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Engineering

Plasmonic Nanoparticle का उपयोग ग्राफीन ऑक्साइड का दृश्य प्रकाश प्रेरित कमी

Published: September 22, 2015 doi: 10.3791/53108
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology, Korea University, 2Department of BIN Fusion Technology, Chonbuk National University

Summary

दृश्य प्रकाश और plasmonic nanoparticle का उपयोग कम है graphene ऑक्साइड की तैयारी के लिए एक साधारण प्रोटोकॉल में वर्णित है।

Abstract

वर्तमान कार्य plasmonic नैनोकणों के साथ दृश्य प्रकाश विकिरण का उपयोग कर आरटी पर कम किया है graphene ऑक्साइड (आर-जाओ) समाधान का उत्पादन करने के लिए सरल, रसायन मुक्त, तेज, और ऊर्जा कुशल विधि दर्शाता है। plasmonic nanoparticle GO की कमी दक्षता में सुधार करने के लिए प्रयोग किया जाता है। यह केवल XE-दीपक के साथ समाधान रोशन द्वारा आरटी पर 30 मिनट लगते हैं, आर जाओ समाधान पूरी तरह से सरल centrifugation कदम के माध्यम से सोने के नैनोकणों को हटाने के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। अन्य nanostructures की तुलना में गोलाकार सोने के नैनोकणों (AuNPs) आर-GO तैयारी के लिए सबसे उपयुक्त plasmonic nanostructure है। कम हो graphene के ऑक्साइड दृश्य प्रकाश का उपयोग कर तैयार है और AuNPs रासायनिक ऐसे यूवी विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, पाउडर XRD और XPS के रूप में विभिन्न विश्लेषणात्मक तकनीकों के द्वारा समर्थित किया गया था, जो है graphene ऑक्साइड, कम के रूप में समान रूप से गुणात्मक था। दृश्य प्रकाश के साथ तैयार कम किया है graphene ऑक्साइड स्त्राव से अधिक उत्कृष्ट शमन गुण से पता चलता हैescent अणुओं ssDNA और लक्ष्य डीएनए का पता लगाने के लिए उत्कृष्ट प्रतिदीप्ति वसूली पर संशोधित। पुनर्नवीनीकरण AuNPs द्वारा तैयार-जाना आर रासायनिक कम कर आर-जाने के साथ ही गुणवत्ता का होना पाया जाता है। plasmonic nanoparticle साथ दृश्य प्रकाश के उपयोग के आर-जाओ संश्लेषण के लिए अच्छा विकल्प विधि दर्शाता है।

Introduction

पहली बार विकसित स्कॉच टेप आधारित पद्धति 1 और रासायनिक वाष्प जमाव 2 एक ग्राफीन की प्राचीन राज्य का उत्पादन करने के लिए उत्कृष्ट तरीकों थे, लेकिन व्यापक क्षेत्र के साथ सतह पर बड़े पैमाने पर graphene के संश्लेषण या graphene परत गठन के एक प्रमुख सीमा के रूप में माना गया है पिछले विधियों। गीला-रासायनिक सिंथेटिक पहले पत्रक जाओ उत्पादन करने के लिए इस तरह के sonication के रूप में मजबूत oxidants, व्यापक भौतिक उपचार के साथ प्रतिक्रियाओं की आवश्यकता है जो विधि, और ऑक्सीजन कार्यक्षमताओं इस तरह के अंत में कमी होगी बड़े पैमाने पर आर-जाओ संश्लेषण के लिए संभव समाधान के 3 में से एक के रूप में जाने में हाइड्रोक्सी, epoxide और कार्बोनिल समूह अपने मूल भौतिक गुणों ठीक करने के क्रम में आवश्यक है। ज्यादातर 4, जाओ की कमी (hydrazine या उसके डेरिवेटिव 5 या थर्मल उपचार विधि द्वारा प्रयोग रासायनिक विधि के साथ या तो 550-1,100 ° बाहर किया गया था एक निष्क्रिय या कम करने के वातावरण में सी)। 6

jove_content "> इन प्रक्रियाओं जहरीले रसायनों, आर जाओ संश्लेषण के लिए कुल ऊर्जा मांग में वृद्धि हुई है, जो लंबे समय से प्रतिक्रिया समय और उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। 7 ऐसे यूवी प्रेरित, 8 फोटो थर्मल प्रक्रिया के रूप में तस्वीर-irradiating कमी प्रक्रियाओं एक स्पंदित क्सीनन का उपयोग करते समय फ्लैश, 9 स्पंदित लेजर 10 और फोटो थर्मल 11 भी तैयार करने के लिए सूचित किया गया है कैमरे के फ्लैश लाइट के साथ हीटिंग सहायता प्रदान की आर-GO। सामान्य में, तस्वीर प्रेरित तरीकों में से कम रूपांतरण दक्षता यूवी या स्पंदित के उपयोग के लिए प्रचार उच्च फोटान ऊर्जा वितरित कर सकते हैं कि लेजर विकिरण। दृश्यमान प्रकाश की कम फोटान ऊर्जा इसके उपयोग और नहीं आर-जाओ संश्लेषण के लिए ज्यादा आकर्षित सीमा। plasmonic नैनोकणों के उत्कृष्ट प्रकाश अवशोषण गुण दिखाई और / या NIR क्षेत्रों में काफी वर्तमान कमियां सुधार कर सकते हैं आर-जाओ संश्लेषण के लिए दृश्य प्रकाश के उपयोग की। 12,13 हल्के प्रतिक्रिया की स्थिति, लघु प्रतिक्रिया समय और विषाक्त चौधरी के सीमित उपयोगemicals एक उपयोगी वैकल्पिक पद्धति के रूप में जाने के photocatalytic कमी सहायता प्रदान दृश्य प्रकाश प्रेरित plasmon कर सकता है।

वर्तमान विधि में, हम plasmonic नैनोकणों और दृश्य प्रकाश का उपयोग कर कुशल और सरल आर-GO कृत्रिम विधि का वर्णन है। प्रतिक्रिया प्रगति ऐसे गोलाकार सोने के नैनोकणों (AuNPs), सोना nanorods (AuNRs), और सोना nanostars (AuNSs) के रूप में plasmonic नैनोकणों के ढांचे पर निर्भर होना पाया गया। AuNPs का उपयोग जाओ का सबसे कारगर कमी देखी गई और नैनोकणों दोहराया उपयोग (चित्रा 1) के लिए आसानी से हटाने योग्य और recyclable हैं। आर-जाना दृश्य प्रकाश का उपयोग कर संश्लेषित और AuNPs के साथ तुलना में लगभग बराबर गुणवत्ता दिखाया आर-GO विभिन्न विश्लेषणात्मक माप और प्रतिदीप्ति शमन / वसूली आधारित डीएनए पहचान पद्धति के उपयोग के द्वारा प्रदर्शन के रूप में अच्छी तरह से जाना जाता है रासायनिक विधि (hydrazine) द्वारा तैयार की।

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Protocol

अग्रदूत के 1. तैयारी

  1. Graphene के ऑक्साइड (जाओ) की तैयारी:
    1. जाओ तैयारी हथौड़ा की विधि 14 संशोधित का उपयोग
      1. केंद्रित एच 2 का एक मिश्रण करने के लिए ग्रेफाइट के गुच्छे के 3.0 ग्राम जोड़ें अतः 4 3 पीओ / एच 4 (360: 40 मिलीलीटर) आरटी पर। (नोट: विशेष देखभाल पीओ 4 मजबूत एसिड एसओ एच 2 4 और एच 3 का उपयोग करते समय लिया जाना है।)
      2. धीरे-धीरे सरगर्मी के साथ KMnO 4 (18.0 ग्राम) जोड़ें और एक बर्फ स्नान में ठंडा <35 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया मिश्रण का तापमान बनाए रखने के लिए। (बढ़ा प्रतिक्रिया समय के साथ चिपचिपा हो समाधान, कुशल सरगर्मी बनाए रखने के लिए उचित विधि का उपयोग करने की जरूरत है।) (नोट: विशेष देखभाल की वजह से एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के लिए KMnO 4 को जोड़ते समय लिया जाना है।)
      3. 12 से 50 डिग्री सेल्सियस पर मानव संसाधन और आरटी के लिए शांत और फिर बर्फ पर प्रतिक्रिया मिश्रण डालने के लिये 30% एच 2 ओ 2 (3 मिलीग्राम) युक्त (400 एमएल) के लिए हिलाओ।
      4. आर फ़िल्टरसतह पर तैरनेवाला को दूर करने के unreacted ग्रेफाइट और सेंट्रीफ्यूज छानना (2 घंटे के लिए 4722 XG गति) को हटाने के लिए एक धातु अमेरिका मानक परीक्षण चलनी (300 माइक्रोन) का उपयोग eaction मिश्रण।
      5. 5.0-6.0 पर समाधान तक पहुँचने के पीएच जब तक फिर से centrifugation के पानी की 200 मिलीलीटर, 30% एचसीएल के 200 मिलीलीटर, इथेनॉल के 200 मिलीलीटर के साथ कदम है, और आसुत जल दोहराएँ।
      6. एक शराबी जाओ पाउडर का उत्पादन करने के लिए अंतिम समाधान Lyophilize।
      7. , Nanosized जाओ समाधान बनाने ट्रिपल आसुत जल (> 18 MΩ) के 40 मिलीलीटर में जाओ पाउडर के 20 मिलीग्राम भंग, और फिर लंबे समय तक sonication (35% आयाम, 500 डब्ल्यू, 2 घंटा) से छूटना करने के लिए पूरे आकार वितरण हो जाते हैं जब तक 150 एनएम से नीचे है, तो अवक्षेप (संयुक्त राष्ट्र के exfoliated बड़े जाओ शीट) को हटाने के लिए यह दो बार (10,625 XG गति, 15 मिनट) अपकेंद्रित्र।
  2. Plasmonic nanoparticle की तैयारी
    1. AuNPs की तैयारी
      1. साइट्रेट स्थिर गोलाकार आकृति सोने nanoparticle (Aun30 एनएम कणों के आकार के पी एस, आयुध डिपो = 1.0) आर-जाओ कम करने के लिए इस्तेमाल किया गया था।
    2. AuNRs 15 की तैयारी
      1. , 0.1 एम cetyltrimethylammonium ब्रोमाइड की HAuCl 4 (0.01 एम) के 0.25 मिलीग्राम और 9.75 मिलीग्राम (CTAB की एक जलीय मिश्रण समाधान रचना में NaBH 4 समाधान (0.01 मीटर) की हौसले से तैयार 0.6 मिलीलीटर ठंडा समाधान जोड़कर बीज समाधान तैयार )।
      2. 0.5 मिनट के लिए सख्ती जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण हिलाओ और फिर 3 घंटे के लिए 28 डिग्री सेल्सियस पर रहते हैं।
      3. CTAB की 475 मिलीलीटर (0.1 एम), AGNO 3 (0.01 एम) के 3 मिलीग्राम और 4 HAuCl के 20 मिलीलीटर (0.01 एम) के मिश्रण से विकास समाधान तैयार है।
      4. फिर हौसले से एक जलीय एचसीएल (1.0 मी) समाधान के 0.8 मिलीलीटर के अलावा द्वारा पीछा मिश्रण करने के लिए एस्कॉर्बिक अम्ल (0.01 एम) के 3.2 मिलीलीटर तैयार जोड़ें।
      5. अंतिम चरण में 28 में विकास समाधान करने के लिए बीज के समाधान के 3.2 मिलीलीटर जोड़ने सी ° और कुछ सेकंड के लिए त्वरित उलटा करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण का विषय है। अंत में, Keकम से कम 6 घंटे के लिए अबाधित जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण Ep।
      6. यूवी दृश्य अवशोषण Maxima के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी (λ अधिकतम) और मंदिर विश्लेषण के साथ तैयार AuNRs विश्लेषण (आमतौर पर λ अधिकतम और पहलू अनुपात 730 एनएम और 3.5, क्रमशः होना पाया गया था)।
    3. AuNSs 16 की तैयारी
      1. 100 मिमी की एकाग्रता के साथ 4- (2-hydroxyethyl) के जलीय शेयर समाधान -1-piperazineethanesulfonic एसिड (HEPES) तैयार करें, और 1.0 एम NaOH समाधान जोड़कर 25 डिग्री सेल्सियस पर 7.4 पीएच को समायोजित करें।
      2. 2- [4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazinyl] ethanesulfonic एसिड (100 मिमी) के 30 मिलीलीटर के साथ फॉस्फेट बफर (100 मिमी) के 20 मिलीलीटर मिलाएं।
      3. तो ऊपर मिश्रण करने के लिए सोने (तृतीय) क्लोराइड trihydrate (20 मिमी) के 500 μl जोड़ सकते हैं और नहाने के पानी में 30 मिनट के लिए 28.5 डिग्री सेल्सियस पर रहते हैं। हरे नीले रंग के लिए हल्के पीले रंग से समाधान रंग में परिवर्तन के 30 मिनट के लिए मनाया जा सकता है के बाद।
      4. 30 मिनट के लिए 8928 XG गति से समाधान अपकेंद्रित्र और फैलानेआसुत जल में अवक्षेप।
      5. अंत में, क्रमशः 740 एनएम और 30 एनएम, हो पाया है जो कणों आकार पुष्टि करने के लिए दिखाई यूवी अवशोषण Maxima के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी (λ अधिकतम) और मंदिर विश्लेषण के साथ तैयार AuNSs का विश्लेषण।

2. तैयारी दृश्य प्रकाश और AuNPs का उपयोग करते हुए आर-GO

  1. Plasmonic नैनोकणों के 1 मिलीलीटर जोड़ें (पेट AuNPs के लिए 520 एनएम, पेट AuNRs के लिए 750 एनएम, और AuNSs के लिए 730 एनएम पर पेट 1.0, क्रमशः में 1.0 से 1.0) और अमोनियम हाइड्रॉक्साइड के 100 μl (28%, डब्ल्यू / वी%) करने के लिए एक पानी में घूम जैकेट से लैस एक Pyrex कांच रिएक्टर में रखा जाओ समाधान (230 एनएम, 0.125 मिलीग्राम मिलीलीटर -1 पर आयुध डिपो 1.0) के 10 मिलीलीटर।
  2. 25 डिग्री सेल्सियस पर तापमान को बनाए रखने के लिए और फिर 15 मिनट के लिए 10,625 XG गति से समाधान अपकेंद्रित्र करने के लिए पानी-घूम जैकेट के माध्यम से पानी संचलन के साथ 30 मिनट के लिए Xe दीपक (1.56 डब्ल्यू सेमी -2 की शक्ति घनत्व) के साथ मिश्रण चमकानासोने के नैनोकणों को हटा दें।
  3. युक्त सतह पर तैरनेवाला लो तैयार आर-GO 200-900 एनएम की रेंज में (270 एनएम पर विशिष्ट अवशोषण बैंड दिखाना चाहिए आर-जाओ) यूवी दृश्य स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के साथ विश्लेषण करने के लिए।

3. लक्ष्य डीएनए जांच आर-जाओ समाधान 17 का उपयोग

  1. प्रतिदीप्ति शमन के लिए, (जाओ के 25 μl युक्त जाने के लिए या आर-जाओ समाधान में 0.125 10 -6 एम Cy3 संशोधित ssDNA (5'-एटीसी सीटीटी एटीसी AAT एटीटी TAA सीएए TAA टीसीसी सीटीसी-Cy3-3 ') के 20 μl जोड़ने मिलीग्राम मिलीलीटर -1) या 0.3 एम पीबीएस समाधान (10 मिमी फॉस्फेट बफर, 0.3 एम NaCl) के 1955 μl में आर-गो (0.125 मिलीग्राम मिलीलीटर -1) और आरटी पर 10 मिनट के लिए सेते हैं।
  2. Spectrofluorometer (λ पूर्व = 529 एनएम) के साथ इन नमूनों की प्रतिदीप्ति तीव्रता को मापने।
  3. लक्ष्य का पता लगाने के लिए, तीन अलग अलग सांद्रता (10 -6 <में लक्ष्य oligonucleotide समाधान (5'- भूमिकाः GGA TTA टीटीजी TTA AAT एटीटी GAT आग GAT- 3 ') के 200 μl जोड़ने/ Sup> एम, 10 -6 एम ssDNA-Cy3 के 20 μl, जाने के लिए या आर-जाने के 25 μl युक्त जाने के लिए या आर-जाओ समाधान में 10 -7 एम, 10 -8 एम) (0.125 मिलीग्राम मिलीलीटर -1) और प्रतिदीप्ति वसूली के प्रयोग के लिए 0.3 एम पीबीएस के 1,755 μl। 17
    नोट्स:
    प्रकाश स्रोतों और रिएक्टर
    दृश्य प्रकाश (400-780 एनएम) स्रोत है। दृश्य प्रकाश Pyrex कांच रिएक्टर (विंडो व्यास = 1.1 सेमी) Xe दीपक (1.56 डब्ल्यू / 2 सेमी शक्ति) का उपयोग कर जाने समाधान युक्त के माध्यम से चमकाना। रिएक्टर के लिए लागू फोटान ऊर्जा प्रति मिनट 4.8 × 10 21 फोटॉनों (2A चित्रा -2 सी) होने के लिए गणना की है।
    लगभग अवरक्त (NIR) लेजर। 0.36 डब्ल्यू / 2 सेमी की शक्ति घनत्व, और जाओ कमी प्रतिक्रियाओं (चित्रा 2 ई) के लिए लगभग अवरक्त प्रकाश के स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया गया है एनएम 808 के परिचालन की तरंग दैर्ध्य के साथ NIR लेजर (विंडो व्यास = 13.2 सेमी)। फोटान ऊर्जा प्रति मिनट 2.43 × 10 21 फोटॉनों होने की गणना की जाती है।
    Reacटो: Pyrex कांच रिएक्टर (विंडो व्यास = 1.1 सेमी; प्रतिक्रिया मात्रा = 10 एमएल) के एक पानी में घूम जैकेट से लैस प्रकाश दिखाई और NIR प्रकाश दोनों के लिए प्रयोग किया जाता है जाओ कमी प्रतिक्रियाओं (चित्रा 2 एफ) किरणित।

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Representative Results

चित्रा 1 दृश्य प्रकाश और plasmonic nanoparticle आधारित आर-जाओ कमी प्रतिक्रिया के लिए समग्र योजना से पता चलता है। 2 प्रतिक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण भूमिका निभाई सेटअप पता चलता है। प्रतिक्रिया के बाद, यह चित्रा 3 में दिखाया गया के रूप में इस्तेमाल photocatalyst (AuNSs, AuNRs, या AuNPs) को हटाने के लिए centrifugation कदम आवश्यक है। HRTEM विश्लेषण यूवी दृश्य विश्लेषण के साथ आर से लगभग 500-800 एनएम चित्रा -3 सी, अवशोषण बैंड के रूप में दिखाया पुष्टि करने के लिए भी संभव है जो सतह पर तैरनेवाला (आर-जाओ) (चित्रा 3 बी), में नैनोकणों के पूरी तरह हटाने से पता चलता है जाओ और nanoparticle मिश्रण समाधान आर-GO उत्पाद में plasmonic नैनोकणों का पूरी तरह हटाने का संकेत centrifugation कदम के बाद गायब हो गया था। आर-जाने में संरचनात्मक परिवर्तन एक्सआरडी तकनीक से विश्लेषण किया गया है। 10.2 पर जाने के चोटी के लापता होने के स्पष्ट रूप से के गठन के आर-जाने के रूप में चित्रा -4 ए में दिखाया गया संकेत दिया। डी / जी मैंचित्रा 4 बी के रूप में दिखाया ntensity अनुपात GO की (मैं डी / मैं जी) और आर-जाने के बिना या एनपीएस के साथ एक रासायनिक विधि या एक प्रकाश प्रेरित विधि द्वारा उत्पादित (AuNRs, AuNPs, और AuNSs) रमन विश्लेषण द्वारा मापा गया था। आर-जाने के गठन चित्रा 5 में दिखाया गया नमूनों के बीच एक्सपीएस विश्लेषण में सी / ओ अनुपात की तुलना द्वारा अधिक मात्रात्मक पुष्टि की गई। ऑक्सीजन (ओ) के क्षेत्र% के साथ कार्बन (सी) के क्षेत्र% विभाजित करके, सी / तैयार आर-जाओ हे अनुपात सी / ओ अनुपात की अधिक संख्या में आर-जाने की कम राज्य के उच्च डिग्री से संकेत मिलता है, की गणना की जा सकती है। चित्रा 5 में दिखाया गया है, जाओ, आर-GO की सी / ओ अनुपात (रासायनिक hydrazine साथ कम), आर जाओ (दृश्य प्रकाश केवल), और आर-गो (दृश्य प्रकाश और plasmonic nanoparticle), 3.74 4.81, 1.95 थे और 5.19। इन परिणामों के आर-जाने की तैयारी के लिए दृश्यमान प्रकाश और plasmonic nanoparticle आधारित पद्धति की उपयोगिता दिखा।

दक्षता और आर शमन प्रतिदीप्तिलक्ष्य डीएनए का पता लगाने के लिए ecovery जैव अनुप्रयोगों के लिए-GO आर। चित्रा 6A GO के साथ incubating के बाद Cy3 संशोधित डीएनए का संक्षेप प्रतिदीप्ति उत्सर्जन स्पेक्ट्रा है, 0.3 एम पीबीएस में समाधान आर-GO की क्षमता को प्रदर्शित करने के लिए प्रदर्शन किया गया है, में कमी आई तीव्रता जाओ के कुशल शमन दक्षता इंगित करता है, आर-GO। आर-GO AuNPs और दृश्य प्रकाश के साथ तैयार सबसे कुशल शमन दक्षता दिखाया। (इस पत्र में एंथ्रेक्स डीएनए) लक्ष्य डीएनए के साथ बंधे हुए Cy3 संशोधित डीएनए, Cy3 संशोधित डीएनए द्वैध फार्म और प्रतिदीप्ति वसूली (चित्रा 6B) में जो परिणाम आर-GO चादर से अलग कर सकता है। यह तैयार दृश्य प्रकाश का उपयोग कर आर-जाना है कि माना जाता है और plasmonic nanoparticle रासायनिक कम कर आर-गो (चित्रा 6) के भौतिक गुणों के रूप में के रूप में उत्कृष्ट से पता चलता है।

चित्र 1
आकृतिआर-जाओ संश्लेषण के लिए 1. प्रतिक्रिया योजना। Plasmonic nanoparticle और दृश्य प्रकाश का उपयोग कर आर-जाओ संश्लेषण के योजनाबद्ध विवरण। (रेफरी से अनुमति के साथ फिर से प्रिंट। 13) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
आर-GO तैयारी के लिए चित्रा 2 रिएक्टर और प्रकाश स्रोतों। दृश्यमान प्रकाश स्रोत (Xe दीपक), (ख) रिएक्टर के बढ़े हुए छवियों, (सी) के साथ सुसज्जित बॉक्स में पानी संचलन जैकेट के साथ (ए) रिएक्टर की तस्वीरें छेद रिएक्टर, (डी) XE-दीपक से दृश्य प्रकाश के स्पेक्ट्रम, (ई) प्रतिक्रिया तंत्र के साथ NIR लेजर, (एफ) रिएक्टर की ओर देखने में प्रकाश दिखाई मार्गदर्शन करने के लिए (Pyrex, जीत डॉव व्यास = 11 मिमी)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. फोटो, एचआर-मंदिर छवियों और आर-GO की यूवी विज़ स्पेक्ट्रम। (ए) आर-GO, आर जाओ + AuNPs, आर जाओ + AuNRs, पहले और बाद में आर-जाओ + AuNSs समाधान की तस्वीरें centrifugation, (बी) के आर-जाओ समाधान और अवक्षेप के एचआर-मंदिर छवियों, यूवी विज़ स्पेक्ट्रा आर-जाओ + AuNPs मिश्रण, आर जाओ + AuNRs मिश्रण, और आर जाओ + AuNSs मिश्रण से पहले और बाद में (सी) centrifugation। (रेफरी से अनुमति के साथ फिर से प्रिंट। 13) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

एस "> चित्रा 4
चित्रा 4. जाओ और के गुणात्मक विश्लेषण तैयार आर-जाने के लिए (ए) एक्सआरडी डेटा। (बी) जाओ के रमन स्पेक्ट्रा और आर-जाने के लिए एक रासायनिक विधि और के साथ या AuNPs, AuNRs, और AuNSs बिना एक प्रकाश प्रेरित विधि द्वारा उत्पादन किया। (रेफरी से अनुमति के साथ फिर से प्रिंट। 13) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
चित्रा 5. का एक्सपीएस विश्लेषण आर-GO। जाओ समाधान (ए) का एक्सपीएस विश्लेषण, आर-GO AuNPs (सी) के बिना या AuNPs (डी) के साथ रासायनिक विधि (बी), और प्रकाश प्रेरित विधि के साथ तैयार समाधान। (रेफरी से अनुमति के साथ फिर से प्रिंट। 13)ve.com/files/ftp_upload/53108/53108fig5large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
। चित्रा प्रतिदीप्ति शमन 6. और प्रतिदीप्ति वसूली विश्लेषण जाओ और का उपयोग कर ssDNA-Cy3 (ए) प्रतिदीप्ति शमन आर-जाने रासायनिक (बी) प्रतिदीप्ति वसूली लक्ष्य डीएनए की सांद्रता (10 बदलती का उपयोग कर दृश्य प्रकाश और plasmonic नैनोकणों, का उपयोग कम या उत्पादित - 7 एम, 10 -8 एम और 10 -9 एम)। डाटा, साधन मानक विचलन ± n = 4 हैं। (रेफरी से अनुमति के साथ फिर से प्रिंट। 13) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

सोने के नैनोकणों (AuNPs, AuNSs और AuNRs) के साथ 30 मिनट के लिए जाओ समाधान पर प्रकाश दिखाई विकिरण काले रंग (चित्रा 1) के प्रकाश पीले रंग से तेजी से रंग परिवर्तन दिखाया। उच्च उपज में अत्यधिक शुद्ध आर-GO उत्पाद प्राप्त करने के लिए, दो महत्वपूर्ण कारकों का पालन करने की जरूरत है देखते हैं। AuNPs जोरदार अन्य संरचनाओं (यानी, AuNRs, AuNSs) के बीच दृश्य प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं के बाद से एक, एक कुशल plasmonic उत्प्रेरक के रूप में AuNPs का इस्तेमाल होता है। एक अन्य nanoparticle मुक्त अत्यधिक शुद्ध आर-GO उत्पाद प्राप्त करने के लिए nanosized जाओ समाधान का इस्तेमाल होता है। एक photocatalyst के रूप में इस्तेमाल plasmonic नैनोकणों पूरी तरह से 15 मिनट के लिए 10,625 XG गति से सरल centrifugation कदम को लागू करने से आसानी से प्राप्त किया है, जो हटाया जाना चाहिए। लेकिन ऐसा करने में, आर-GO की बड़ी चादर का आकार (> 500 एनएम) उत्पाद (आर-जाओ) का बड़ा नुकसान के लिए नेतृत्व जो सोने के नैनोकणों के साथ नीचे centrifuged जा सकता है। इसलिए, nanosized का उपयोग कर जाने समाधान (औसत चादर आकार <150-200 एनएम) nanosized आर-जाओ इस तरह के एक सामान्य centrifugation की स्थिति (का उपयोग कर नीचे centrifuged किया जाना संभव नहीं है, क्योंकि बहुत महत्वपूर्ण है यानी, 15 मिनट के लिए 10,625 XG गति)।

इसलिए, AuNPs के उपयोग और nanosized जाओ समाधान के उपयोग के एक उच्च उपज में अत्यधिक शुद्ध आर-जाओ समाधान प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं। उत्पाद का पाउडर फार्म प्राप्त करने के लिए, यह अतिरिक्त फ्रीज सुखाने चरणों को पूरा करने के लिए आवश्यक है। के सफल गठन की पुष्टि करने के लिए यूवी स्पेक्ट्रा के माप सरल विधि से एक होगा, आर-GO। 270 एनएम के लिए 230 एनएम से यूवी विज़ स्पेक्ट्रा में लाल पारी आर-गो (चित्रा 3 सी) में जाने के सफल रूपांतरण का स्पष्ट संकेत में से एक है। चित्रा 3 बी और 3 सी में दिखाया गया के रूप में इस्तेमाल सोने के नैनोकणों का पूरी तरह हटाने को सत्यापित करने के लिए, यूवी विज़ और मानव संसाधन-मंदिर विश्लेषण के साथ माप भी आवश्यक हैं।

जाओ में 26.48 पर ग्रेफाइट चोटी के लापता होने और 1 पर (001) चोटीXRD स्पेक्ट्रम में जाने के लिए इसी 0.2 आर-गो (चित्रा 4 ए) के सफल गठन दिखाया। जाओ और आर-जाने चित्रा 4 बी के रूप में प्रदर्शित रमन स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा गुणात्मक विश्लेषण किया गया एक रासायनिक विधि या एक प्रकाश प्रेरित विधि द्वारा तैयार की। अव्यवस्थित संरचनाओं और बढ़त के विमानों और आदेश दिया SP 2 बंधुआ कार्बन करने के लिए इसी जी बैंड के लिए इसी डी बैंड जाओ के रमन स्पेक्ट्रम में क्रमश: 1327 सेमी -1 और 1590 सेमी -1 पर दिखाई दिया। 18 डी और जी बैंड 1,336 पर और 1592 सेमी -1 भी रासायनिक कम हो जाओ के रमन स्पेक्ट्रम में उपस्थित थे, कम जाओ और plasmon सहायता प्रदान दृश्य प्रकाश किरणित दृश्य प्रकाश GO की कमी किरणित। डी / जी तीव्रता अनुपात (मैं डी / मैं जी) पाए गए 1.03, 1.13, 1.12, 1.13, 1.13 और जाओ और आर-जाने के बिना या एनपीएस के साथ एक रासायनिक विधि या एक प्रकाश प्रेरित विधि द्वारा तैयार के लिए 1.13 ( AuNRs, AuNPs, और AuNSs), क्रमशः। एक्सपीएसविश्लेषण आर-GO उत्पाद में जाने के सफल रूपांतरण सत्यापित करने के लिए सबसे कायल और मात्रात्मक विश्लेषणात्मक विधि है। प्रत्येक तत्व (कार्बन और ऑक्सीजन) की तीव्रता के आधार पर सी / ओ अनुपात (1.95, 4.81, 3.74, और जाते हैं, आर-गो (hydrazine), आर-GO के लिए 5.19 (एचवी केवल), और आर पाए गए जाओ (एचवी + AuNPs), क्रमशः (चित्रा 5)।

आर-जाओ संश्लेषण के लिए वर्तमान पद्धति के संभावित सीमा प्रतिक्रियाओं के लिए XE-दीपक के रूप में इस तरह के आवश्यक प्रकाश स्रोत है। लेकिन इस सीमा के लिए एक, संभव होनहार और अंतिम समाधान सूरज प्रकाश मुख्य रूप से यूवी और दृश्य प्रकाश की रचना कर रहे हैं के बाद से एक प्रकाश स्रोत के रूप में सूर्य के प्रकाश का इस्तेमाल होता है। लेकिन इस मामले में, लंबे समय तक रोशनी समय एक संभावित समस्या होने की उम्मीद है।

आर-GO के कई संभावित आवेदन कर रहे हैं, जैव आवेदन के लिए महत्वपूर्ण संपत्तियों को 19-24 से एक आर-जाने का असर शमन प्रतिदीप्ति है। इस प्रोटोकॉल में, हमका उपयोग करने का वर्णन किया गया साधारण आवेदन संवेदनशील डीएनए का पता लगाने योजना के लिए आर-GO। चित्रा 6 में परिणाम के रूप में वर्णित, आर जाओ दृश्य प्रकाश का उपयोग कर तैयार और plasmonic नैनोकणों आर-जाने रासायनिक विधि (चित्रा 6B) द्वारा तैयार की तुलना में लक्ष्य डीएनए की उपस्थिति में प्रतिदीप्ति शमन और वसूली के लिए उत्कृष्ट गुण दिखाया।

इस प्रोटोकॉल में, हम प्रकाश दिखाई और अपनी विश्लेषणात्मक विधि और अनुप्रयोगों का उपयोग कर आर-जाने के लिए सरल कृत्रिम विधि का वर्णन किया। चर्चा की, इस विधि का भविष्य संशोधनों प्रतिक्रियाओं के लिए सबसे अधिक पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा स्रोतों के रूप में माना जाता है, जो सूर्य के प्रकाश का इस्तेमाल किया जाएगा।

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Disclosures

हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

इस काम में कोरिया (2013R1A1A1061387) के नेशनल रिसर्च फाउंडेशन और केयू-केआईएसटी रिसर्च फंड द्वारा समर्थित किया गया।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cy3 modifeid ssDNA IDT(Iowa, USA) HPLC purified by IDT
Gold nanoparticles (30 nm) Ted Pella, Inc(Redding, CA, USA). 15706-20 colloidal solution
4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethane sulfonic acid (HEPES) (99.5%) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 7365-45-9
Gold(III) Chloride Hydrate (99.999%) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)  27988-77-8 strongly hygroscopic
Sodium Borohydride (99.99%) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 16940-66-2
Hexadecyltrimethylammonium bromide (≥99%) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 57-09-0
L-Ascorbic Acid(≥99.0%) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 50-81-7
Sodium Chloride (99.5%) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 7647-14-5
Silver Nitrate  (≥99.0%) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 7761-88-8
Graphite Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 7782-42-5
Sulfuric acid Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 7664-93-9
Phophoric acid Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 7664-38-2
Potassium permanganate Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 7722-64-7
Hydrogen peroxide JUNSEI 23150-0350
Ammonium hydroxide Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 1336-21-6
Xe-lamp  Cermax, Waltham, USA
NIR Laser Class-IV, Sanctity Laser, Shanghai, China  6W (output power)
UV-Vis spectrophotometer  S-3100, SINCO, South Korea
Transmission Electron Microscopy H-7650, Hitachi, Japan
Spectro Fluorometer Jasco FP-6500, Tokyo, Japan
X-ray Photoelectron Spectrometer AXIS–NOVA, KRATOS Inc., UK

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References

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Kumar, D., Lee, A. R., Kaur, S., Lim, D. K. Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle. J. Vis. Exp. (103), e53108, doi:10.3791/53108 (2015).

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