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Chemistry

परिवेश की स्थिति के तहत सोने के नैनोकणों स्थिर Oligomeric क्लस्टर का आकार नियंत्रित संश्लेषण के लिए एक सरल विधि

Published: February 5, 2016 doi: 10.3791/53388
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Pathology and Laboratory Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill, 2Condensed Matter Physics Department, Laboratory of Biophysics, Jozef Stefan Institute

Summary

हम (HAuCl 4) chloroauric एसिड की कमी सोडियम thiocyanate (NaSCN) के साथ के माध्यम से सोने के नैनोकणों अत्यधिक स्थिर oligomeric समूहों का निर्माण करने के लिए एक सरल विधि का वर्णन है। oligoclusters एक संकीर्ण आकार वितरण किया है और आकार और सतह कोट की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ उत्पादन किया जा सकता है।

Abstract

क्षारीय परिस्थितियों में जलीय HAuCl 4 thiocyanate सोडियम (NaSCN) के साथ पतला को कम करने के लिए 2 से 3 एनएम व्यास नैनोकणों पैदा करता है। स्थिर अंगूर की तरह संकीर्ण आकार के वितरण के इन पीले नैनोकणों के oligomeric समूहों दो विधियों के माध्यम से परिवेश की स्थिति के तहत संश्लेषित कर रहे हैं। देरी समय विधि क्षारीय समाधान के लिए HAuCl 4 के अलावा और, एजेंट को कम करने NaSCN के बाद के अलावा बीच के समय अलग से oligoclusters में सब यूनिटों की संख्या नियंत्रित करता है। पीले oligoclusters ~ 25 एनएम ~ 3 से आकार में सीमा का उत्पादन किया। यह आकार सीमा आगे एक ऐड-ऑन विधि hydroxylated सोने क्लोराइड (ना + [एयू (OH 4-x) सीएल X] -) का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है के लिए ऑटो-catalytically नैनोकणों oligocluster के रूप में संश्लेषित में सब यूनिटों की संख्या में वृद्धि, 70 एनएम 3 एनएम की कुल सीमा प्रदान करते हैं। कच्चे तेल की तैयारी oligocluster संकीर्ण आकार वितरण प्रदर्शित करने और फर की आवश्यकता नहीं हैसबसे प्रयोजनों के लिए वहाँ विभाजन। oligoclusters गठन एकत्रीकरण के बिना ध्यान केंद्रित किया जा सकता है> 300 गुना और कच्चे तेल की प्रतिक्रिया मिश्रण आगे की प्रक्रिया के बिना सप्ताह के लिए स्थिर रहेगा। इन समूहों oligomeric derivatization से पहले केंद्रित किया जा सकता क्योंकि वे महंगे derivatizing एजेंटों आर्थिक रूप से इस्तेमाल किया जा करने के लिए अनुमति देते हैं। इसके अलावा, हम दो मॉडल है जिसके द्वारा कण आकार की भविष्यवाणियों काफी सटीकता के साथ बनाया जा सकता है प्रस्तुत करते हैं।

Introduction

दोनों जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों और बुनियादी अनुसंधान के क्षेत्र में उपकरण के रूप में सोने के नैनोकणों के उपयोग काफी पिछले कुछ दशकों में वृद्धि हुई है। कुछ आधुनिक nanomaterials इतने विविध क्षेत्रों के लिए लागू किया गया है, photothermal कैंसर के इलाज के लिए सौर पैनलों से सब कुछ में उनके उपयोग खोजने; जैविक सेंसर करने के लिए बिजली से; दवा वितरण प्रणाली को 1-7 से रासायनिक कटैलिसीस। इन क्षेत्रों में औजार के रूप में सोने के नैनोकणों के हित में अद्वितीय गुण सोने के नैनोकणों के अधिकारी जो विशेष, संरचनात्मक ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक गुणों 8 शामिल द्वारा संचालित कर रहे हैं।

वहाँ सोने की बढ़ती उपयोग जैविक और रासायनिक assays में 9,10 नैनोकणों है। सोने के नैनोकणों की खरीद के लिए कई स्रोतों की उपलब्धता के बावजूद, वे जब घर में संश्लेषण की लागत की तुलना में एक काफी कीमत पर आते हैं। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नैनोकणों की उच्च लागत के घर संश्लेषण डी में बना देता हैsirable। हमारी प्रक्रिया oligomeric छोटे गोलाकार 2-3 एनएम सोना सब यूनिटों द्वारा की गई nanoclusters के संश्लेषण शामिल है। शास्त्रीय सोने के नैनोकणों के फायदे के सब होने, oligomeric nanoclusters पसंद पसंद कर रहे हैं जब यह पारगम्यता या निस्पंदन दरों माप क्योंकि उनके मॉड्यूलर संरचना mimics प्रोटीन की संरचना करने के लिए आता है।

वर्तमान में, सोने के नैनोकणों के घर में संश्लेषण के लिए सबसे आम दृष्टिकोण जलीय शर्तों 11,12 के तहत सोने क्लोराइड (HAuCl 4) की कमी शामिल है। जैसे सोडियम borohydride (NaBH 4) या सोडियम साइट्रेट के रूप में आम को कम करने अभिकर्मकों, साथ HAuCl 4 की कमी, गोलाकार नैनोकणों 13 के उत्पादन के लिए अनुमति देता है। सोना नैनोकणों इन तरीकों से संश्लेषित, उनके उपयोगी आकार सीमा में सीमित है, क्योंकि वे जैविक buffers में लवण की उपस्थिति के प्रति संवेदनशील हो जाते हैं के रूप में उनके कोर व्यास वृद्धि कर रहे हैं। एक विधि पहले से वर्णित किया गया हैक्षारीय शर्तों के तहत 14,15 सोडियम thiocyanate साथ HAuCl 4 की कमी से 2-3 एनएम व्यास के पीले नैनोकणों के संश्लेषण के लिए।

यहाँ, हम है कि विधि का जो अतिरिक्त कैपिंग एजेंटों के लिए आवश्यकता के बिना पीले नैनोकणों के एक अंगूर की तरह oligocluster का उत्पादन का एक संशोधन का वर्णन है। बस क्षारीय समाधान और एजेंट, सोडियम thiocyanate को कम करने के बाद इसके लिए HAuCl 4 के अलावा के बीच के समय को अलग करके, हम ~ 3 एनएम ~ 25 एनएम से सोने के कणों के परिणामस्वरूप आकार भिन्न करने में सक्षम हैं। बड़े कणों का उत्पादन करने के लिए, एक साधारण ऐड-ऑन प्रक्रिया सोडियम thiocyanate की उपस्थिति में के रूप में संश्लेषित oligoclusters को hydroxylated सोना (पारा) के अलावा द्वारा इन oligoclusters विकसित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इन दो विधियों का उपयोग करना, हम मज़बूती से ~ ~ 3 एनएम से करने के लिए एक रेंज को कवर oligoclusters उत्पादन करने के लिए 70 एनएम में सक्षम हैं। तथ्य यह है कि इस विधि उच्च गुणवत्ता जी की अच्छी तरह से नियंत्रित संश्लेषण की अनुमति देता हैमानक उपकरण और अभिकर्मकों की एक सीमित संख्या के साथ पीठ टॉप की शर्तों के तहत वर्ष oligoclusters संभावित रासायनिक संश्लेषण में कम या कोई विशेषज्ञता के साथ शोधकर्ताओं के एक अनुसंधान उपकरण के रूप में सोने के नैनोकणों के लाभों का विस्तार।

Protocol

1. अभिकर्मकों की तैयारी

सावधानी: हमेशा जब रसायन और समाधान के साथ काम सावधानी बरतें। उचित सुरक्षा प्रथाओं का पालन करें और हर समय दस्ताने, चश्मा और एक प्रयोगशाला कोट पहनते हैं। जागरूक रहें nanomaterials अतिरिक्त खतरों हो सकता है कि उनके थोक समकक्ष की तुलना में।
नोट: सभी रासायनिक समाधान (ग्राम मोल्स प्रति किलो विलायक) (प्रति लीटर समाधान के ग्राम मोल्स) molal रूप में बना रहे हैं बल्कि दाढ़ से।

  1. सोने क्लोराइड की तैयारी
    1. एच 2 ओ की 100 ग्राम में सोने (तृतीय) क्लोराइड trihydrate की 1 ग्राम भंग देने के लिए 25 मिमी HAuCl 4।
  2. बोरेक्स की तैयारी (ना 2 बी 4 हे 7 · 10H 2 ओ)
    1. एच 2 ओ की 100 ग्राम में बोरेक्स की 3.81 ग्राम भंग (यदि आवश्यक हो तो पूर्ण समाधान सुनिश्चित करने के लिए गर्म) 0.1 molal बोरेक्स देने के लिए।
  3. सोडियम thiocyanate की तैयारी
    1. की 100 ग्राम में सोडियम thiocyanate की 8.1 ग्राम भंगएच 2 ओ 1 molal NaSCN देने के लिए।
  4. सोडियम कार्बोनेट की तैयारी
    1. एच 2 ओ की 100 ग्राम में निर्जल सोडियम कार्बोनेट की 5.3 ग्राम भंग 0.5 molal ना देने के लिए 2 सीओ 3।
  5. glutathione की तैयारी
    1. 0.5 molal GSH देने के लिए प्रति 0.5 molal के 1 मिलीलीटर ना 2 सीओ 3 (GSH) कम glutathione के 154 मिलीग्राम भंग।

2. सोने Oligoclusters के संश्लेषण

  1. गोल्ड Oligoclusters की देरी समय संश्लेषण
    1. एक हलचल बार युक्त एक स्वच्छ 125 मिलीलीटर व्हिटन कांच की बोतल के लिए एच 2 ओ की 59.5 मिलीलीटर जोड़ें। किसी भी फ्लैट नीचे साफ ग्लास कंटेनर का प्रयोग करें, लेकिन सुनिश्चित करें कि यह बहुत साफ है।
    2. 0.1 molal बोरेक्स के 7 मिलीलीटर जोड़ें और एक जोरदार हलचल का हल लाने के लिए।
    3. जोरदार मिश्रण के तहत ~ 25 मिमी HAuCl 4 के 2.8 मिलीलीटर जोड़ें और इंतजार वांछित देरी समय (4 HAuCl के अलावा शुरू होता देरी समय)। देरी बार के आकार का निर्धारण करेगाके रूप में तालिका 1 में दिखाया गया के रूप में संश्लेषित oligoclusters।
    4. बाद देरी समय वांछित, (30 सेकंड के लिए 1,200 आरपीएम) संक्षिप्त जोरदार सरगर्मी के तहत 1 molal NaSCN के 700 μl जोड़ें।
    5. हलचल बार निकालें और प्रतिक्रिया पूरा O लिए जाने की अनुमति / एन (oligoclusters के आकार के वितरण आगे मिश्रण लगातार हे / एन हलचल करने के लिए, जबकि प्रतिक्रिया पूरा करने के लिए चला जाता है की अनुमति देकर सुधार किया जा सकता है)। एक बार प्रतिक्रिया पूरा करने के लिए आ गया है के रूप में संश्लेषित कच्चे oligoclusters सप्ताह के लिए स्थिर रहे हैं।
  2. ऐड-ऑन Oligoclusters की वृद्धि
    1. पारा के 60 मिलीलीटर के रूप में संश्लेषित oligoclusters के 10 मिलीलीटर का मिश्रण। पारा के रूप में संश्लेषित oligoclusters के अनुपात जिसके परिणामस्वरूप oligoclusters के आकार को निर्धारित करता है, बढ़ती पारा के रिश्तेदार राशि बड़ा oligoclusters पैदा करता है।
    2. (30 सेकंड के लिए 1,200 आरपीएम) संक्षिप्त जोरदार सरगर्मी के तहत 1 molal NaSCN के 900 μl जोड़ें।
    3. प्रतिक्रिया पूरा O लिए जाने की अनुमति / एन (oligoclusters के आकार के वितरणआगे मिश्रण लगातार हे / एन हलचल करने के लिए, जबकि प्रतिक्रिया पूरा करने के लिए चला जाता है) की अनुमति के द्वारा सुधार किया जा सकता है।

3. GSH derivatization और Oligoclusters की एकाग्रता

  1. के रूप में संश्लेषित कच्चे oligoclusters (या ऐड-ऑन विधि से oligoclusters) के 70 मिलीलीटर एक 70 मिलीलीटर 30 केडीए कटऑफ केन्द्रापसारक फिल्टर करने के लिए जोड़ें।
  2. 3000 x जी 15 मिनट के लिए स्पिन। यह ~ 250 μl की एक मात्रा के लिए नीचे कणों केंद्रित है।
  3. फ्लिप डिवाइस पर और कम 500 x जी 3 मिनट के लिए डिवाइस कताई द्वारा retentate ठीक हो। बरामद मात्रा ~ 250 μl होना चाहिए।
  4. उपाय के एक micropipette का उपयोग मात्रा बरामद किए।
  5. वें केंद्रित oligoclusters की बरामद की मात्रा (अंतिम एकाग्रता 50 mmolal GSH) 1/9 0.5 molal glutathione (या अन्य thiol) बराबर की मात्रा में जोड़ें।
  6. derivatization प्रतिक्रिया 5-10 मिनट के लिए आरटी पर बैठने की अनुमति दें। Derivatization जल्दी होता है। पीढ़ी लंबे समय के कणों को भंग कर सकता है।
  7. derivat पतलाDulbecco फॉस्फेट बफर खारा के 50 मिलीलीटर में oligoclusters ized। (अन्य buffers या एच 2 ओ इस कदम पर मंदक / धो बफर के रूप में चुना जा सकता है। चुनाव आमतौर पर इरादा बहाव के आवेदन के द्वारा निर्धारित किया जाता है।)
  8. 30 केडीए कटऑफ केन्द्रापसारक फिल्टर को पतला derivatized oligoclusters के सभी जोड़े।
  9. 3000 x जी 15 मिनट के लिए केन्द्रापसारक फिल्टर स्पिन।
  10. फ्लिप डिवाइस पर और कम 500 x जी 3 मिनट के लिए डिवाइस कताई द्वारा retentate ठीक हो। बरामद मात्रा ~ 250 μl होना चाहिए। बरामद केंद्रित कणों उपयोग के लिए तैयार कर रहे हैं और 4 डिग्री सेल्सियस पर महीनों के लिए स्थिर रहे हैं।

4. विश्लेषण और Oligocluster संश्लेषण का सत्यापन

  1. Oligoclusters की जेल वैद्युतकणसंचलन
    1. कच्चे तेल की oligocluster तैयारी की वैद्युतकणसंचलन
      1. मिक्स के रूप में संश्लेषित oligocluster तैयारियों 2: 1 लोड 60% ग्लिसरॉल युक्त बफर, ~ 0.15% bromophenol नीले, और 150 mmolal GSH (0.5 molal जी का जायजा से साथएसएच में 0.5 molal ना 2 सीओ 3) को भंग कर दिया।
      2. लोड मिल में बना हुआ polyacrylamide ढाल जेल (किसी भी केडीए) पर 30 μl और Tris ग्लाइसिन चल बफर के साथ चला, लगातार वोल्टेज (200 वी) पर 26 मिनट के लिए (25 मिमी Tris, 192 मिमी ग्लाइसिन कोई एसडीएस प्रयोग किया जाता है)।
    2. GSH derivatized Oligoclusters की वैद्युतकणसंचलन
      1. पतला तैयारी 1 oligocluster GSH-derivatized: एच 2 ओ (6 μl एच 2 ओ GSH-oligoclusters की आम तौर पर 2 μl) के साथ 3।
      2. मिक्स पतला GSH-derivatized oligoclusters 2: 1 लोड 60% ग्लिसरॉल युक्त बफर, ~ 0.15% bromophenol नीले, और 150 mmolal सोडियम बाइकार्बोनेट के साथ।
      3. लोड मिल में बना हुआ polyacrylamide ढाल जेल (किसी भी केडीए) पर 10 μl और Tris ग्लाइसिन चल बफर के साथ चला, लगातार वोल्टेज (200 वी) पर 26 मिनट के लिए (25 मिमी Tris, 192 मिमी ग्लाइसिन कोई एसडीएस प्रयोग किया जाता है)।
  2. संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर)
    1. मंदिर के लिए Oligoclusters तैयारी
      1. धोने के लिए oligoclusters एक 0.5 मिलीलीटर 30 केडीए कटऑफ केन्द्रापसारक फिल्टर करने में एच 2 हे और लोड के 0.5 मिलीलीटर के साथ केंद्रित oligoclusters के 20 μl पतला।
      2. 10 मिनट के लिए 14,000 XG पर स्पिन।
      3. एच 2 ओ की एक ताजा 0.5 मिलीलीटर के साथ छानना और resuspend retentate हटाये
      4. 3 washes के एक कुल के लिए दो बार धोने दोहराएँ।
      5. एच 2 ओ में पतला अंतिम retentate 500 गुना (oligoclusters इस बिंदु पर gridding के लिए तैयार कर रहे हैं)।
    2. gridding Oligoclusters
      1. चमक निर्वहन कार्बन-लेपित ग्रिड।
      2. एक कार्बन-लेपित चमक छुट्टी दे दी ग्रिड पर जमा धोया और पतला oligoclusters के 0.6 μl।
      3. 10 मिनट के लिए हवा शुष्क करने के लिए ग्रिड की अनुमति दें।
      4. 100,000X बढ़ाई मंदिर से oligoclusters कल्पना। यहाँ दिखाया छवियों के लिए 80 केवी पर कार्य करते हैं।

Representative Results

सोने oligoclusters के syntheses जेल वैद्युतकणसंचलन (चित्रा 1) और संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर) (चित्रा 2) द्वारा विश्लेषण किया गया। GSH-लेपित oligoclusters के आकार वैद्युतकणसंचलन द्वारा नजर रखी जा सकती है, के रूप में बड़े कणों कम विस्थापित और गहरे रंग दिखाई देते हैं। इसके अलावा, किसी भी आकार तैयारी की गुणवत्ता वैद्युतकणसंचलन (यानी, एक दिया आकार के लिए, संकरा आकार वितरण के साथ तैयारियों में एक ही आकार की तैयारियों से तंग बैंड व्यापक आकार वितरण के साथ उत्पादन होगा) के बाद देखा बैंड की चौड़ाई से अनुमान लगाया जा सकता है । सीड (जोड़ने पर विधि) का आकार oligocluster करने के लिए: चित्रा 2 समय में देरी (देरी के समय विधि) या पारा के रिश्ते को बताता है। देरी समय के लिए oligoclusters के बीज निर्भरता विकास और जोड़ने पर विधियों, क्रमश: मीन व्यास मंदिर द्वारा गणना निर्धारित करने के लिए देरी समय और पारा उपयोग किया जाता है। एक प्रवाह चार्ट (चित्रा 3) दोनों के लिए प्रक्रिया की रूपरेखा से मुलाकात कीविभागाध्यक्षों और एक तालिका (तालिका 1) भविष्यवाणी मानकों को प्रदान करने के लिए वांछित आकार के oligoclusters उत्पादन करने के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं।

आकृति 1
चित्रा 1. Polyacrylamide ढाल जेल देरी समय द्वारा गठित और जोड़ने पर तरीकों। Oligoclusters की वैद्युतकणसंचलन देरी समय के द्वारा उत्पादित और जोड़ने पर तरीकों ढाल जेल वैद्युतकणसंचलन पर विश्लेषण किया गया Oligoclusters। लेन 2-4:। ऐड-ऑन विधि द्वारा गठित oligoclusters: HAuCl 4 क्षारीय और NaSCN लेन 5-8 के अलावा बनाने के बीच अलग अलग देरी बार (45, 135, और 405 सेकंड) के बाद गठित oligoclusters। बीज 405 सेकंड की देरी के साथ देरी समय विधि, ↓ ने संकेत दिया द्वारा बनाई गई थी। पारा के अलग मात्रा में जोड़ने के लिए इस्तेमाल किया गया। पारा समाधान के अनुपात (सोने में 1 मिमी) समाधान बीज के लिए (सोने में 1 मिमी) प्रत्येक नमूना तैयार करने के लिए इस्तेमाल किया इंडिका हैंटेड, 4xHG, 6xHG, 12xHG, और 24xHG के रूप में। इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2. सोने oligoclusters व्यास देरी समय द्वारा गठित और जोड़ने पर तरीकों। Oligoclusters देरी समय से तैयार है और जोड़ने पर मंदिर तरीकों से विश्लेषण किया गया। ए) और बी) से Ref। 16, कॉपीराइट 2014 अमेरिकन केमिकल सोसायटी की अनुमति के साथ अनुकूलित कर रहे हैं। (ए) 50 एनएम के प्रतिनिधि मंदिर छवियों x 50 नमूनों से तैयार ग्रिड के एनएम क्षेत्रों देरी समय विधि का उपयोग किया। कणों (वाई अक्ष) और देरी बार उनकी तैयारी (एक्स अक्ष) में इस्तेमाल की व्यास संकेत कर रहे हैं, दोनों अक्ष लघुगणक हैं। ई -bt - भारी काला लाइन (2 आर = .973) अनुभवजन्य 3-डी पैरामीटर समीकरण देरी समय = डी 0 + A (1 के साथ एक सबसे अच्छा फिट है विकास की देरी समय एनएम में समूहों का मतलब व्यास है, डी 0 समूहों (~ 3.5 एनएम) की न्यूनतम व्यास है, है मूल आकार में अधिकतम वृद्धि देरी समय देने की वजह से एक (~ 20 एनएम) और बी = .0021 सेकंड -1। (बी) oligoclusters NaSCN (देरी के समय विधि) एक रैखिक पैमाने पर प्रस्तुत जोड़ने से पहले अलग देरी बार के बाद गठित की व्यास। (सी) oligoclusters 405 सेकंड की देरी समय के साथ-समय देरी विधि द्वारा गठित preformed सोने के बीज पर पारा के विभिन्न मात्रा के अलावा (ऐड-ऑन विधि) के बाद गठित की व्यास। भारी काला लाइन से दिखाया गया है, यह आसानी से देखा जा सकता है ऐड-ऑन विधि द्वारा गठित oligoclusters का व्यास है कि 4 समीकरण , जहां सी पारा और ग बीज chloroauric एसिड की सांद्रता ऐड-ऑन विधि में पारा का समाधान करने में और oligoc बनाने में किया जाता देरी समय विधि क्रमश Lusters। इसी तरह वी पारा और वी के बीज इसी मात्रा में कर रहे हैं। इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
देरी समय और विभिन्न आकार के सोने oligoclusters बनाने के लिए ऐड-ऑन तरीकों में से 3 चित्र दीवार चार्ट आरेख। विभिन्न आकारों में या तो देरी समय या ऐड-ऑन तरीकों का उपयोग कर के सोने oligoclusters synthesizing के लिए प्रक्रियाओं की रूपरेखा चार्ट प्रवाह। chloroauric एसिड की क्षारीय समाधान नीला है। पारा लाल है। सोने nanoparticle बीज और oligoclusters काले होते हैं। इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

318px "> देरी समय प्रक्रिया
ऐड-ऑन प्रक्रिया
भविष्यवाणी व्यास (एनएम)
देरी समय (सेकंड) देरी समय (मिनट) भविष्यवाणी व्यास (एनएम) एसडी ± मापा व्यास (एनएम) 4 × पारा 6 × पारा 12 × पारा 24 × पारा 100 × पारा 1000 × पारा
1 0.02 3.5
2 0.03 3.6 3.1 ± 1.3 6.1 6.9 8.4 10.5 16.7 36
3 0.05 3.6
4 0.07 3.7
5 0.08 3.7 2.6 ± 1.1 6.3 7.1 8.7 10.8 17.3 37
6 0.10 3.8
7 0.12 3.8
8 0.13 3.8
9 0.15 3.9
10 0.17 3.9 6.7 7.5 9.2 11.4 18 39
1 1 0.18 4.0
12 0.20 4.0
13 0.22 4.0
14 0.23 4.1
15 0.25 4.1 3.3 ± 1.5 7.0 7.9 9.7 12.0 19 41
20 0.33 4.3
25 0.42 4.5
30 0.50 4.7
35 0.58 4.9
40 0.67 5.1
45 0.75 5.3 6.4 ± 2 9.1 10.1 12.5 15.5 25 53
60 1.0 5.9
75 1.3 6.4
90 1.5 6.9
105 1.8 7.5
120 2.0 8.0
135 2.3 8.4 11 ± 3 14.4 16.1 20 25 39 84
165 2.8 9.4
195 3.3 10
225 3.8 1 1
255 4.3 12
285 4.8 13
315 5.3 13
345 5.8 14
375 6.3 14
405 6.8 15 14 ± 5 26 29 35 44 70 150
435 7.3 15
465 7.8 16
495 8.3 16
525 8.8 17
555 9.3 17
585 9.8 18
615 10 18
900 15 20
1,200 20 22 20 ± 11 37 42 51 64 102 219
1,500 25 23
1,800 30 23
2,100 35 23
2,400 40 23
2,700 45 23
3000 50 23
3300 55 23
3600 60 23 25 ± 11 40 45 55 69 109 235

तालिका 1 Oligocluster आकार भविष्यवाणी मेज। Oligoclusters सोने की अनुमानित व्यास या तो देरी समय या ऐड-ऑन के तरीकों का उपयोग का गठन। देरी समय विधि के लिए अनुमानित व्यास औसत oligocluster व्यास डी देरी समय = डी 0 + एक के लिए एक अनुभवजन्य सूत्र का उपयोग कर की गणना की जाती है (1 - ई -bt), जहां डी एनएम में सोने oligoclusters का मतलब व्यास है, डी 0 है न्यूनतम व्यास (3.5 एनएम), एक कोर आकार (20 ​​एनएम) में अधिकतम वृद्धि हुई है, और जैसा कि पहले 16 दिखाए बी, .0021 सेकंड -1 है। ऐड-ऑन विधि के लिए अनुमानित व्यास खाता है कि नए नैनोकणों पारा से फार्म नहीं कर सकते में ले गणना की जाती है, बल्कि यह समान रूप से चारों ओर गोलाकार preformed बीज जमा किया जाता है, इस प्रकार उन्हें बड़ा बना रही है। कोई अन्य धारणा आवश्यक है। यह आसानी से देखा जा सकता है कि वेंoligoclusters की ई व्यास ऐड-ऑन विधि द्वारा गठित समीकरण 6 , जहां सी पारा और ग बीज chloroauric एसिड की सांद्रता ऐड-ऑन विधि में पारा का समाधान करने में और क्रमश: देरी समय विधि द्वारा oligoclusters बनाने में इस्तेमाल कर रहे हैं। इसी तरह वी पारा और वी के बीज इसी मात्रा में कर रहे हैं।

Discussion

यह पांडुलिपि (चित्रा 3) monodisperse सोने oligoclusters की बेंच शीर्ष संश्लेषण के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान करता है। विधि केवल क्षारीय समाधान और एजेंट को कम करने के बाद इसके अलावा, सोडियम thiocyanate को HAuCl 4 के अलावा के बीच के समय में अलग से आकार की एक विस्तृत श्रृंखला का निर्माण करने में सक्षम है। क्षारीय को HAuCl 4 के अलावा hydroxylated सोने के लिए HAuCl 4 के समय निर्भर hydroxylation में जलीय समाधान परिणाम बफर (ना + [एयू (OH 4-x) सीएल X] -)। कम समय में इस hydroxylation परिणाम HAuCl 4 उपलब्ध किया जा रहा है, हालांकि hydroxylation पूरा करने के लिए जाना नहीं है, क्योंकि यह एक संतुलन की प्रतिक्रिया है। Nucleation और नए सिरे से सोने monomers के गठन के केवल 4 HAuCl द्वारा शुरू किया जा सकता है। Hydroxylated सोना, सोने की मौजूदा नैनोकणों को जोड़ने पर सोने oligoclusters के गठन में जिसके परिणामस्वरूप के ही सक्षम है; हमारे ऐड-ऑनइस विधि 16 का फायदा उठाते हैं। देरी समय विधि के साथ बनाई Oligoclusters बीज जिस पर hydroxylated सोना जमा किया जाता है, जिससे वरीयता प्राप्त oligoclusters के आकार में वृद्धि के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। वरीयता प्राप्त विकास hydroxylated सोने के अनुपात (पारा) बनाम रूप में संश्लेषित oligocluster (चित्रा 1) अलग से नियंत्रित किया जा सकता है। दोनों तरीकों में कणों का आकार आसानी से सही समय में देरी (चित्रा 2A, बी) का चयन करके या सही बीज शुरू करने और जोड़ा hydroxylated सोना (पारा) (चित्रा 2 सी) के सही अनुपात का चयन करके भविष्यवाणी की जा सकती है। सबसे अधिक उपयोगी कण आकार के लिए भविष्यवाणियों (तालिका 1) प्रस्तुत कर रहे हैं। GSH derivatized oligoclusters के बढ़ते आकार वैद्युतकणसंचलन द्वारा नजर रखी जा सकती है, के रूप में बड़े कणों कम विस्थापित और विशेष रूप से दिखाई गहरे, बाद में इस तथ्य से उत्पन्न कि सोने के नैनोकणों के विलुप्त होने के गुणांक कण आकार के अनुपात में वृद्धि हुई है।

4 की hydroxylation एक संतुलन प्रतिक्रिया होती है और पूरा करने के लिए जाना नहीं है से निकलती है। जब oligocluster बीज की एकाग्रता उच्च बनी हुई है HAuCl 4 की अधूरी hydroxylation जोड़ने पर प्रतिक्रिया पर कम से कम प्रभाव है। Oligocluster बीज की एकाग्रता, कम कर रहे हैं जैसा भी मामला है जब लंबे समय से देरी समय बीज और उच्च पारा का उपयोग: बीज अनुपात, unhydroxylated HAuCl 4 के प्रभाव महत्वपूर्ण बन सकता है। 4 HAuCl इन शर्तों के तहत नए oligoclusters के संश्लेषण के नाभिक को, oligoclusters की विषम आबादी में जिसके परिणामस्वरूप में सक्षम है।

के रूप में संश्लेषित देरी समय या जोड़ने पर विधि द्वारा उत्पादित oligoclusters सप्ताह के लिए स्थिर रहे हैं, केवल सोना वेग की मात्रा का पता लगाने के विकास। के बाद भी होआईएनजी 300 गुना oligoclusters स्थिर रहने और एकत्रीकरण का विरोध ध्यान केंद्रित किया। सोने से पहले भी यहाँ वर्णित oligoclusters derivatization बिना ध्यान केंद्रित किया जा सकता है, इस प्रकार की अनुमति महंगा derivatizing एजेंटों छोटे संस्करणों में इस्तेमाल किया जा करने में सक्षम होने के अतिरिक्त लाभ है। glutathione (GSH) के साथ derivatized किया जा रहा करने के बाद, समूहों एक साल तक स्थिर बने रहे। GSH-derivatization भी मजबूत नकारात्मक चार्ज 13 जब शारीरिक बफ़र्स या जानवर प्लाज्मा के संपर्क में उन्हें एकत्रीकरण का विरोध करता है कि प्रदान करता है, इस प्रकार उन्हें इन विवो प्रयोगों के लिए उपयुक्त बना। Derivatization thiol समूह युक्त अभिकर्मकों की एक विस्तृत विविधता के साथ प्राप्त किया जा सकता है।

अन्य thiol वाले अणुओं के साथ 17,18 derivatization को oligoclusters का ज़िम्मा सतह monolayer के लिए सुविधाजनक और आसान संशोधन, इस प्रकार नियंत्रित सतह के रसायन शास्त्र और oligoclusters की जेट की अनुमति देता है। इस प्रोटोकॉल CA में इस्तेमाल अन्य रसायनोंn आसानी संश्लेषण आई बिना समान रसायनों के लिए प्रतिस्थापित किया। यह अन्य thiocyanate लवण के लिए (जैसे।, कार्बोनेट) अन्य क्षारीय buffers के साथ बोरेक्स और सोडियम thiocyanate के प्रतिस्थापन शामिल है (उदाहरण के लिए।, KSCN)।

इस प्रोटोकॉल की मुख्य विशेषता इसकी सादगी, जो जोर दिया जाना चाहिए। केवल एक मिलीग्राम वजन पैमाने पर और चुंबकीय उत्तेजक व्यावसायिक गुणवत्ता वाले सोने oligoclusters जो उन्नत जैविक और सामग्री अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है उत्पादन के लिए आवश्यक है। व्यापक प्रयोज्यता की तुलना में उत्पादन किया जा सकता है और monodispersity द्वारा आकार की व्यापक रेंज द्वारा सहायता प्राप्त है। इसके अतिरिक्त, घर में उत्पादन कम लागत है।

oligoclusters बेसल झिल्ली और रक्त बाधाओं की पारगम्यता के अध्ययन के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। वे आसानी से विभिन्न मार्गों के माध्यम से नमक के साथ प्रशासित और इन विवो 19-21 में लगाया जा सकता है। प्राप्त ऊतकों के नमूनों बाद में एक के तहत जांच की जा सकतीइलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप 16,22। पारगम्यता इसके अलावा, जैव वितरण बहुमूल्य औषधीय जानकारी और विभिन्न आकारों के oligoclusters के मिश्रण के प्रशासन के शरीर के अंदर 23-25 ​​कणों के आकार पर निर्भर वितरण के बारे में बहुमूल्य जानकारी देता है प्रदान करता है। अन्त में, उनके अद्वितीय संरचना की वजह से वे स्थानीय सतह plasmon अनुनाद (LSPR) को प्रकट करने के लिए शायद फ्लोरोसेंट लेबलिंग, जो सोने के नैनोकणों में आसानी से प्राप्त नहीं है के लिए उन्हें आदर्श उम्मीदवार बनाने विफल क्योंकि प्रतिदीप्ति 26 के लगभग पूर्ण शमन में LSPR और fluorophore परिणाम के बीच हस्तक्षेप ।

Acknowledgments

टी स्लोवेनिया अनुसंधान एजेंसी से समर्थन मानता है (एआरआर, अनुदान बीआई-अमेरिका / 13-14-040, और J3-6803)। ओएस के राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) अनुदान RO1HL49277 से समर्थन मानता है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
125 ml Wheaton glass bottles Fisher Scientific SC-06-404F
Borax (Na2B4O7·10H2O) Fisher Scientific S25537
Gold(III) Chloride trihydrate Sigma Aldrich G4022
Sodium thiocyanate Sigma Aldrich 251410
Sodium carbonate Sigma Aldrich S7795
Glutathione Sigma Aldrich G4251
Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) Corning 21-031-CV
Centricon Plus - 70 Millipore UCF703008
Sodium bicarbonate Sigma Aldrich S6014
CF200-Cu Carbon film on 200 mesh copper grids  Electron Microscopy Sciences 71150
10x Tris/Glycine buffer Bio-Rad 161-0734
Any kD Mini-PROTEAN TGX Gel Bio-Rad 456-9033

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References

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रसायन विज्ञान अंक 108 सोने nanoparticle chloroauric एसिड Oligocluster संश्लेषण derivatization आकार वितरण oligomers अंगूर की तरह समूहों
परिवेश की स्थिति के तहत सोने के नैनोकणों स्थिर Oligomeric क्लस्टर का आकार नियंत्रित संश्लेषण के लिए एक सरल विधि
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Lawrence, M., Testen, A., Koklic, T., Smithies, O. A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions. J. Vis. Exp. (108), e53388, doi:10.3791/53388 (2016).

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