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Chemistry

Um método simples para o tamanho Síntese controlada de estáveis ​​Oligoméricas Clusters de nanopartículas em condições ambientais

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

Descreve-se um método simples para a produção de aglomerados oligoméricos altamente estáveis ​​de nanopartículas de ouro através da redução do ácido cloroáurico (HAuCl 4) com tiocianato de sódio (NaSCN). Os oligoclusters têm uma distribuição de tamanho estreita e podem ser produzidos com uma ampla gama de tamanhos e revestimentos de superfície.

Abstract

Reduzindo diluir aquosa HAuCl 4 com tiocianato de sódio (NaSCN) sob condições alcalinas produz 2 a 3 nanopartículas nm de diâmetro. Estáveis ​​aglomerados oligoméricas de uva-like destas nanopartículas amarelas da distribuição de tamanho estreita são sintetizados sob condições ambientais através de dois métodos. O método de tempo de atraso controla o número de subunidades nas oligoclusters fazendo variar o tempo entre a adição de HAuCl 4 a solução alcalina e a adição subsequente de um agente redutor, NaSCN. Os oligoclusters amarelo produzido gama em tamanho de 3 ~ a ~ 25 nm. Esta gama de tamanho podem ser ainda prolongado por um método add-on utilizando hidroxilado cloreto de ouro (Na + [Au (OH 4-X) Cl X] -) para auto-cataliticamente aumentar o número de subunidades na tal como sintetizada oligocluster nanopartículas, proporcionar uma gama total de 3 nm a 70 nm. As preparações em bruto oligocluster apresentar distribuições de tamanho estreita e não necessitam de pelefracionamento ther para a maioria dos propósitos. Os oligoclusters formados podem ser concentradas> 300 vezes sem agregação e as misturas reaccionais em bruto permanece estável durante semanas sem processamento adicional. Porque estes aglomerados oligoméricos podem ser concentrados antes derivação eles permitem que agentes de derivação caro para ser usado economicamente. Além disso, apresentamos dois modelos pelos quais as previsões de tamanho de partícula podem ser feitas com grande precisão.

Introduction

O uso de nanopartículas de ouro como ferramentas em ambas as aplicações biomédicas e de investigação básica tem crescido consideravelmente ao longo das últimas décadas. Alguns nanomateriais modernos têm sido aplicados para tantos campos diversos, encontrar o seu uso em tudo, desde painéis solares para o tratamento do câncer fototérmica; de sensores eléctricos para biológicos; de catálise química de sistemas de entrega de drogas 1-7. Os interesses em nanopartículas de ouro como ferramentas nestas áreas são conduzidos pelas propriedades únicas nanopartículas de ouro possuem, que incluem propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas especiais 8.

Há um crescente uso de nanopartículas de ouro 9,10 em ensaios biológicos e químicos. Apesar da disponibilidade de muitas fontes para a compra de nanoparticulas de ouro, que têm um preço considerável quando comparado com o custo de síntese em casa. O alto custo de nanopartículas disponíveis comercialmente faz em casa síntese deindese-. Nosso procedimento envolve a síntese de nanopartículas oligoméricos feitos por pequenos 2-3 nm subunidades ouro esféricas. Com todas as vantagens de nanopartículas de ouro clássicos, nanoclusters oligoméricas são preferidos escolha quando se trata de permeabilidade ou de filtragem taxas de medições porque seus imita estrutura modular a estrutura das proteínas.

Atualmente, as abordagens mais comuns para a casa síntese de nanopartículas de ouro envolvem a redução do cloreto de ouro (HAuCl 4), em meio aquoso 11,12. Redução de HAuCl 4 com reagentes redutores comuns, tais como boro-hidreto de sódio (NaBH4) ou citrato de sódio, permite a produção de nanopartículas esféricas 13. As nanopartículas de ouro sintetizados por estes métodos são limitadas na sua gama de tamanho útil, porque eles tornam-se sensíveis à presença de sais de tampões biológicos como os seus diâmetros do núcleo aumenta. Um método foi anteriormente descritopara a síntese de nanopartículas amarelo de 2-3 nm de diâmetro a partir da redução de HAuCl 4 com tiocianato de sódio, sob condições alcalinas 14,15.

Aqui, nós descrevemos uma modificação de tal método que produz um oligocluster uva-dos como nanopartículas amarelo, sem a necessidade de agentes de protecção adicionais. Por simplesmente variando o tempo entre a adição de HAuCl 4 a solução alcalina e a adição subsequente de um agente, reduzindo tiocianato de sódio, que é capaz de variar o tamanho resultante das partículas de ouro a partir de ~ 3 nm a ~ 25 nm. Para produzir partículas de maiores dimensões, um procedimento simples add-on podem ser utilizadas para crescer estas oligoclusters pela adição de ouro hidroxilado (Hg) para os oligoclusters tal como sintetizada na presença de tiocianato de sódio. Usando estes dois métodos, somos capazes de produzir de forma confiável oligoclusters cobrindo uma gama de ~ 3 nm a ~ 70 nm. O facto de que este método permite a síntese bem controlada de alta qualidade goligoclusters velhos em condições de bancada com equipamento de série e um número limitado de reagentes potencialmente amplia os benefícios do nanopartículas de ouro como uma ferramenta de pesquisa para pesquisadores com pouca ou nenhuma experiência em síntese química.

Protocol

1. Preparação dos Reagentes

Cuidado: Tenha cuidado ao trabalhar com produtos químicos e soluções. Siga as práticas de segurança adequadas e usar luvas, óculos e um casaco de laboratório em todos os momentos. Esteja ciente de que os nanomateriais podem ter riscos adicionais, em comparação com o seu homólogo granel.
Nota: Todas as soluções químicas são feitas como molar (em grama moles por kg de solvente), em vez de molar (moles grama por litro de solução).

  1. Preparação de cloreto de ouro
    1. Dissolve-se 1 g de tri-hidrato de ouro (III) cloreto em 100 g de H 2 O para dar 25 HAuCl 4 mM.
  2. Preparação de bórax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O)
    1. Dissolve-se 3,81 g de bórax em 100 g de H 2 O para dar 0,1 molar de bórax (quente se necessário, para assegurar a dissolução completa).
  3. Preparação de tiocianato de sódio
    1. Dissolve-se 8,1 g de tiocianato de sódio em 100 g deH 2 O para dar um NaSCN molal.
  4. Preparação de carbonato de sódio
    1. Dissolve-se 5,3 g de carbonato de sódio anidro em 100 g de H 2 O para dar origem a 0,5 molar de Na 2 CO 3.
  5. Preparação de glutationa
    1. Dissolve-se 154 mg de glutationa reduzida (GSH) por 1 ml de 0,5 molar de Na 2 CO 3 para dar origem a 0,5 molar de GSH.

2. Síntese de ouro Oligoclusters

  1. Síntese tempo de retardo de ouro Oligoclusters
    1. Adicionar 59,5 ml de H2O a um 125 ml garrafa limpa vidro Wheaton contendo uma barra de agitação. Usar qualquer recipiente de vidro limpo fundo plano, mas garantir que ele é muito limpo.
    2. Adicionar 7 ml de 0,1 bórax molal e trazer solução para uma agitação vigorosa.
    3. Adicionar 2,8 ml de ~ HAuCl 25 mM 4 sob mistura vigorosa e esperar o tempo de atraso desejado (adição de HAuCl 4 começa o tempo de atraso). tempos de atraso irá determinar o tamanho dea sintetizado como oligoclusters como mostrado na Tabela 1.
    4. Após desejado tempo de atraso, adicione 700 mL de 1 molal NaSCN sob breve vigorosa agitação (1200 rpm durante 30 segundos).
    5. Remover barra de agitação e permitir que a reacção fique completa S / N (distribuição do tamanho das oligoclusters pode ser ainda melhorado, permitindo mistura a agitar continuamente O / N enquanto a reacção fica completa). Depois da reacção tem vindo a conclusão das oligoclusters bruto tal como sintetizada são estáveis ​​durante semanas.
  2. Add-on Crescimento de Oligoclusters
    1. Combinar 10 mL de oligoclusters tal como sintetizada com 60 ml de HG. A proporção de oligoclusters como HG-sintetizados para determinar o tamanho de oligoclusters resultantes, aumentando a quantidade relativa de HG produz oligoclusters maiores.
    2. Adicionar 900 ul de 1 molar NaSCN breve sob agitação vigorosa (1200 rpm durante 30 seg).
    3. Permitir que a reacção fique completa S / N (distribuição do tamanho das oligoclusterspode ser ainda mais melhorado, permitindo mistura a agitar continuamente O / N enquanto a reacção fica completa).

3. GSH derivatização e Concentração de Oligoclusters

  1. Adicionar 70 ml de oligoclusters tal como sintetizada em bruto (ou oligoclusters do método add-on) para um filtro centrífugo 70 ml de corte de 30 kDa.
  2. Rotação durante 15 min a 3000 x g. Isto concentra as partículas até um volume de ~ 250 mL.
  3. dispositivo de aleta recuperar mais e retido pelo dispositivo de fiação por 3 min a 500 x g. volume recuperado deve ser ~ 250 uL.
  4. Medida do volume recuperado utilizando uma micropipeta.
  5. Adicionar um volume de 0,5 molar de glutationa (ou outro tiol) igual a 1/9 do volume recuperado th de oligoclusters concentradas (concentração final 50 mmolal GSH).
  6. Permitir a reacção de derivação para sentar-se à TA durante 5-10 min. A derivatização ocorre rapidamente. Excessivamente longos períodos pode dissolver partículas.
  7. diluir derivatized oligoclusters em 50 ml de solução salina tamponada com fosfato de Dulbecco. (Outros tampões ou H 2 O pode ser escolhido como o tampão diluente / lavagem neste passo. A escolha é normalmente determinada pela aplicação a jusante se destina.)
  8. Adicione todos os oligoclusters derivadas diluído para filtrar centrífuga 30 kDa de corte.
  9. Girar o filtro de centrífuga durante 15 minutos a 3000 x g.
  10. dispositivo de aleta recuperar mais e retido pelo dispositivo de fiação por 3 min a 500 x g. volume recuperado deve ser ~ 250 uL. As partículas concentradas recuperados estão prontos para uso e são estáveis ​​durante meses a 4 ° C.

4. Análise e Verificação de Oligocluster Síntese

  1. A electroforese em gel de Oligoclusters
    1. Eletroforese de preparação oligocluster bruto
      1. Misture os preparativos oligocluster como sintetizadas 2: 1 com tampão de carga, contendo 60% de glicerol, ~ 0,15% de azul de bromofenol e 150 GSH mmolal (a partir de estoque de 0,5 molal GSH dissolvido em 0,5 molar de Na 2 CO 3).
      2. Carga de 30 mL em gel de gradiente de poliacrilamida pré-moldado (qualquer kDa) e executado com tampão de corrida Tris-glicina (25 mM Tris, glicina 192 mM, sem SDS é usado) por 26 min a tensão constante (200 V).
    2. Eletroforese de GSH derivatizadas Oligoclusters
      1. Diluir GSH-derivatizado oligocluster preparação 1: 3 com H2O (2 Tipicamente ul de GSH-oligoclusters com 6 uL de H2O).
      2. Mistura diluída oligoclusters GSH-derivatizados 2: 1 com tampão de carga contendo 60% de glicerol, ~ 0,15% de azul de bromofenol, e bicarbonato de sódio de 150 mmolal.
      3. Carga 10 ul em gel de gradiente de poliacrilamida pré-moldado (qualquer kDa) e executado com tampão de corrida Tris-glicina (25 mM Tris, glicina 192 mM, sem SDS é usado) por 26 min a tensão constante (200 V).
  2. Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM)
    1. Preparando Oligoclusters para TEM
      1. Para lavar oligoclusters Diluir 20 uL de oligoclusters concentradas com 0,5 ml de H 2 O e em carga a um filtro de centrífuga de 0,5 ml de 30 kDa de corte.
      2. Girar a 14.000 xg por 10 min.
      3. Remover filtrado e retentado ressuspender com um novo 0,5 ml de H 2 O.
      4. Repetir a lavagem duas vezes para um total de 3 lavagens.
      5. Diluir final de retentado de 500 vezes em H 2 O (oligoclusters estão prontos para gridding neste ponto).
    2. gridagem Oligoclusters
      1. descarga luminescente de carbono revestido grade.
      2. Depósito 0,6 ul de oligoclusters lavados e diluídos para uma grade de brilho descarregada revestida a carbono.
      3. Permitir grade para secarem naturalmente durante 10 min.
      4. Visualize oligoclusters por TEM em 100,000X ampliação. Operar em 80 kV para as imagens mostradas aqui.

Representative Results

As sínteses de oligoclusters ouro foram analisados ​​por electroforese em gel (Figura 1) e microscopia electrónica de transmissão (TEM) (Figura 2). O tamanho de oligoclusters GSH-revestidas pode ser monitorizada por eletroforese de partículas maiores migram menos e aparecem mais escuras. Além disso, a qualidade de qualquer dada preparação tamanho pode ser inferida por a largura da banda observada após electroforese (ou seja, para um determinado tamanho, as preparações com distribuições de tamanho mais estreita irá produzir bandas mais apertadas do que as preparações do mesmo tamanho, com distribuições de tamanho mais amplos) . a Figura 2 descreve a relação entre o tempo de atraso (tempo de atraso do método) ou HG: sementes (método add-on) para oligocluster tamanho. diâmetros médios calculados pela TEM são usados ​​para determinar atraso de tempo e HG: crescimento dependência de sementes de oligoclusters por atraso de tempo e add-on métodos, respectivamente. Um fluxograma (Figura 3) que define o procedimento para ambos metcochos e uma tabela (Tabela 1) proporcionar os parâmetros estimados para produzir oligoclusters com o tamanho desejado são apresentados.

figura 1
Figura 1. poliacrilamida eletroforese em gel com gradiente de oligoclusters formadas pelo tempo de retardo e add-on métodos. Oligoclusters produzido por atraso de tempo e add-on métodos foram analisadas em eletroforese em gel com gradiente. Lanes 2-4: oligoclusters formados após diferentes tempos de atraso (45, 135, e 405 seg) entre fazer a HAuCl 4 alcalina ea adição de NaSCN Lanes 5-8:. Oligoclusters formados pelo método add-on. Semente foi formado pelo método com tempo de atraso 405 de atraso segundo, indicado por ↓. Quantidades variáveis ​​de HG foram utilizados para add-on. Os rácios de solução de HG (1 mm de ouro) para semear a solução (1 mM em ouro) utilizados para a preparação de amostra são indicated, como 4xHG, 6xHG, 12xHG e 24xHG. Por favor clique aqui para baixar esse arquivo.

Figura 2
Figura 2. Os diâmetros de oligoclusters ouro formadas pelo atraso de tempo e add-on métodos. Oligoclusters preparados por atraso de tempo e add-on métodos foram analisados ​​por TEM. A) e B) estão adaptados com a permissão da ref. 16, Direitos de Autor 2014 American Chemical Society. (A) imagens representativas TEM de 50 nm x 50 áreas nm de grelhas preparadas a partir de amostras feitas usando o método de tempo de atraso. Diâmetro das partículas (eixo Y) e os tempos de retardamento utilizados na sua preparação (eixo X) são indicados, os dois eixos são logarítmicas. A linha preta pesada (R 2 = 0,973) é um melhor ajuste com empírica de 3 parâmetros equação D tempo de retardo = D 0 + a (1 - e -BT em que D tempo de retardo é o diâmetro médio de agregados em nm, D 0 é o diâmetro mínimo de aglomerados (~ 3,5 nm); a é o aumento máximo do tamanho do núcleo causado pelo que se prolonga o tempo de atraso (~ 20 nm) e b = 0,0021 s-1. (B) Os diâmetros das oligoclusters formados após diferentes tempos de atraso antes de adicionar NaSCN (método em tempo de atraso), apresentado em uma escala linear. (C) Os diâmetros dos oligoclusters formados após a adição (método add-on) de quantidades diferentes de FEC sobre partículas de ouro formadas previamente formados pelo método de tempo de atraso com tempo de atraso de 405 s. Como mostrado pela linha preta pesado, ele pode ser facilmente visto que o diâmetro da oligoclusters formada pelo método complemento está equação 4 , Onde c c Hg e As sementes são as concentrações de ácido cloroáurico usados ​​na fabricação de uma solução de HG no método add-on e em fazer oligoc lusters pelo método tempo de atraso, respectivamente. Da mesma forma V HG e V As sementes são os volumes correspondentes. Por favor clique aqui para baixar esse arquivo.

Figura 3
Figura 3. Parede diagrama de carta de add-on métodos para fazer oligoclusters ouro de diferentes tamanhos Delay-tempo e. Fluxograma delineando os procedimentos para sintetizar oligoclusters ouro de diferentes tamanhos utilizando quer o atraso de tempo ou métodos add-on. A solução alcalina de ácido cloroáurico é azul. O HG é vermelho. O ouro sementes de nanopartículas e oligoclusters são negros. Por favor clique aqui para baixar esse arquivo.

318px "> Atraso de tempo de procedimento
Add-on procedimento
diâmetro previsto (nm)
tempo de retardamento (segundos) tempo de espera (min) diâmetro previsto (nm) diâmetro medido ± 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 70,0 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
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

Mesa de previsão tamanho 1. Oligocluster. Diâmetros previsto de oligoclusters ouro formadas usando o tempo de retardo ou add-on métodos. Diâmetro previsto para o método de tempo de atraso é calculado utilizando uma fórmula empírica para o diâmetro médio D oligocluster tempo de retardo = D + A 0 (1 - e BT), em que D é o diâmetro médio de oligoclusters ouro em nm, D é 0 o diâmetro mínimo (3,5 nm), é um aumento do tamanho máximo de núcleo (20 nm), e b é 0,0021 s-1, como mostrado anteriormente 16. diâmetro previsto para o método add-on é calculado tendo em conta que as novas nanopartículas não podem formar a partir HG, em vez disso, é depositado sementes esféricas uniformemente em torno de pré-formados, tornando-os maiores. Nenhuma outra suposição é necessário. Ele pode ser facilmente visto que the diâmetro de oligoclusters formada pelo método add-on é equação 6 , Onde c c HG e sementes são as concentrações de ácido cloroáurico usados ​​na fabricação de uma solução de HG no método add-on e em fazer oligoclusters pelo método de tempo de atraso, respectivamente. Da mesma forma V HG e V As sementes são os volumes correspondentes.

Discussion

Este manuscrito proporciona um protocolo detalhado para a síntese de bancada de oligoclusters monodispersas de ouro (Figura 3). O método é capaz de produzir uma grande variedade de tamanhos variando simplesmente o tempo entre a adição de HAuCl 4 a solução alcalina e a adição subsequente do agente de redução, tiocianato de sódio. A adição de HAuCl 4 a alcalino aquosas tamponadas solução resulta na hidroxilação dependente do tempo de HAuCl 4 a hidroxilado ouro (Na + [Au (OH 4-x) x Cl] -). A hidroxilação resulta em menos HAuCl 4 estar disponível, embora a hidroxilação não ficar completa, uma vez que é uma reacção de equilíbrio. A nucleação e formação de novo de monómeros de ouro só pode ser iniciado por HAuCl 4. ouro hidroxilado só é capaz de acrescentar a nanopartículas de ouro existentes, resultando na formação de oligoclusters ouro; o nosso add-onmétodo leva vantagem deste 16. Oligoclusters formados com o método-tempo de atraso pode ser utilizado como sementes na qual o ouro é depositado hidroxilado, aumentando assim o tamanho de oligoclusters semeadas. Semeadas crescimento pode ser controlada pela variação da proporção de ouro hidroxilado (HG) vs tal como sintetizada oligocluster (Figura 1). Em ambos os métodos o tamanho de partículas pode facilmente ser previsto por escolher o tempo de atraso para a direita (Figura 2A, B) ou escolhendo a direita a partir das sementes e a proporção de ouro direita hidroxilado adicionado (HG) (Figura 2C). Estimativas para tamanhos de partículas mais úteis são apresentados (Tabela 1). O aumento no tamanho de GSH oligoclusters derivatizados pode ser monitorizada por eletroforese de partículas maiores migram menos e aparecem notavelmente mais escura, a posterior resultante do facto de o coeficiente de extinção de nanopartículas de ouro aumentar em proporção com o tamanho de partícula.

4 é uma reacção de equilíbrio e não ir para a conclusão. A hidroxilação incompleto de HAuCl 4 tem uma influência mínima sobre a reacção add-on quando a concentração de sementes oligocluster permanece alta. Quando a concentração de sementes oligocluster são baixas, como é o caso quando se utiliza semente tempo-tempo de atraso e alta HG: rácios de sementes, a influência de HAuCl 4 unhydroxylated pode tornar-se significativo. Sob estas condições de HAuCl 4 é capaz de nucleação a síntese de novos oligoclusters, resultando em populações heterogéneas de oligoclusters.

Os oligoclusters como sintetizados produzidos por atraso de tempo ou método add-on são estáveis ​​por semanas, só o desenvolvimento vestígios de precipitado ouro. Mesmo depois de sering concentrada 300 vezes os oligoclusters permanecer estável e resistir agregação. Os oligoclusters ouro aqui descritos têm também a vantagem adicional de ser capaz de ser concentrada sem derivatização antes, permitindo, assim, agentes de derivação caro para ser usado em pequenos volumes. Depois de ter sido derivatizado com glutationa (GSH), aglomerados manteve-se estável até um ano. GSH-derivatização também proporciona uma forte carga negativa 13, que os torna resistir agregação quando expostos a tampões fisiológicos ou plasma animal, tornando-os adequados para experiências in vivo. A derivatização pode ser obtida com uma ampla variedade de reagentes de tiol contendo grupo.

A receptividade dos oligoclusters para derivatização com outras moléculas contendo tiol 17,18 permite a modificação conveniente e fácil da superfície de monocamada, controlando, assim, a química de superfície e reactividade de oligoclusters. Outros produtos químicos utilizados neste protocolo can ser prontamente substituído por produtos químicos semelhantes, sem prejudicar a síntese. Isto inclui a substituição de bórax com outros tampões alcalinos (por ex., Carbonato) e tiocianato de sódio para outros sais de tiocianato (por exemplo., KSCN).

O principal atributo deste protocolo é a sua simplicidade, que deve ser enfatizado. Apenas uma escala de peso miligrama e agitador magnético é necessário para produzir oligoclusters ouro qualidade comerciais que podem ser utilizados para aplicações biológicas e materiais avançados. aplicabilidade ampla é auxiliado pela ampla gama de tamanhos que podem ser produzidos e por monodispersity. Além disso, na casa de produção é de baixo custo.

Os oligoclusters são particularmente valiosas para estudos de permeabilidade das membranas basais e barreiras sangue. Eles podem ser facilmente administrados com solução salina através de diferentes rotas e rastreadas in vivo 19-21. amostras de tecidos obtidos podem ser posteriormente examinado sob ummicroscópio electrónico de 16,22. Além de permeabilidade, distribuição de bio fornece valiosas informações farmacológicas e da administração da mistura de oligoclusters de tamanhos diferentes dá informações valiosas sobre a distribuição dependentes da dimensão das partículas no interior do corpo 23-25. Por último, devido à sua estrutura única, eles não conseguem manifestar ressonância de plasmon de superfície localizada (LECC) talvez tornando-os candidatos ideais para a marcação fluorescente, que não é facilmente realizável em nanopartículas de ouro, porque a interferência entre os resultados LECC e fluoróforo em extinção quase total de fluorescência 26 .

Acknowledgments

TK reconhece o apoio da Agência de Investigação Eslovénia (ARRS, concede BI-US / 13-14-040, e J3-6803). OS reconhece o apoio do Instituto Nacional de Saúde (NIH) RO1HL49277 concessão.

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).

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