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।
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।
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।
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।
<p class="jove_content"बीज अनुपात:> ऐड-ऑन विधि दो सीमाओं, बड़े प्रतिक्रिया उच्च पारा पर आवश्यक मात्रा है जो पहले के हैं। ऐड-ऑन पद्धति के लिए एक दूसरे के ऊपर उल्लिखित तथ्य यह है कि सीमा HAuCl 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 ।
The authors have nothing to disclose.
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।
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 |