Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Un metodo semplice per la dimensione sintesi controllata di stabili oligomeriche Grappoli di oro nanoparticelle in condizioni ambientali

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

Descriviamo un metodo semplice per la produzione altamente stabili gruppi oligomerici di nanoparticelle di oro attraverso la riduzione di acido cloroaurico (HAuCl4) con tiocianato di sodio (NaSCN). I oligoclusters hanno una distribuzione granulometrica ristretta e possono essere prodotti con una vasta gamma di dimensioni e cappotti superficie.

Abstract

Riduzione degli diluire acquosa HAuCl4 con tiocianato di sodio (NaSCN) in ambiente alcalino produce da 2 a 3 nanoparticelle di diametro nm. Stabile uva-come grappoli oligomerici di queste nanoparticelle gialle di distribuzione delle dimensioni ristretta sono sintetizzati in condizioni ambientali attraverso due metodi. Il metodo ritardo tempo controlla il numero di subunità nei oligoclusters variando il tempo tra l'aggiunta di HAuCl4 di soluzione alcalina e la successiva aggiunta di agente riducente, NaSCN. I oligoclusters gialle prodotte gamma nel formato da 3 ~ a ~ 25 nm. Questa gamma di dimensioni può essere ulteriormente estesa mediante un metodo aggiuntivo utilizzando cloruro d'oro idrossilato (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -) per auto-catalitica aumentare il numero di subunità in as-sintetizzato oligocluster nanoparticelle, fornendo una gamma totale di 3 nm a 70 nm. I preparativi oligocluster greggio mostrano distribuzioni di dimensione ristretta e non necessitano di pellicciafrazionamento ther per la maggior parte scopi. I oligoclusters formati possono essere concentrati> 300 volte, senza aggregazione e le miscele di reazione greggio rimangono stabili per settimane senza ulteriori elaborazioni. Poiché questi cluster oligomerici possono essere concentrati prima derivatizzazione permettono costosi agenti derivatizzazione da utilizzare economicamente. Inoltre, presentiamo due modelli con cui predizioni di granulometria possono essere effettuate con grande precisione.

Introduction

L'uso di nanoparticelle di oro come strumenti in entrambe le applicazioni biomediche e la ricerca di base è cresciuto enormemente negli ultimi decenni. nanomateriali moderne Pochi sono stati applicati a tanti campi diversi, trovando il loro uso in tutto, dai pannelli solari per il trattamento del cancro fototermica; da elettrica a sensori biologici; da catalisi chimica di sistemi di drug delivery 1-7. Gli interessi di nanoparticelle d'oro come strumenti in queste aree sono guidati dalle proprietà uniche nanoparticelle d'oro in possesso che includono speciali proprietà strutturali, ottiche ed elettroniche 8.

Vi è un uso crescente di oro nanoparticelle 9,10 in saggi biologici e chimici. Nonostante la disponibilità di molte fonti per l'acquisto di nanoparticelle di oro, che vengono ad un prezzo considerevole rispetto al costo della sintesi casa. L'alto costo di nanoparticelle disponibili in commercio rende in casa sintesi desirable. La nostra procedura comporta la sintesi di nanocluster oligomeriche fatte da piccole 2-3 nm subunità oro sferiche. Avere tutti i vantaggi di nanoparticelle di oro classici, nanocluster oligomerici sono preferiti scelta quando si tratta di permeabilità o filtrazione tassi misurazioni perché i loro imita struttura modulare la struttura delle proteine.

Attualmente, gli approcci più comuni alla sintesi in casa di nanoparticelle d'oro comportano la riduzione del cloruro d'oro (HAuCl4) in ambiente acquoso 11,12. Riduzione HAuCl4 con reagenti riducenti comuni, come boroidruro di sodio (NaBH4) o citrato di sodio, consente la produzione di nanoparticelle sferiche 13. nanoparticelle di oro sintetizzati da questi metodi sono limitati nella loro gamma di dimensioni utili, perché diventano sensibili alla presenza di sali nel buffer biologici aumentano i loro diametri interni. Un metodo è stato precedentemente descrittoper la sintesi di nanoparticelle gialle di 2-3 nm di diametro dalla riduzione dei HAuCl4 con tiocianato di sodio in ambiente alcalino 14,15.

Qui, descriviamo una modifica di tale metodo che produce un oligocluster uva di nanoparticelle giallo senza la necessità di agenti di incappucciamento aggiuntivi. Semplicemente variando il tempo tra l'aggiunta di HAuCl4 di soluzione alcalina e la successiva aggiunta di agente riducente, sodio tiocianato, siamo in grado di variare la dimensione risultante delle particelle d'oro da ~ 3 nm a ~ 25 nm. Per produrre particelle più grandi, una semplice procedura aggiuntivo può essere usato per coltivare oligoclusters mediante aggiunta di oro idrossilato (HG) per le oligoclusters as-sintetizzati in presenza di sodio tiocianato. L'utilizzo di questi due metodi, siamo in grado di produrre in modo affidabile oligoclusters che coprono una gamma da ~ 3 nm a ~ 70 nm. Il fatto che questo metodo consente di sintesi ben controllato di alta qualità gvecchi oligoclusters sotto banco-top condizioni con dotazioni standard e un numero limitato di reagenti estende potenzialmente i benefici di nanoparticelle di oro come strumento di ricerca per i ricercatori con poca o nessuna esperienza nella sintesi chimica.

Protocol

1. Preparazione dei reagenti

Attenzione: Usare sempre cautela quando si lavora con sostanze chimiche e soluzioni. Seguire le appropriate procedure di sicurezza e indossare guanti, occhiali e un camice da laboratorio in ogni momento. Essere consapevoli del fatto che i nanomateriali possono avere rischi aggiuntivi rispetto alla loro controparte di massa.
Nota: Tutte le soluzioni chimiche sono fatti come molal (grammo moli per kg di solvente) anziché molare (moli grammo per litro di soluzione).

  1. Preparazione di cloruro d'oro
    1. Sciogliere 1 g di oro (III) cloruro triidrato in 100 g di H 2 O per dare 25 mM HAuCl4.
  2. Preparazione di borace (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O)
    1. Sciogliere 3,81 g di borace in 100 g di H 2 O per dare 0,1 borace molal (calda se necessario per garantire soluzione completa).
  3. Preparazione di tiocianato di sodio
    1. Sciogliere 8.1 g di sodio tiocianato in 100 g diH 2 O per dare 1 molal NaSCN.
  4. Preparazione di carbonato di sodio
    1. Sciogliere 5.3 g di sodio carbonato anidro in 100 g di H 2 O per dare 0,5 molare Na 2 CO 3.
  5. Preparazione di glutatione
    1. Sciogliere 154 mg di glutatione ridotto (GSH) per 1 ml di 0,5 molare Na 2 CO 3 invia 0,5 molal GSH.

2. Sintesi di oro Oligoclusters

  1. Ritardo tempo Sintesi di oro Oligoclusters
    1. Aggiungere 59,5 ml di H 2 O per un 125 ml bottiglia di vetro Wheaton pulito contenente un ancoretta. Utilizzare qualsiasi contenitore di vetro pulito a fondo piatto, ma assicurarsi che sia molto pulito.
    2. Aggiungere 7 ml di 0,1 borace molal e portare a soluzione scalpore vigorosa.
    3. Aggiungere 2,8 ml di ~ 25 mM HAuCl4 sotto miscelazione vigorosa e attendere il tempo di ritardo desiderato (aggiunta di HAuCl4 inizia il ritardo di tempo). Il ritardo determinerà la dimensione diil come sintetizzato oligoclusters come mostrato nella Tabella 1.
    4. Dopo desiderato tempo di ritardo, aggiungere 700 ml di 1 molal NaSCN in breve vigorosa agitazione (1.200 rpm per 30 sec).
    5. Rimuovere ancoretta e lasciare che la reazione di andare a completamento O / N (distribuzione dimensionale delle oligoclusters può essere ulteriormente migliorata permettendo miscela agitare continuamente O / N durante la reazione va a finire). Una volta che la reazione è giunta a compimento le oligoclusters grezzi come per sintesi sono stabili per settimane.
  2. Add-on Crescita di Oligoclusters
    1. Unire 10 ml di oligoclusters as-sintetizzati a 60 ml di HG. Il rapporto tra oligoclusters as-sintetizzati a HG determina la dimensione oligoclusters risultanti, aumentando la quantità relativa di HG produce oligoclusters grandi.
    2. Aggiungere 900 ml di 1 molal NaSCN in breve vigorosa agitazione (1.200 rpm per 30 sec).
    3. Lasciare che la reazione di andare a compimento O / N (distribuzione delle dimensioni delle oligoclusterspuò essere ulteriormente migliorato, consentendo miscela agitare continuamente O / N durante la reazione va a finire).

3. GSH derivatizzazione e la concentrazione di Oligoclusters

  1. Aggiungere 70 ml di oligoclusters as-sintetizzati grezzi (o oligoclusters dal metodo add-on) per un filtro centrifugo 70 ml 30 kDa cutoff.
  2. Spin per 15 min a 3000 x g. Questo concentra le particelle fino ad un volume di ~ 250 microlitri.
  3. dispositivo flip over e recuperare retentato dal dispositivo di rotazione per 3 minuti a 500 x g. volume ripristinato dovrebbe essere ~ 250 microlitri.
  4. Misura recuperato volume usando una micropipetta.
  5. Aggiungere un volume di 0,5 glutatione molal (o altro tiolo) pari a 1/9 th volume ripristinato di oligoclusters concentrate (concentrazione finale 50 mmolal GSH).
  6. Lasciare reazione derivatizzazione di sedersi a temperatura ambiente per 5-10 minuti. Derivatizzazione si verifica rapidamente. Eccessivamente lunghi tempi possono sciogliere le particelle.
  7. Diluire derivatized oligoclusters in 50 ml di tampone fosfato Dulbecco. (Altri buffer o H 2 O possono essere scelti come il tampone di diluente / lavaggio a questo punto. La scelta è solitamente determinata mediante applicazione a valle previsto.)
  8. Aggiungere tutti i oligoclusters derivatizzati diluito al filtro centrifugo 30 kDa cutoff.
  9. Spin il filtro centrifugo per 15 min a 3000 x g.
  10. dispositivo flip over e recuperare retentato dal dispositivo di rotazione per 3 minuti a 500 x g. volume ripristinato dovrebbe essere ~ 250 microlitri. Le particelle concentrate recuperate sono pronti all'uso e sono stabili per mesi a 4 ° C.

4. Analisi e verifica di Oligocluster Sintesi

  1. Elettroforesi su gel di Oligoclusters
    1. Elettroforesi di preparazione oligocluster greggio
      1. Mescolare i preparativi oligocluster come per sintesi 2: 1 con tampone carico contenente il 60% di glicerolo, ~ 0,15% blu di bromofenolo e 150 mmolal GSH (dal magazzino di 0,5 molal GSH disciolto in 0,5 molare Na 2 CO 3).
      2. Carico 30 ml Onto prefabbricati gel di poliacrilammide gradiente (qualsiasi kDa) e gestito con Tris-glicina tampone di corsa (25 mM Tris, 192 mm glicina; non SDS è utilizzato) per 26 min a tensione costante (200 V).
    2. Elettroforesi di GSH derivatizzato Oligoclusters
      1. Diluire GSH-derivatizzati oligocluster Preparazione 1: 3 con H 2 O (normalmente dal 2 ml di GSH-oligoclusters con 6 ml H 2 O).
      2. Mix diluito oligoclusters GSH-derivatizzati 2: 1 con tampone carico contenente il 60% di glicerolo, ~ 0,15% blu di bromofenolo e 150 bicarbonato di sodio mmolal.
      3. Carico 10 ml Onto prefabbricati gel di poliacrilammide gradiente (qualsiasi kDa) e gestito con Tris-glicina tampone di corsa (25 mM Tris, 192 mm glicina; non SDS è utilizzato) per 26 min a tensione costante (200 V).
  2. Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
    1. Oligoclusters Preparazione per TEM
      1. Per lavare oligoclusters diluire 20 ml di oligoclusters concentrato con 0,5 ml di H 2 O e caricare in un filtro centrifugo 0,5 ml 30 kDa cutoff.
      2. Spin a 14000 g per 10 min.
      3. Rimuovere filtrato e risospendere retentato con un nuovo 0,5 ml di H 2 O.
      4. Ripetere lavaggio due volte per un totale di 3 lavaggi.
      5. Diluire finale retentato 500 volte in H 2 O (oligoclusters sono pronti per gridding a questo punto).
    2. gridding Oligoclusters
      1. scarica luminescente carbonio rivestito griglia.
      2. Deposito 0,6 ml di oligoclusters lavati e diluito su un bagliore scaricata griglia di carbonio rivestite.
      3. Lasciare griglia per asciugare per 10 minuti.
      4. Visualizza oligoclusters da TEM a 100,000X ingrandimento. Operare a 80 kV per le immagini qui riportate.

Representative Results

Le sintesi di oligoclusters oro sono stati analizzati mediante elettroforesi su gel (Figura 1) e microscopia elettronica a trasmissione (TEM) (Figura 2). Le dimensioni oligoclusters GSH-rivestite può essere monitorato mediante elettroforesi come particelle più grandi migrano meno e più scure. Inoltre, la qualità di un determinato preparato dimensione può essere dedotta dalla ampiezza della banda osservate dopo elettroforesi (cioè, per una data dimensione, preparazioni distribuzioni di dimensione strette produrranno bande rigide rispetto preparazioni delle stesse dimensioni con distribuzioni di dimensioni più ampie) . Figura 2 descrive la relazione del tempo di ritardo (metodo di ritardo a tempo) o di HG: seme (metodo add-on) per oligocluster dimensioni. diametri medi calcolati dalla TEM vengono utilizzati per determinare il ritardo-time e HG: seme la crescita della dipendenza di oligoclusters per il ritardo-time e add-on metodi, rispettivamente. Un diagramma di flusso (figura 3) illustra la procedura sia soddisfattahods e una tabella (Tabella 1) fornire parametri previsti per la produzione di oligoclusters della dimensione desiderata sono presentati.

Figura 1
Figura 1. poliacrilammide gel elettroforesi gradiente di oligoclusters formate dal ritardo di tempo e Add-on metodi. Oligoclusters prodotta da ritardo-time e add-on metodi sono stati analizzati in elettroforesi su gel di gradiente. Corsie 2-4: oligoclusters formati dopo diversi tempi di ritardo (45, 135, e 405 sec) tra rendendo la alcalino HAuCl4 e l'aggiunta di NaSCN corsie 5-8:. Oligoclusters formate dal metodo di add-on. Seed è stata costituita con il metodo del ritardo-time con 405 di ritardo sec, indicato da ↓. Quantità variabili di HG sono stati usati per add-on. I rapporti di soluzione HG (1 mm d'oro) per seminare soluzione (1 mm di oro) utilizzati per la preparazione di ogni campione sono indicaTed, come 4xHG, 6xHG, 12xHG, e 24xHG. Clicca qui per scaricare questo file.

figura 2
Figura 2. I diametri di oligoclusters oro formate dal ritardo di tempo e add-on metodi. Oligoclusters preparati dal ritardo di tempo e add-on metodi sono stati analizzati mediante TEM. A) e B) sono adattati con il permesso di Rif. ​​16, Copyright 2014 American Chemical Society. (A) immagini Rappresentante TEM di 50 nm x 50 aree Nm di griglie preparate da campioni con il metodo di ritardo a tempo. Diametro delle particelle (asse Y) e del ritardo utilizzato nella loro preparazione (asse X) è indicata, sia all'asse sono logaritmica. La linea nera pesante (R 2 = 0,973) è una misura migliore con empirica 3-D parametro dell'equazione di ritardo a tempo = D 0 + a (1 - e -bt dove D ritardo di tempo è il diametro medio dei cluster nello nm, D 0 è diametro minimo di cluster (~ 3,5 nm), a è l'aumento massimo dimensioni del nucleo causata estendendo il tempo di ritardo (~ 20 nm) e b = 0,0021 sec -1. (B) diametri dei oligoclusters formati dopo diversi tempi di ritardo prima di aggiungere NaSCN (metodo ritardo di tempo) ha presentato su una scala lineare. (C) diametri delle oligoclusters formati dopo aggiunta (metodo add-on) di diverse quantità di HG sia sui semi oro preformati formate dal metodo di ritardo del tempo con 405 sec tempo di ritardo. Come mostrato dalla linea nera pesante, si può facilmente vedere che il diametro di oligoclusters formato con il procedimento add-on è Equazione 4 , Dove c HG ec semi sono le concentrazioni di acido cloroaurico utilizzati nella fabbricazione soluzione di HG nel metodo add-on e nel fare oligoc Lampade con il metodo di ritardo del tempo, rispettivamente. Allo stesso modo V HG e V Semi i volumi corrispondenti. Cliccate qui per scaricare questo file.

Figura 3
Figura 3. parete diagramma di ritardo a tempo e metodi di add-on per fare oligoclusters d'oro di diverse dimensioni. Diagramma di flusso che illustra le procedure per la sintesi oligoclusters d'oro di diverse dimensioni utilizzando sia il ritardo di tempo o metodi di add-on. La soluzione alcalina di acido cloroaurico è blu. La HG è rosso. L'oro semi nanoparticelle e oligoclusters sono neri. Cliccate qui per scaricare questo file.

318px "> Ritardo tempo procedimento
Add-on procedura
Diametro predetto (nm)
tempo di ritardo (sec) tempo di ritardo (min) Diametro predetto (nm) diametro misurato ± sd (nm) 4 × HG 6 × HG 12 × HG 24 × HG 100 × HG 1000 × HG
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
11 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 11
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
1200 20 22 20 ± 11 37 42 51 64 102 219
1500 25 23
1800 30 23
2100 35 23
2400 40 23
2700 45 23
3000 50 23
3300 55 23
3600 60 23 25 ± 11 40 45 55 69 109 235

Tabella 1. Oligocluster tabella dei formati di predizione. Diametri previsto di oligoclusters oro formata utilizzando il ritardo di tempo o add-on metodi. Diametro prevista per il metodo di ritardo del tempo viene calcolato utilizzando una formula empirica per diametro medio D oligocluster delay-time = D 0 + a (1 - e -bt), dove D è il diametro medio delle oligoclusters oro in nm, D 0 è il diametro minimo (3,5 nm), a è l'aumento massimo dimensioni del nucleo (20 nm), e b è 0,0021 sec -1, come illustrato in precedenza 16. diametro prevista per il metodo add-on è calcolato tenendo conto del fatto che le nuove nanoparticelle non possono formare da HG, piuttosto si deposita semi sferici in modo uniforme in tutto preformati, rendendoli così più grande. Nessun altro presupposto è necessaria. Si può facilmente vedere che the diametro oligoclusters formato con il procedimento add-on è equazione 6 , Dove c HG ec semi sono le concentrazioni di acido cloroaurico utilizzati nella fabbricazione soluzione di HG nel metodo add-on e nel fare oligoclusters con il metodo di ritardo del tempo, rispettivamente. Allo stesso modo V HG e V Semi i volumi corrispondenti.

Discussion

Questo manoscritto fornisce un protocollo dettagliato per banco sintesi di oligoclusters oro monodisperse (Figura 3). Il metodo è in grado di produrre una vasta gamma di formati semplicemente variando il tempo tra l'aggiunta di HAuCl4 di soluzione alcalina e la successiva aggiunta dell'agente riducente, tiocianato di sodio. L'aggiunta di HAuCl4 a alcalina tamponata risultati della soluzione acquosa in tempo idrossilazione dipendente HAuCl4 all'oro idrossilato (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -). Questo idrossilazione risultati in meno HAuCl4 essendo disponibile, anche se la idrossilazione non va a compimento in quanto è una reazione di equilibrio. La nucleazione e la formazione di de novo monomeri d'oro possono essere avviate solo da HAuCl4. oro Hydroxylated è solo in grado di aggiungere a nanoparticelle di oro esistenti, causando la formazione di oligoclusters oro; il nostro add-onmetodo sfrutta questa 16. Oligoclusters formati con il metodo di ritardo del tempo possono essere utilizzati come semi su cui è depositato oro idrossilato, aumentando così la dimensione oligoclusters seminate. Crescita ad apporto può essere controllata variando il rapporto di oro idrossilato (HG) vs. as-sintetizzato oligocluster (Figura 1). In entrambi i metodi la dimensione delle particelle può essere facilmente prevista scegliendo il giusto ritardo (Figura 2A, B) oppure scegliendo la destra a partire semi e il giusto rapporto di aggiunto oro idrossilato (HG) (Figura 2C). Previsioni per dimensioni delle particelle più utili sono riportati (Tabella 1). La dimensione crescente di GSH oligoclusters derivatizzati può essere monitorato mediante elettroforesi come particelle più grandi migrano meno e appaiono notevolmente più scuro, più tardi derivante dal fatto che il coefficiente di estinzione di nanoparticelle di oro aumenta in proporzione alla dimensione delle particelle.

HAuCl4 è una reazione di equilibrio e non va a completamento. La idrossilazione incompleta HAuCl4 ha un'influenza minima sulla reazione aggiuntivo quando la concentrazione di semi oligocluster rimane alto. Quando la concentrazione di semi oligocluster sono bassi, come è il caso quando si usa lunga seme ritardo tempo ed elevata HG: rapporti seme, l'influenza di HAuCl unhydroxylated 4 può diventare significativo. In queste condizioni HAuCl4 è in grado di nucleazione la sintesi di nuovi oligoclusters, con conseguente popolazioni eterogenee di oligoclusters.

I oligoclusters come per sintesi prodotte dal ritardo di tempo o il metodo add-on sono stabili per settimane, lo sviluppo solo tracce di precipitato oro. Anche dopo essereing concentrata 300 volte i oligoclusters rimangono stabili e resistere aggregazione. I oligoclusters oro qui descritti hanno l'ulteriore vantaggio di poter essere concentrato senza previa derivatizzazione, permettendo così costosi agenti derivatizzazione da utilizzare in piccoli volumi. Dopo essere stato derivatizzato con il glutatione (GSH), grappoli rimasti stabili fino ad un anno. GSH-derivatizzazione fornisce anche una forte carica negativa 13 che li fa resistere aggregazione quando esposto a buffer fisiologici o di plasma animale, rendendoli così adatti per gli esperimenti in vivo. Derivatizzazione può essere realizzato con una varietà di gruppi contenenti reagenti tiolici.

La riconducibilità dei oligoclusters per derivatizzazione con altri tioli contenenti molecole 17,18 consente la modifica conveniente e facile del monostrato superficiale, controllando così la chimica di superficie e la reattività di oligoclusters. Altri prodotti chimici utilizzati in questo ca protocollon essere facilmente sostituito con sostanze chimiche simili senza compromettere la sintesi. Questo include la sostituzione di borace con altri tamponi alcalini (ad es., Carbonato) e tiocianato di sodio per altri sali tiocianati (per es., KSCN).

L'attributo principale di questo protocollo è la sua semplicità, che deve essere sottolineato. Solo una scala di peso milligrammo e agitatore magnetico è necessaria per produrre oligoclusters oro qualità commerciali che possono essere utilizzati per applicazioni biologiche e materiali avanzati. applicabilità Broad è aiutata dalla vasta gamma di dimensioni che possono essere prodotti e di monodispersity. Inoltre, in casa di produzione è a basso costo.

I oligoclusters sono particolarmente preziosi per gli studi di permeabilità delle membrane basali e barriere di sangue. Possono essere facilmente amministrati con soluzione fisiologica attraverso percorsi diversi e monitorati in vivo 19-21. campioni di tessuto ottenuti possono essere successivamente esaminati sotto unmicroscopio elettronico 16,22. Inoltre la permeabilità, la distribuzione bio fornisce preziose informazioni farmacologiche e l'amministrazione della miscela di oligoclusters di diverse dimensioni fornisce informazioni preziose sulla dimensione dipende distribuzione delle particelle all'interno del corpo 23-25. Infine, a causa della loro struttura unica non riescono a manifestare localizzata di risonanza plasmonica di superficie (LSPR) forse che li rende i candidati ideali per l'etichettatura fluorescente, che non è facilmente realizzabile in nanoparticelle d'oro, perché l'interferenza tra le LSPR e fluoroforo risultati in quasi totale estinzione della fluorescenza 26 .

Acknowledgments

TK riconosce il sostegno dell'Agenzia di ricerca Slovenia (ARRS, concede BI-US / 13-14-040, e J3-6803). OS riconosce il sostegno di National Institute of Health (NIH) Sovvenzione RO1HL49277.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dreaden, E. C., Austin, L. A., Mackey, M. A., El-Sayed, M. A. Size matters: gold nanoparticles in targeted cancer drug delivery. Ther. Deliv. 3 (4), 457-478 (2012).
  2. Huang, X., Jain, P., El-Sayed, I., El-Sayed, M. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles. Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).
  3. Notarianni, M., et al. Plasmonic effect of gold nanoparticles in organic solar cells. Sol. Energy. 106, 23-37 (2013).
  4. Jain, P. K., Huang, X., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Noble Metals on the Nanoscale: Optical and Photothermal Properties and Some Applications in Imaging, Sensing, Biology, and Medicine. Acc. Chem. Res. 41 (12), 1578-1586 (2008).
  5. Huang, X., El-Sayed, M. A. Gold nanoparticles: Optical properties and implementations in cancer diagnosis and photothermal therapy. J. Adv. Res. 1 (1), 13-28 (2010).
  6. Cioffi, N., et al. Electrosynthesis and characterization of gold nanoparticles for electronic capacitance sensing of pollutants. Electrochim. Acta. 56 (10), 3713-3720 (2011).
  7. Mikami, Y., Dhakshinamoorthy, A., Alvaro, M., Garcia, H. Catalytic activity of unsupported gold nanoparticles. Catal. Sci. Tech. 3 (1), 58-69 (2012).
  8. González, A. L., Noguez, C., Barnard, A. S. Map of the Structural and Optical Properties of Gold Nanoparticles at Thermal Equilibrium. J. Phys. Chem. C. 116 (26), 14170-14175 (2012).
  9. Neeley, A., et al. Selective Detection of Chemical and Biological Toxins Using Gold-Nanoparticle-Based Two-Photon Scattering Assay. IEEE Trans. Nanotechnol. 10 (1), 26-34 (2011).
  10. An, H., Jin, B. Prospects of nanoparticle-DNA binding and its implications in medical biotechnology. Biotechnol. Adv. 30 (6), 1721-1732 (2012).
  11. Wang, S., Qian, K., Bi, X., Huang, W. Influence of Speciation of Aqueous HAuCl4 on the Synthesis, Structure, and Property of Au Colloids. J. Phys. Chem. C. 113 (16), 6505-6510 (2009).
  12. Britton, H. T. S., Dodd, E. N. Electrometric studies of the precipitation of hydroxides. Part V. Tervalent gold chloride solutions. J. Chem. Soc. , 2464-2467 (1932).
  13. Schaaff, T. G., Knight, G., Shafigullin, M. N., Borkman, R. F., Whetten, R. L. Isolation and Selected Properties of a 10.4 kDa Gold:Glutathione Cluster Compound. J. Phys. Chem. B. 102 (52), 10643-10646 (1998).
  14. Baschong, W., Lucocq, J. M., Roth, J. Thiocyanate gold: Small (2-3 nm) Colloidal Gold for Affinity Cytochemical Labeling in Electron Microscopy. Histochemistry. 83 (5), 409-411 (1985).
  15. De Brouckère, L., Casimir, J. Préparation d'hydrosols d'or homéodisperses très stables. Bull. Soc. Chim. Belg. 57 (10-12), 517-524 (1948).
  16. Smithies, O., et al. Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles: Preparation, Size Distribution, Derivatization, and Physical and Biological Properties. Langmuir. 30 (44), 13394-13404 (2014).
  17. Bartz, M., et al. Monothiols derived from glycols as agents for stabilizing gold colloids in water: synthesis, self-assembly and use as crystallization templates. J. Mater. Chem. 9 (5), 1121-1125 (1999).
  18. Hainfeld, J. F., Slatkin, D. N., Focella, T. M., Smilowitz, H. M. Gold nanoparticles: a new X-ray contrast agent. Br. J. Radiol. 79 (939), 248-253 (2006).
  19. Nam, S. Y., Ricles, L. M., Suggs, L. J., Emelianov, S. Y. Ultrasound and Photoacoustic Monitoring of Mesenchymal Stem Cells Labeled with Gold Nanotracers. PLoS One. 7 (5), (2013).
  20. Jokerst, J. V., Thangaraj, M., Kempen, P. J., Sinclair, R., Gambhir, S. S. Photoacoustic Imaging of Mesenchymal Stem Cells in Living Mice via Silica-Coated Gold Nanorods. ACS Nano. 6 (7), 5920-5930 (2013).
  21. Astolfo, A., et al. In vivo visualization of gold-loaded cells in mice using x-ray computed tomography. Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 9 (2), 284-292 (2013).
  22. Menk, R. H., et al. Gold nanoparticle labeling of cells is a sensitive method to investigate cell distribution and migration in animal models of human disease. Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 7 (5), 647-654 (2011).
  23. Kumar, A., Zhang, X., Liang, X. J. Gold nanoparticles: Emerging paradigm for targeted drug delivery system. Biotechnol. Adv. 31 (5), 593-606 (2013).
  24. Paciotti, G. F., et al. Colloidal Gold: A Novel Nanoparticle Vector for Tumor Directed Drug Delivery. Drug Deliv. 11 (3), 169-183 (2004).
  25. Khlebtsov, N., Dykman, L. Biodistribution and toxicity of engineered gold nanoparticles: a review of in vitro and in vivo studies. Chem. Soc. Rev. 40 (3), 1647-1671 (2011).
  26. Nerambourg, N., Werts, M. H., Charlot, M., Blanchard-Desce, M. Quenching of Molecular Fluorescence on the Surface of Monolayer-Protected Gold Nanoparticles Investigated Using Place Exchange Equilibria. Langmuir. 23 (10), 5563-5570 (2007).

Tags

Chimica nanoparticelle d'oro acido cloroaurico Oligocluster Synthesis derivatizzazione distribuzione Size oligomeri grappoli d'uva come
Un metodo semplice per la dimensione sintesi controllata di stabili oligomeriche Grappoli di oro nanoparticelle in condizioni ambientali
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lawrence, M., Testen, A., Koklic,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter