिंग विफलता से बचने के आकार के अनुसार अनुकूलित किया जाना चाहिए. छानने का काम जारी तक जलाशय बोतल में तरल लगभग कुछ भी नहीं करने के लिए समाप्त हो गया है.
    6. एक बार छानने का काम पूरा हो गया है, छानना इकट्ठा है कि 50 एनएम व्यास और smal AgNPsler. retentate विशिष्ट AgNP आवेदन करने के लिए अनुसार आगे के विश्लेषण के लिए बचाया जा सकता है.

    चरण 2

    1. 2% 3 HNO और ultrapure 100 केडी MidiKros स्थापित 50-एनएम मॉड्यूल के लिए के रूप में एक ही स्थापना का उपयोग कर फ़िल्टर पहले पानी के साथ टयूबिंग कुल्ला.
    2. 3.3 100 केडी MidiKros मॉड्यूल का उपयोग कर कदम दोहराएँ.
    3. एक बार छानने का काम पूरा हो गया है, टयूबिंग और फिल्टर (100-KD retentate) की सामग्री इकट्ठा. मात्रा लगभग 50 मिलीलीटर होना चाहिए.

    चरण 3

    1. आकार 14 MasterFlex टयूबिंग और 100 केडी MicroKros क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला 2B चित्रा के अनुसार पंप करने के लिए फिल्टर कनेक्ट. ज़िप संबंधों के साथ सभी जंक्शनों सुरक्षित. आकार बटन और कम पंप 30 मिलीलीटर मिनट -1 दर का उपयोग कर पंप पर टयूबिंग 14 आकार का चयन करें.
    2. निस्पंदन प्रक्रिया शुरू करें. लीक के लिए टयूबिंग सर्किट की जाँच करें. यदि एक रिसाव पाया जाता है, फिट समायोजन करके दरार ठीकting या फिर से हासिल एक ज़िप टाई के साथ.
    3. एक बार टयूबिंग प्रणाली रिसाव मुक्त है, पंप प्रवाह की दर 90 से कोई बड़ा मिलीलीटर मिनट -1 के लिए बढ़ाया जा सकता है. छानने का काम जारी रखें जब तक जलाशय बोतल में शेष तरल ध्यान केंद्रित की एक न्यूनतम राशि शामिल है.
    4. टयूबिंग और फिल्टर की शेष सामग्री जबकि पंप अभी भी चल रहा है बोतल से खिला ट्यूब को हटाने द्वारा जलाशय बोतल में एकत्र किया जा सकता है. एक बार टयूबिंग और फिल्टर सामग्री जलाशय बोतल में हैं, पंप बंद कर दिया जा सकता है.

    4. उपपादन द्वारा मिलकर प्लाज्मा ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ICP-OES) कोलाइडयन AgNPs में रजत राशि की मात्रा का ठहराव

    प्रत्येक कोलाइडयन नमूना रासायनिक और पचा ICP-OES एक एक 710E स्पेक्ट्रोमीटर (Varian इंक) का उपयोग द्वारा चांदी की राशि मात्रा निर्धारित किया गया था. चांदी के लिए एक रेखीय प्रतिगमन अंशांकन वक्र (4 चित्रा) आठ रजत मानकों (0, 3 का उपयोग कर निर्माण किया गया था, 7, 10, 15, 25, 50, और 100 ग्राम -1 एल), जो ट्रेस विश्लेषण धातु (अल्ट्रा वैज्ञानिक) के लिए एक 10,000 ग्राम मिलीलीटर -1 चांदी के मानक से तैयार किया गया है.

    1. रासायनिक 3 HNO का उपयोग कर नमूने को पचाने. प्रतिनिधि नमूने का मूल colloid (1 कदम), 50 एनएम छानना (चरण 1), 100-KD retentate (2 कदम), और अंतिम 100-केडी (3 कदम) retentate (3 चित्रा) हैं.
    2. पहली 100-केडी retentate के लिए 50 एनएम छानना, 1:25,000 के लिए मूल colloid, 1:1000 1:1000, और के लिए 1:250,000: नमूने 2% HNO 3 निम्नलिखित मात्रा अनुपात का उपयोग के साथ पतला किया जाना चाहिए अंतिम 100-केडी retentate. चांदी leaching को रोकने के लिए, सभी नमूनों को कम घनत्व polypropylene कंटेनर में संग्रहित किया जाना चाहिए.
    3. तरंगदैर्ध्य एजी (328.068 एनएम), बिजली (1.20 किलोवाट), प्लाज्मा प्रवाह (15.0 एल -1 मिनट), सहायक प्रवाह (1.50 एल -1 मिनट), और छिटकानेवाला दबाव (200 kPa: ICP-OES साधन के रूप में मानकों सेट ).
    4. प्रत्येक साmple 10 एस के एक दोहराने समय के साथ तीन प्रतियों में मापा जाना चाहिए. बीच माप 15 सेकंड और 30 सेकंड नमूना तेज देरी के स्थिरीकरण समय इस्तेमाल किया जाना चाहिए. एक विधि को खाली हर नमूना के बीच शुरू पार संदूषण क्षमता को कम किया जाना चाहिए.

    5. कोलाइडयन AgNPs ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर) के माध्यम से आकार के वितरण

    एक फिलिप्स EM 208S मंदिर कोलाइडयन AgNPs कल्पना करने के लिए इस्तेमाल किया गया था. इलेक्ट्रॉन micrographs एक उच्च संकल्प Gatan Bioscan कैमरे का उपयोग कर कब्जा कर लिया गया और 24 ImageJ सॉफ्टवेयर में विश्लेषण किया.

    1. Ultrapure पानी (1:100 मात्रा अनुपात) के साथ 100 केडी retentate नमूना पतला. जमा मूल colloid और पतला 100 केडी retentate (3 कदम) के 20 μl 300-जाल formvar लेपित सोने ग्रिड (इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विज्ञान) पर. ग्रिड desiccator में शुष्क करने की अनुमति दें. एक दिन के भीतर देखें.
    2. 70 केवी AgNPs कल्पना पर मंदिर साधन के त्वरक संभावित सेट. सीइलेक्ट्रॉन (5 चित्रा) micrographs apture उच्च संकल्प कैमरा का उपयोग और टैग छवि फ़ाइलें स्वरूप (TIFF) के रूप में बचाने के.

    6. प्रतिनिधि परिणाम

    संश्लेषण और कोलाइडयन AgNPs की विशेषता

    Creighton कोलाइडयन AgNPs की चार लीटर सफलतापूर्वक चित्रा 1 ए में प्रदर्शित स्थापना का उपयोग कर संश्लेषित थे. अंतिम colloid एक विशेषता सुनहरा पीला रंग (चित्रा 1 बी) 22, 23 यूवी विज़ इस colloid के अवशोषण स्पेक्ट्रम 394 एनएम (चित्रा 1C) पर एक ठेठ तेज, सममित सतह plasmon शिखर (SPR) ने किया था. मूल Creighton colloid और अंतिम 100 केडी retentate रमन स्पेक्ट्रम केवल तीन कंपन मोड, अर्थात् झुकने (1640 सेमी -1) और एच 2 हे सममित और असममित खींच मोड (3245 सेमी -1 और +३३९० -1 सेमी प्रस्तुत , क्रमशः) (चित्रा 1D)./ P>

    कोलाइडयन AgNPs की TFU

    आंकड़े 2 और 3 में TFU सेटअप और 3 कदम TFU प्रक्रिया के योजनाबद्ध में चित्रित कर रहे हैं, क्रमशः. चरण 1 में, एक 50 एनएम फिल्टर (460 2 सेमी) का उपयोग किया गया था आकार का चयन करें और 50-एनएम व्यास और मूल colloid (50 एनएम retentate के बारे में 100 मिलीलीटर) से बड़ा AgNPs और AgNP - समुच्चय को दूर करने के लिए. यह कदम भी नीचे 50-एनएम छानना 3.9 एल मूल colloid का 4 एल से छोटी मात्रा में कमी के साथ किया गया था. नहीं backwashing या प्रवाह विघटन कदम इस्तेमाल किया गया था. सबसे बड़ी मात्रा में कमी (यानी, पानी हटाने) 2 कदम है, जब 50-एनएम छानना बाद में एक 100 केडी फिल्टर (200 2 सेमी) के माध्यम से चलाया गया था में प्राप्त हुई थी. परिणामस्वरूप 100 केडी retentate 50 मिलीलीटर की कुल मात्रा था. संश्लेषण byproducts और अतिरिक्त अभिकर्मकों का अधिकांश पानी विलायक (100 केडी छानना की 3.850 मिलीग्राम) के माध्यम से इस चरण में समाप्त हो रहे थे. इसके अलावा, AgNP एकाग्रता addit द्वारा प्राप्त किया गया था1/3 छानने का काम इस 3 कदम, एक छोटे सतह क्षेत्र (20 ​​2 सेमी) के एक फिल्टर 100-केडी में पहले की रिपोर्ट की प्रक्रिया के लिए 19 कदम के आयन 4.0 मिलीलीटर 100 केडी retentate मात्रा कम कर दिया. मंदिर माप प्रदर्शन करेंगे कि इस अंतिम 100 केडी retentate व्यास में 1-20 एनएम के नीच एकत्रित AgNPs के ज्यादातर होते हैं.

    ICP-OES और कोलाइडयन AgNPs के मंदिर

    चांदी के लिए एक रेखीय प्रतिगमन अंशांकन वक्र (4 चित्रा) आठ मानकों (0, 3, 7, 10, 15, 25, 50, और 100 ग्राम एल -1) से निर्माण किया गया. चार प्रतिनिधि कोलाइडयन नमूने में से प्रत्येक में चांदी की राशि तो ICP-OES एक्सट्रपलेशन के माध्यम से अंशांकन वक्र से निर्धारित किया गया था: मूल colloid (15.2 पीपीएम, चित्रा 3A), 50 एनएम छानना (14.1 पीपीएम, 3B चित्रा), 1 100 - केडी (683.1 पीपीएम, चित्रा 3C) retentate और अंतिम 100 केडी retentate (8,538.9 पीपीएम, चित्रा 3 डी).15.2 पीपीएम के वास्तविक उपज Creighton प्रतिक्रिया के लिए 15.4 पीपीएम के ठेठ सैद्धांतिक उपज बहुत करीब है. (8,538.9 पीपीएम के 4 मिलीलीटर) AgNPs के चरम एकाग्रता मूल colloid के लिए सुनहरा पीला से एक अंतिम 100 केडी retentate (3 चित्रा, शीशी चित्रों की insets) के लिए गहरे भूरे रंग में नाटकीय परिवर्तन से झलक रहा था. फिल्टर की गुणवत्ता के लिए विशेष चरण 1 TFU प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण होना पाया गया. अंतिम retentate सांद्रता 9,333.3 3,390.1 पीपीएम से फिल्टर (भारी ब्रांड नई बनाम इस्तेमाल किया है) की हालत पर निर्भर करता है पीपीएम से लेकर. यदि झिल्ली pores समझौता बन, AgNPs कि व्यास 50 एनएम से कम है और भी बनाए रखा जाएगा बाद AgNPs कि छानना में एकत्र किया जाता है की कुल राशि में कमी होगी. छानने का काम करने के लिए दबाव की निगरानी और उचित सफाई शामिल प्रक्रिया के अनुकूलन फिल्टर के जीवन काल में वृद्धि कर सकते हैं.

    प्रतिनिधि मंदिर micrographs मूल Creighton colloid और अंतिम 100 केडी retentate (3 कदम) चित्रा 5A और 5C में दिखाया जाता है, क्रमशः. , AgNPs उनके unaggregated राज्य में एक हल्का ग्रे पृष्ठभूमि पर काले दौर क्षेत्रों के रूप में दिखाई देते हैं. लगभग 800 AgNPs दो नमूनों में से प्रत्येक के मंदिर micrographs में पहचान की गई है और छवि जम्मू सॉफ्टवेयर का उपयोग कर रहे थे विश्लेषण. एक कण एक पूर्ण और संलग्न परिधि से परिभाषित किया गया था. एक क्षेत्र दहलीज मूल्य 1.0 2 एनएम मंदिर micrographs के संकल्प के अनुसार स्थापित किया गया था. AgNP मायने रखता है और क्षेत्र डेटा तो Microsoft Excel और AgNP diameters extrapolated थे में निर्यात किया गया. मूल colloid और अंतिम 100 केडी retentate में औसत AgNP व्यास 9.3 एनएम और 11.1 एनएम, क्रमशः के लिए निर्धारित किया गया है. AgNPs के व्यास माप तो उत्पत्ति 8.0 सॉफ्टवेयर निर्यात किए गए थे और एक मंदिर आकार हिस्टोग्राम प्रत्येक नमूने के लिए (चित्रा 5B और 5D) का निर्माण किया गया था.

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    चित्रा 1 ए) संश्लेषण सेटअप, बी) विशेषता रंग, सी) यूवी विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रम, और डी) Creighton कोलाइडयन AgNPs के रमन स्पेक्ट्रम.

    चित्रा 2
    मैं) जलाशय युक्त Creighton कोलाइडयन AgNPs:) 1 कदम और 2 के लिए 2 TFU प्रयोगात्मक स्थापना चित्रा. II) छानना संग्रह के लिए जलाशय. III) टयूबिंग में वाई - जंक्शन. क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप सिर चतुर्थ). वी) या तो 50 एनएम या 100-केडी Midi Kros फिल्टर बी) चरण 3: मैं) जलाशय Creighton कोलाइडयन AgNPs युक्त. II) छानना संग्रह के लिए जलाशय. III) 100 केडी माइक्रो Kros फिल्टर.

    चित्रा 3
    चित्रा 3. फ़्लोचार्ट TFU प्रक्रिया चित्रण. नीले छायांकित बक्से AgNPs आगे के विश्लेषण के लिए एकत्र की कोलाइडयन निलंबन निशान. शीशी पीhotographs) मूल colloid बैच बी, दिखाने के लिए) 50 एनएम छानना 50-एनएम फिल्टर (460 2 सेमी), सी) पहली 100-केडी retentate मात्रा में कमी का उपयोग कर 100 केडी Midi Kros बाद प्राप्त के माध्यम से मूल colloid प्रसंस्करण के बाद एकत्र फिल्टर (200 2 सेमी), और डी) अंतिम 100-केडी मात्रा में कमी का उपयोग कर 100 केडी माइक्रो Kros फिल्टर (20 ​​2 सेमी) से उत्पन्न retentate. 100 केडी छानना पानी की तरह लग रहा है.

    चित्रा 4
    चित्रा 4 ICP-OES रैखिक आठ रजत मानकों का उपयोग करते हुए निर्माण अंशांकन: 0, 3, 7, 10, 15, 25, 50, और 100 ग्राम एल -1.

    चित्रा 5
    चित्रा 5) मूल Creighton AgNPs और सी के मंदिर micrographs) अंतिम 100 केडी retentate (पैमाने बार है100 एनएम). मंदिर आकार histograms बी के लिए लगभग 800 AgNPs) मूल Creighton AgNPs का विश्लेषण करके निर्माण, और डी) अंतिम 100 केडी retentate. चित्रा 5B में इनसेट विस्तारित तुलना प्रयोजनों के लिए 41-75 एनएम आकार सीमा से पता चलता है. बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें .

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Discussion

यूवी विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री और कोलाइडयन AgNPs की रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी

यह सर्वविदित है कि एक colloid के अवशोषण स्पेक्ट्रम में सतह plasmon अनुनाद चोटियों की संख्या AgNPs बढ़ जाती है की समरूपता के रूप में घट जाती है. इसके अतिरिक्त, AgNP एकत्रीकरण व्यापक या लाल स्थानांतरित चोटियों की उपस्थिति के लिए होता है 25,26 394 एनएम पर एक एकल, तेज और सममित SPR चोटी की उपस्थिति मध्यम एकत्रीकरण और आकार के वितरण के छोटे, गोलाकार AgNPs का संकेत है.

पहले और ultrafiltration के बाद कोलाइडयन नमूनों की शुद्धता के रमन स्पेक्ट्रा मूल Creighton colloid और अंतिम 100-केडी retentate, जो केवल तीन कंपन एच 2 ओ विशिष्ट तरीके का प्रदर्शन द्वारा प्रदर्शन किया गया कार्बनिक अशुद्धियों या बड़े रमन पार वर्गों के ultrafiltration contaminants के साथ जुड़े रमन संकेत AgNP लिए तत्काल निकटता के माध्यम से बढ़ाया जाएगासतह (यानी, तथाकथित सतह बढ़ाया रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी SERS) (प्रभाव).

ICP-OES और Ultrafiltered कोलाइडयन AgNPs का मंदिर

एक तिहाई है, निस्पंदन 100 केडी कदम के पहले की रिपोर्ट TFU 19 प्रक्रिया के अलावा Creighton कोलाइडयन AgNPs की एक बड़ी मात्रा के सफल कमी (15.2 पीपीएम 4L बैच) एक हज़ार गुना retentate की छोटी मात्रा में (4 मिलीलीटर सुविधा 8,538.9) पीपीएम. इस खाते में लगभग 62% AgNPs और 50 एनएम व्यास और बड़ा है कि हटा दिया गया AgNP समुच्चय की राशि लेने के एक TFU एकाग्रता उपज से मेल खाती है. एकाग्रता की डिग्री उल्लेखनीय है क्योंकि अंतिम 100 केडी retentate ज्यादातर monodisperse AgNPs कि व्यास में 1-20 एनएम और अतिरिक्त अभिकर्मकों और byproducts से मुक्त थे. 3, निस्पंदन 100 केडी कदम 45% से 20 से 62% एकाग्रता उपज में सुधार. आकार चयन और AgNPs की एकाग्रता में आगे सुधार TFUअतिरिक्त खोखला फाइबर झिल्ली का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है. Hydrophobic और हाइड्रोफिलिक दोनों नमूने के लिए वर्तमान में 10 केडी और सतह क्षेत्र के लिए एक हज़ार केडी 5.1 से 2 मीटर से लेकर 8 2 सेमी ताकना आकार के फिल्टर उपलब्ध हैं. बफर विनिमय भी TFU दौरान प्रदर्शन किया जा सकता है, अनुप्रवाह आवेदनों पर निर्भर करता है. जब मात्रा में कमी 800 गुना (यानी, जब मात्रा 4 एल से कम से कम 5 मिलीग्राम से कम है) से अधिक है, वहाँ स्थिरता और कोलाइडयन चरम डिग्री करने के लिए एकाग्रता की वजह से निलंबन के शैल्फ जीवन में एक कमी है. इन अत्यधिक ध्यान केंद्रित, unfunctionalized AgNP के लिए शेल्फ जीवन 10 में लगभग एक से दो सप्ताह डिग्री सेल्सियस जबकि असुविधाजनक है, इस सीमा सावधान अनुसंधान योजना और तैयारी के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है. एकाग्रता का यह चरम डिग्री विभिन्न सांद्रता में चल रहे nanotoxicity अध्ययन के लिए वांछित था. AgNPs कम केंद्रित बैचों बेहतर स्थिरता और लंबे समय तक शैल्फ जीवन की उम्मीद कर रहे हैं.

(चित्रा 5A और 5C) के दृश्य निरीक्षण के रूप में मूल colloid के साथ तुलना में न्यूनतम एकत्रित AgNPs की एक वृद्धि की आवृत्ति दिखाया. दो कोलाइडयन नमूने (चित्रा 5B और 5D) के मंदिर आकार histograms आगे की पुष्टि की है कि Creighton कोलाइडयन AgNPs की polydispersity TFU के माध्यम से सीमित था. इसके अलावा polydispersity सीमा छोटे आकार ताकना निस्पंदन झिल्ली की एक श्रृंखला के द्वारा रोजगार प्राप्त किया जा सकता है. Creighton AgNPs व्यास 1 एनएम से 75 एनएम (चित्रा 5B और विस्तारित 41-75 एनएम आकार डिब्बे दिखा इनसेट) को लेकर है, जबकि AgNPs और / या 50 एनएम और बड़ा AgNP समुच्चय (0.9% प्रतिशत की कुल) AgNPs अंतिम नमूना 100-केडी मंदिर आकार हिस्टोग्राम (चित्रा 5D) में अनुपस्थित थे. 100-केडी retentate ज्यादातर AgNPs कि 1-20 एनएम व्यास था के शामिल किया गया था, वहाँ AgNPs से एक छोटी सी (12.4%) 2 में योगदान थी1-40 आकार डिब्बे चित्रा 5B और 5D पुष्टि की है कि आकार के वितरण की प्रवृत्ति 100-केडी retentate के लिए 1-5 एनएम आकार सीमा के अपवाद के साथ TFU प्रक्रिया के दौरान बनाए रखा गया था. 100-केडी नमूना के लिए व्यास में 1-5 एनएम के छोटे AgNPs की आवृत्ति में नजर कमी (33.2% से 21.3%), जो छानना में झिल्ली फिल्टर के माध्यम से पारित होने AgNP के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था. नतीजतन, औसत AgNP व्यास मूल colloid के लिए 9.3 एनएम से अंतिम 100-केडी retentate के लिए 11.1 एनएम की वृद्धि हुई है. है क्योंकि दोनों कोलाइडयन नमूने के लिए लगभग 800 AgNPs विश्लेषण किया गया, 1-5 (11.9%) एनएम और 6-10 (1.3%) एनएम आकार पर्वतमाला में छोटे AgNPs की आवृत्ति की कमी हुई बड़े AgNPs की आवृत्ति में एक इसी वृद्धि के साथ किया गया था 11-25 एनएम आकार डिब्बे में (यानी, 12.8 के बारे में मूल colloid से 100 केडी retentate%).

अंत में, TFU, सी के लिए एक कुशल "हरी" विधि साबित हुईज़ी चयन और विभिन्न मात्रा पैमाने पर न्यूनतम एकत्रीकरण के साथ कोलाइडयन AgNPs की एकाग्रता. रासायनिक आक्रामक AgNP संश्लेषण (बेहतर आकार, आकार और एकत्रीकरण नियंत्रण के लिए) के या अभिकर्मकों कार्बनिक सॉल्वैंट्स के उपयोग को खत्म काफी AgNP विषाक्तता को कम करते हुए उनके चिकित्सीय सूचकांक में सुधार हो सकता है. सीमित polydispersity की AgNPs अन्य तत्काल औद्योगिक और उनके सुधार उत्प्रेरक, 27 optoelectronic 28, 29 या SERS आधारित biosensing गुण के कारण अनुसंधान अनुप्रयोगों 9,19,30,3131 लैंडर एट अल द्वारा एक बहुत ही हाल ही के अध्ययन हो सकता है. 32 से पता चला है कि माइक्रो और पाँच अलग polymeric सामग्री (polysulfone, polyethersulfone, नायलॉन, सेलूलोज़ एसीटेट, और polyvinylidenefluoride) बनाया ultrafiltration झिल्ली सफलतापूर्वक functionalized एनपीएस के आकार चयन के लिए लागू किया जा सकता है. व्यास में 2-10 एनएम के ये एनपीएस एजी Au, या तिवारी 2 हे कोर थे और जैविक बहुलक कोटिंग्स कि करने के लिए नेतृत्व के साथ functionalizedसकारात्मक या नकारात्मक शुल्क सतह. दोनों कोर और एनपीएस सतह कार्यक्षमता एनपी प्रतिधारण या झिल्ली (0.2 एनएम 0.22 सुक्ष्ममापी) के माध्यम से पारित होने में एक प्रमुख भूमिका निभा पाए गए. जैसी कि उम्मीद थी, सकारात्मक आरोप लगाया एनपीएस को पूरी तरह से नकारात्मक आरोप लगाया झिल्ली कि 20-गुना बड़ा एनपी diameters से रोमकूप आकार था द्वारा अस्वीकार कर दिया गया था (> 99%) है. इन प्रयोगों से एक सीखता है कि बातचीत के तंत्र ध्यान functionalized एनपीएस के साथ भविष्य के अध्ययन में माना जाना चाहिए.

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Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgments

इंजीनियरिंग और नेता कंसोर्टियम कार्यक्रम में NUE के माध्यम से राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन से अनुदान कृतज्ञता से स्वीकार किया है.

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.

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