Summary
सदियों से तांबा और चांदी जैसी धातुओं के रोगाणुरोधी गुणों को मान्यता दी गई है। यह प्रोटोकॉल तरल पदार्थ में स्पंदित लेजर-पृथक्करण का वर्णन करता है, जो धातु नैनोकणों के संश्लेषण की एक विधि है जो इन नैनोकणों के गुणों को उनके एंटीमिक्रोबियल प्रभाव को अनुकूलित करने के लिए ठीक करने की क्षमता प्रदान करता है।
Abstract
मल्टीड्रग-प्रतिरोधी बैक्टीरिया का उद्भव एक वैश्विक नैदानिक चिंता है, जिनमें से कुछ को "पूर्व-एंटीबायोटिक दवाओं" के युग में लौटने के बारे में अटकलें हैं। उपन्यास छोटे-अणु रोगाणुरोधी दवाओं की पहचान करने के प्रयासों के अलावा, धातु के नैनोकणों के उपयोग में चिकित्सीय उपकरणों, घाव ड्रेसिंग और उपभोक्ता पैकेजिंग के लिए कोटिंग्स के रूप में बहुत रुचि है, उनके एंटीमाइक्रोअल गुणों के कारण। नैनोपार्टिकल संश्लेषण के लिए उपलब्ध तरीकों की व्यापक विविधता रासायनिक और भौतिक गुणों के व्यापक स्पेक्ट्रम में होती है जो जीवाणुरोधी प्रभावकारिता को प्रभावित कर सकती हैं। यह पांडुलिपि नैनोकणों बनाने के लिए तरल पदार्थ (PLAL) पद्धति में स्पंदित लेजर पृथक का वर्णन करता है। यह दृष्टिकोण नैनोपार्टिकल आकार, संरचना, और पोस्ट-विकिरण विधियों का उपयोग करके स्थिरता के साथ-साथ सर्फटेक्टर्स या वॉल्यूम बहिष्कारों के अतिरिक्त ट्यूनिंग के लिए भी अनुमति देता है। कण आकार और संरचना को नियंत्रित करके, धातु नैनोपा के भौतिक और रासायनिक गुणों की एक बड़ी रेंजआरटीआईएल का पता लगाया जा सकता है जो उनके एंटीमिक्रोबियल प्रभावकारिता में योगदान कर सकते हैं जिससे एंटीबाक्टेयरियल डेवलपमेंट के लिए नए रास्ते खुलते हैं।
Introduction
नैनोकणों (एनपी) सामान्यतया कणों के रूप में परिभाषित होते हैं जिनमें कम से कम एक आयाम होता है जो लंबाई में 100 एनएम से कम है। परंपरागत रासायनिक एनपी संश्लेषण के तरीकों को आम तौर पर खतरनाक कम करने वाले एजेंटों की आवश्यकता होती है, जैसे कि बोरोहाइड्रीड और हाइड्राज़िन। इसके विपरीत, ठोस तरल माध्यमों के लेजर पृथककरण (तरल पदार्थों में स्पंदित लेजर-पृथक्करण - PLAL) एनपी संश्लेषण के लिए पर्यावरण के अनुकूल मार्ग प्रदान करता है जो ग्रीन कैमिस्ट्री 1 , 2 के सभी 12 सिद्धांतों को संतुष्ट करता है। PLAL में, एक जलमग्न धातु लक्ष्य दोहराया लेजर दालों द्वारा विकिरणित है। चूंकि लेजर लक्ष्य को अपग्रेड करता है, परमाणु समूहों और वाष्प का घने पंख तरल माध्यम में जारी किया जाता है जिसमें एनपी तेजी से एकजुट होते हैं। PLL द्वारा उत्पादित एनपी, एक जलीय मध्यम और आकार, पॉलीविसस्पेटिटी, और एनपी की रचना में आसानी से फैलाया जा सकता है, जिसे आसानी से जलीय पृथकता तरल और लेजर बराबर के द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।एमेटर 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6
नैनोपार्टिकल की विशेषताओं को कई लेजर मापदंडों के समायोजन के द्वारा देखा जा सकता है, जिनमें शामिल हैं: फ्लुन्स, तरंगलांब, और पल्स अवधि (संदर्भ 7 में समीक्षा की गई)। लेजर फ्लेंस की गणना लक्ष्य सतह पर लेजर स्पॉट के क्षेत्र में विभाजित पल्स ऊर्जा के रूप में की जाती है। एनपी के आकार और पॉलीविससीटीस पर फ्लूेंस के सटीक प्रभाव कुछ विवादास्पद हैं। सामान्य तौर पर, यह दिखाया गया है कि 'लंबी' और 'अल्ट्रा-लघु' स्पंदित लेजर प्रणालियों के लिए क्रमशः 8 , 9 , 10 , 11 , आकार में नकारात्मक और सकारात्मक प्रवृत्तियों का उत्पादन करने वाले कम और उच्च फ्लू वाले शासन हैं। एनपी आकार वितरणनीचे वर्णित के अनुसार, ऑन-दों को गतिशील प्रकाश बिखरने और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टेम) जैसे तकनीकों का प्रयोग करके मापा जा सकता है।
लेजर तरंग दैर्ध्य का विकल्प भौतिक तंत्रों को प्रभावित कर सकता है जिसके द्वारा एनपी बनते हैं। कम (पराबैंगनी) तरंग दैर्ध्य में, उच्च ऊर्जा फोटॉन इंटरटॉमिक बॉन्ड 12 को तोड़ने में सक्षम हैं। फोटो-पृथक्करण की यह तंत्र एक शीर्ष-डाउन एनपी संश्लेषण का एक उदाहरण है क्योंकि यह सामग्री के अल्ट्रा-छोटे टुकड़े के रिलीज का परिणाम है जो डुबकी तरल 12 , 13 , 14 में शमन पर बड़े और अधिक पॉलीडिसप्रेस नमूने तैयार करते हैं। इसके विपरीत, निकट-अवरक्त अवरोधन (λ = 1,064 एनएम) प्लाज्मा पृथक्करण 12 का प्रभुत्व वाला एक नीचे-अप संश्लेषण तंत्र उत्पन्न करता है। लक्ष्य द्वारा लेजर अवशोषण, इलेक्ट्रॉनों को ट्रिगर करता है, और बाद में नि: शुल्क, बाउंड इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करता है। सी के रूप मेंओलियां बढ़ जाती हैं, सामग्री आयनित होती है, इस प्रकार प्लाज्मा को प्रज्वलित कर रहा है आसपास के तरल प्लाज्मा को सीमित करता है, इसकी स्थिरता बढ़ाता है, और आगे अवशोषण बढ़ता है 12 । जैसे कि विस्तारित प्लाज्मा को सीमित तरल से बुझते हैं, एनपी को विभिन्न भौगोलिक 4 , 12 , 15 के साथ संक्षेपित किया जाता है।
लेजर पल्स अवधि का विकल्प एनपी-गठन प्रक्रिया को और भी प्रभावित कर सकता है। आमतौर पर लंबे समय तक स्पंदित लेज़रों का प्रयोग किया जाता है, कुछ पिकासाकंडों की तुलना में पल्स अवधियों के साथ, सभी मिलि, सूक्ष्म, नैनो और कुछ पिकोसोकेन्ड स्पंदित लेज़रों में शामिल हैं। इस नाड़ी-चौड़ी व्यवस्था में, लेजर पल्स की अवधि इलेक्ट्रॉन-फोोन संतुलन के समय से अधिक है, जो आमतौर पर कुछ पिकोसोकेंड 4 , 16 , 17 , 18 , 1 9 के क्रम पर है। इसके परिणामस्वरूप आसपास के पृथक्करण माध्यम में ऊर्जा के लीक और थर्मोनिक उत्सर्जन, वाष्पीकरण, उबलते और पिघलने जैसे थर्मल तंत्र द्वारा एनपी की स्थापना 1 , 20
एनपीस की जीवाणुरोधी गतिविधि कण आकार 21 , 22 , 23 , 24 से जोरदार रूप से प्रभावित होती है। आकार में कमी और मोनोडिसस्पेटिटी को बढ़ाने के लिए, एनपी को एनपी के सतह प्लास्मन रेज़ोनेंस (एसपीआर) के निकट एक तरंग दैर्ध्य के लेजर का उपयोग करते हुए दूसरी बार विकिरण किया जा सकता है। घटना लेजर विकिरण एनपी द्वारा एसपीआर के उत्तेजना के माध्यम से अवशोषित की जाती है। एनपी का विखंडन , थर्मल वाष्पीकरण 25 , 26 या कूलम्ब विस्फोट 27 , 28 के माध्यम से हो सकता है। फोटो एक्ससीटीशन टी बढ़ाता हैवह पिघलने बिंदु के ऊपर एनपी के तापमान, जिसके परिणामस्वरूप कण की बाहरी परत को बहा रहे हैं यह दिखाया गया है कि समाधान के लिए पॉलिविनालिप्रोलीरोइडोन (पीवीपी) या सोडियम डाइडसायल सल्फेट (एसडीएस) जैसे एजेंटों को जोड़ने के बाद विकिरण प्रभाव 5 में काफी वृद्धि हो सकती है। 1 , 4 , 6 की कई रिपोर्टों में विभिन्न विलेय को जोड़ने के प्रभाव का वर्णन किया गया है। PLL द्वारा एनपी विशेषताओं के हेरफेर की आसानी ने उपन्यास एनपी आधारित एंटीमिकॉबियल्स को विकसित करने के लिए एक उपन्यास विधि प्रदान की है।
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Protocol
1. Nanosecond लेजर और मापने द्रव पर ध्यान केंद्रित
- 50 मिलीलीटर कांच के बीकर के अंदर एक चुंबकीय हलचल बार और एक छिद्रपूर्ण पृथक चरण लगाकर पृथक तंत्र को इकट्ठा करें।
नोट: पृथक्करण चरण में 3.81 सेमी व्यास, 1.6 मिमी मोटी स्टेनलेस स्टील प्लेट के साथ दस 0.65 सेमी व्यास छेद और छः 0.50 सेमी व्यास के छेद को 1 चित्रा में सचित्र पैटर्न में ड्रिल किया गया है। इन छेदों का उद्देश्य है तरल को लक्ष्य भरने की अनुमति देना ताकि कण लक्ष्य से तुरंत ऊपर जमा न हो। अपर्याप्त मिश्रण से लेजर और पहले से निर्मित कणों के बीच हानिकारक बातचीत हो जाती है। इसके अतिरिक्त, तीन # 29 (8-32) टेप किए गए छेद मंच की परिधि के पास स्थित हैं जो सेट शिकंजे को स्वीकार करते हैं जो प्लेट को बढ़ाने और चुंबकीय हलचल बार ( चित्रा 1 ए ) के लिए जगह प्रदान करने के लिए पैर के रूप में काम करते हैं।- एक चुंबकीय पर बीकर रखेंप्लेट हलचल और एक एक्सआई-अनुवाद चरण पर हलचल प्लेट सेट करें ताकि पृथक होने के दौरान लक्ष्य को गति दी जा सके ( चित्रा 1 ए )।
- एनडी: यैग लेजर को 1064 एनएम के मूल तरंग दैर्ध्य पर संचालित करने के लिए, 5 एनएस की पल्स अवधि के साथ, और 10 हर्ट्ज की एक पल्स पुनरावृत्ति दर निर्धारित करें। एक लेजर शक्ति और ऊर्जा मीटर के साथ प्रति पल्स ऊर्जा मापें आवश्यक ऊर्जा 240-250 एमजे है
- 250 मिमी फोकल लम्बी कनवर्ज़िंग लेंस (एए = 0.05) का उपयोग करके पृथक चरण पर लक्ष्य के नीचे किरण को फोकस करें।
नोट: आने वाले बीम में 4.025 मिमी का त्रिज्या होता है और वांछित स्थान आकार प्राप्त करने के लिए 161 मिमी की लेंस ऊंचाई आवश्यक है। इष्टतम स्थान आकार empirically निर्धारित किया जाता है। समाधान में मौजूद एनपीज़ द्वारा परिरक्षण के प्रभाव को कम करने के लिए एक बड़ा स्थान आकार का उपयोग किया जाता है। यह तथ्य के साथ संतुलित है कि बढ़ती हाजिर आकार में पर्याप्त ऊर्जा बनाए रखने के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है। - धातु के लक्ष्य को स्थानांतरित करके स्थान आकार का निर्धारण करें (देखें पंथएन 2) मंच पर और कई लेजर दालों के साथ ablating। मौके का आकार ( चित्रा 1 ए ) को मापने के लिए एक सीसीडी कैमरा से सुसज्जित प्रकाश माइक्रोस्कोप (4 एक्स उद्देश्य) पर एक माइक्रोमीटर स्लाइड के साथ पृथक लक्ष्य को देखें।
नोट: यहां तंत्र के लिए, पृथक्करण तंत्र औसत स्थान 5.51 मिमी 2 के साथ एक स्थान आकार पैदा करता है स्पॉट साइज़ प्रत्येक पृथक्करण के लिए इस श्रेणी में रहता है। - स्पॉट एरिया द्वारा पल्स ऊर्जा को विभाजित करके फ्लेंस की गणना करें। यहां उपकरण के लिए, 4.80 जम्मू / सेमी 2 का प्रवाह है।
2. तरल में स्पंदित लेजर-पृथककरण द्वारा रजत नैनोपेनटिकल्स के संश्लेषण
- पूर्व पृथक द्रव्यमान को प्राप्त करने के लिए सूक्ष्मता का उपयोग करके एक सपाट चांदी लक्ष्य का वजन।
- दो तरफा कार्बन टेप का उपयोग करके झरझरा स्टेज पर चांदी के लक्ष्य का पालन करें। बीकर ( चित्रा 1 ए ) के लिए पृथक तरल के 40 एमएल जोड़ें। लक्ष्य से ऊपर तरल ऊंचाई 11 मिमी है।
नोट: ठेठ पृथक्करण liqयूड्स जलीय समाधान हैं जिसमें 60 एमएम एसडीएस या 2 एमएम पीवीपी शामिल हैं जो मोनोडिसस्पेटिटी को बढ़ा सकते हैं। - निरंतर सरगर्मी के तहत, एक अंडाकार पैटर्न (आयाम: प्रमुख धुरी = 2.0 9 सेमी, मामूली धुरी = 0.956 सेमी, क्षेत्र = 1.57 सेमी 2 ) में 0.42 सेमी / एस की गति पर कम्प्यूटर-नियंत्रित मोटर चालित एक्सआई चरण को स्थानांतरित करें और लक्ष्य को पृथक करें 20-40 मिनट के लिए
नोट: एनपी की एकाग्रता अब पृथक्करण समय के साथ बढ़ जाती है। सुनिश्चित करें कि सरगर्मी को पूरे समाधान में एनपी एकाग्रता वर्दी रखने के लिए पर्याप्त रूप से जोरदार है ताकि बचाव के प्रभाव को कम किया जा सके 7 ।
3. धातु नैनोकणों के लक्षण
- बीकाने से नैनोपैर्टिकल समाधान लीजिए। अपने यूवी-विज़ुअल लाइट स्पेक्ट्रा (200-1,100 एनएम) को मापकर नैनोकणों की उपस्थिति की पुष्टि करें।
नोट: एनपी के पास सतह प्लास्मन रेज़नेन्स (एसपीआर) तरंग दैर्ध्य पर शिखर अवशोषण है। चांदी के लिए, एसपीआर 400 एनएम पर केंद्रित है अति केंद्रित एनपीसमाधान को सुनिश्चित करने के लिए यूवी-वीआईएस स्पेक्ट्रम को मापने से पहले कमजोर पड़ने की आवश्यकता होती है कि शोषक रीडिंग स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के रेखीय रेंज के भीतर रहती है। - गतिशील प्रकाश बिखरने (डीएलएस) द्वारा संख्या वितरण विश्लेषण पद्धति 29 का इस्तेमाल करते हुए एनपी की हाइड्रोडायनामिक व्यास को मापें।
- पृथक्करण समाधान और 1 मिलीलीटर प्लास्टिक क्युवेट में पिपेट 1 एमएल में एनपी समाधान 1:40 पतला। स्टोक्स-आइंस्टीन समीकरण के अनुसार एनपी व्यास का निर्धारण करने के लिए 180 डिग्री के माप कोण का उपयोग करके, 633 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश बिखरने को मापें:
जहां डी हाइड्रोडायनामिक त्रिज्या है, कश्मीर Boltzmann का निरंतर है, टी पूर्ण तापमान है, η चिपचिपाहट है, और डी अनुवादिक प्रसार गुणांक या ब्राउनियन गति का वेग है।
- पृथक्करण समाधान और 1 मिलीलीटर प्लास्टिक क्युवेट में पिपेट 1 एमएल में एनपी समाधान 1:40 पतला। स्टोक्स-आइंस्टीन समीकरण के अनुसार एनपी व्यास का निर्धारण करने के लिए 180 डिग्री के माप कोण का उपयोग करके, 633 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश बिखरने को मापें:
- संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रो का उपयोग करके एनपी आकार और आकार की पुष्टि करेंस्कॉपी (मंदिर) 30
नोट: डीएनएस का उपयोग करके मापा हाइड्रोडायनामिक व्यास NPs के आसपास के विलायक परत के कारण मंदिर का उपयोग कर मापा गया आकार से बड़ा है- इमेजिंग के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं कि किसी भी अधिक additives ( जैसे एसडीएस या पीवीपी) को हटाने के लिए डबल डिस्टिल्ड पानी में एनपी समाधान 1:40 पतला। एक तांबा मंदिर ग्रिड पर समाधान के 2 μL को ढक्कन / पतले कार्बन फिल्म (वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध है, सामग्री की सूची देखें) के साथ पूर्व-लेपित और एक डिसेकेटर में वैक्यूम के नीचे कमरे के तापमान पर रात भर सूखें।
- संदर्भ में वर्णित आकार और आकार का आकलन करने के लिए NPs छवि 30
- एनपी एकाग्रता की गणना करने के लिए, पृथक धातु के लक्ष्य (चरण 2.3) से किसी भी ढीले संलग्न एनपीस को 1 मिनट के लिए आसुत पानी से युक्त पानी के स्नान में लक्षित करके निकाल दें।
- 1 मिनट के लिए संपीड़ित हवा की एक धारा के तहत लक्ष्य सूखी टा के द्रव्यमान को मापेंसूक्ष्मभ्रंश पर रगड़ना हल के पहले और बाद में वजन में अंतर के रूप में समाधान में एनपी के द्रव्यमान को बढ़ाएं, जो समाधान में धातु नैनोकणों को निकालने का नतीजा माना जाता है।
4. पोस्ट विकिरण
- 2.2 में उपयोग किए गए समान पृथकता समाधान में 100 ग्राम / एमएल की अधिकतम एकाग्रता में एनपी को सौंपें। वर्दी विकिरण को सुनिश्चित करने के लिए यह एकाग्रता सीमा महत्वपूर्ण है।
- एक हलचल बार ( चित्रा 1 बी ) युक्त क्वार्ट्ज क्यूवेट में पतला एनपी के 15-17 एमएल स्थानांतरण। आने वाले लेजर के साथ समानांतर संरेखित चुंबकीय हलचल प्लेट पर क्युवेट रखें।
- समाधान के केंद्र पर लेजर को ध्यान केंद्रित करने के लिए 25 पीएस 532 एनएम लेजर दालों और एक 75 मिमी फोकल लंबाई वाले लेंस का उत्पादन करने के लिए एनडी: वाईएजी लेजर प्रणाली का उपयोग करें। वांछित आकार के आधार पर 30 मिनट से अधिक घंटों के लिए समाधान का विचरण कराएं।
नोट: दिया गया कुल ऊर्जा समाधान की एकाग्रता और टी पर निर्भर करता हैविकिरण के ime और 0.5 एमजे से 3.5 एमजे तक सीमा हो सकती है। यहां उपकरण के लिए, एक पारदर्शी, कम एकाग्रता नमूना (<50 माइक्रोग्राम / एमएल) के 30 मिनट बाद विकिरण, 10 एनएम के व्यास के साथ चांदी एनपी की पैदावार करता है।
5. नैनोकणों के जीवाणुरोधी गुणों को मापना
नोट: ग्राम-पॉजिटिव ( बैसिलस सबटिलिस ) और ग्राम-नेगेटिव ( एसेरीचीशिया कोली ) दोनों के खिलाफ चांदी एनपी की विषाक्तता 31 की जांच हो रही है विधि आसानी से किसी भी प्रजाति के लिए अनुकूल है; हालांकि नैनोकणों की प्रभावकारी मात्रा काफी भिन्न हो सकती है और उन्हें अनुभवपूर्वक निर्धारित किया जाना चाहिए। यहां, विधि के विवरण के लिए ई। कोलाई मॉडल प्रणाली के रूप में उपयोग किया जाता है।
- लुरीिया ब्रॉथ (एलबी) में 10 ग्रा / एल बैक्टो ट्रिप्टन, 5 ग्रा / एल खमीर निकालने, और 10 ग्राम / एल सोडियम क्लोराइड युक्त रात भर 37 डिग्री सेल्सियस पर ई। कोलाई संस्कृतियों (तनाव MG1655) बढ़ो। एक ऑप्टिकल घनत्व (λ = 600 पर रातोंरात संस्कृतियों को पतलाताजा एलबी के 0.01 में एनएम)
- अगर एनपी की समाप्ति वाले मीडिया में एडिटेशन युक्त मीडिया ( जैसे एसडीएस या पीवीपी) को संश्लेषित किया गया था, तो संबंधित रासायनिक को एलबी को जोड़ दिया जाता है, जैसे कि एनपीस को जोड़ने पर एकाग्रता स्थिर रहता है।
नोट: उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट प्रयोग में, एनपी के 100 माइक्रोग्राम / एमएल समाधान उत्पन्न करने के लिए एक 60 एमएम एसडीएस समाधान में एक चांदी लक्ष्य को पृथक किया जाता है। यदि संस्कृति मीडिया में एनपी की अंतिम एकाग्रता 10 μg / एमएल है, तो एलबी युक्त 6 एमएम एसडीएस ( यानी 1/10, पृथक तरल में एसडीएस की एकाग्रता) तैयार करें। इन सांद्रता का उपयोग करते समय बैक्टीरिया के विकास पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं होता है। यह चित्रा 3 में एजीएनपी नियंत्रण में दिखाया गया है - 0-50 माइक्रोग्राम / एमएल से लेकर सांद्रता में पतला संस्कृतियों के लिए एन.पी. जोड़ें और एक अतिरिक्त 2 एच के लिए 37 डिग्री सेल्सियस पर मिलाते हुए संस्कृतियों को बढ़ाना। विषाक्तता के लिए सकारात्मक नियंत्रण के रूप में ई। कोलाई को एंटीबायोटिक ( उदाहरण के लिए 30 माइक्रोग्राम / एमएल कनमycin)।
- 2 घंटे के ऊष्मायन के बाद, संस्कृति के नमूने 1:10 को ताजा एलबी में पतला और एलबी एगर प्लेटों पर प्रत्येक कमजोर पड़ने के 10 μL बूंदों को आवंटित करें। आमतौर पर, व्यक्तिगत कॉलोनियों को देखने के लिए 10 4 -10 8 गुना पतला पर्याप्त हैं।
- बूंदों को अवशोषित होने के बाद, प्लेटों को 37 डिग्री सेल्सियस से रात में सेते और अगले दिन सुबह कॉलोनी बनाने वाली इकाइयां (सीएफयू) गिनी जाती हैं।
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Representative Results
चांदी के लक्ष्य का उपयोग करते हुए, ऊपर वर्णित लेज़र पैरामीटर, और पृथक तरल, चांदी एनपी में 60 एमएम एसडीएस SPR ( चित्रा 2 ए ) पर विशेषता यूवी-वीआईएस शोषक के साथ उत्पन्न होते हैं। मंदिर और डीएलएस मापन पोस्ट विकिरण से पहले लगभग 25 एनएम ( चित्रा 2 बी ) के एक औसत एनपी व्यास प्रकट करते हैं। 30 मिनट के लिए चांदी के लक्ष्य का पृथक्करण आम तौर पर 200 ग्राम / एमएल की एनपी एकाग्रता पैदा करता है। चांदी एनपी के रोगाणुरोधी विषाक्तता का आकलन करने में, 15 μg / mL ई। कोलाई वृद्धि को रोकता है ( चित्रा 3 )।
चित्रा 1 : उपकरण कॉन्फ़िगरेशन ( ए ) PLAL प्रक्रिया के लिए, एनडी: वाईएजी लेजर का संचालन तरंग दैर्ध्य में 1,064 एनएम हैलक्ष्य चरण पर 5.51 मिमी 2 के स्थान आकार का उत्पादन करने के लिए 250 मिमी फोकल लेंस लेंस के माध्यम से केंद्रित। एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ युग्मित एक सीसीडी कैमरा का उपयोग करके हाजिर आकार की छवि को कैप्चर किया जाता है। पृथक्करण लक्ष्य एक छिद्रपूर्ण चरण पर स्थापित किया गया है जिसमें दस 0.65 सेमी व्यास छेद और छः 0.50 सेमी व्यास के छेद शामिल हैं। एक अतिरिक्त 3 छेद सेट स्क्रू के लिए टैप किए जाते हैं जो पैरों के रूप में कार्य करते हैं जो हलचल बार के ऊपर चरण का समर्थन करते हैं। ( बी ) पोस्ट विकिरण के लिए, एनडी: वाईएजी लेजर उत्पादन 532 एनएम पर सेट किया गया है और 75 मिमी फोकल-लेंस लेंस के माध्यम से एनपी के साथ क्वार्ट्ज क्यूवेट के केंद्र पर केंद्रित है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 2 : चांदी नैनोकणों की विशेषता। ए ) चांदी NPs के यूवी-वीआईएस स्पेक्ट्रम एसपीआर तरंग दैर्ध्य (400 एनएम) पर एक विशेषता चरम दिखाता है। ( बी ) पहले विकिरण से पहले चांदी एनपी की आकार वितरण मंदिर द्वारा मापा गया था। इनसेट में AgNPs (85,000x बढ़ाई, स्केल बार = 100 माइक्रोन) का प्रतिनिधि TEM छवि दिखाती है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 3 चांदी नैनोकणों के रोगाणुरोधी प्रभाव। ई। कोलाई कोशिकाओं को चांदी के एनपी के अलग-अलग सांद्रता के साथ 2 घंटे के लिए इलाज किया गया। जीवाणु व्यवहार्यता निर्धारित करने के लिए एलबी-एगर पर संस्कृतियों के सीरियल ड्रिलन्स चढ़ाए गए थे। सकारात्मक नियंत्रण के रूप में कोशिकाओं का इलाज 30 माइक्रोग्राम / एमएल कनामाइसिन के साथ किया गया था। ध्यान दें कि celएलएएस नहीं प्राप्त करने वाले एजीएनपी (एजीएनपी नमूना) 6 एमएम एसडीएस की उपस्थिति में उगाए गए थे ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सर्फटकेंट स्वतंत्र रूप से विषाक्तता में न पड़े। यह आंकड़ा एक ही प्रयोग से दो प्लेटों पर उपनिवेशों का सम्मिश्र है और एक प्रतिनिधि परिणाम (एन = 5) है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
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Discussion
एनपी के पुनरुत्पादक रोगाणुरोधी प्रभावों को समान आकार और सांद्रता के साथ एनपी की लगातार उत्पादन की आवश्यकता होती है। इसलिए, फ्लैंस, तरंगलांब, और पल्स अवधि सहित लेजर मापदंडों को मानकीकृत करने के लिए महत्वपूर्ण है। जबकि गतिशील प्रकाश बिखरने एनपी आकार के आकलन के लिए एक आसान और तेज़ तरीका है, आकार के वितरण की सटीक मात्रा का ठहराव मंदिर द्वारा प्रत्यक्ष माप की आवश्यकता है। चूंकि प्रत्येक लेजर बीम में मोड प्रोफाइल और विचलन के मामले में विशिष्ट विशेषताओं होते हैं, लक्ष्य पर इष्टतम प्रवाह और तरल ऊँचाई देने के लिए एक अनुभवजन्य प्रक्रिया को नियोजित करना महत्वपूर्ण है। चूंकि नैनोकणों के आकार के बाद विकिरण से समायोजित किया जा सकता है, कण उत्पादन की दक्षता लक्ष्य-हानि और ऑप्टिकल घनत्व माप के माध्यम से अनुकूलित किया जा सकता है।
पारंपरिक रासायनिक संश्लेषण के तरीकों के विपरीत, तरल पदार्थों में लेजर पृथक्करण में नैनोकणों का शुद्ध पानी या सर्किटेंट सोल में उत्पादन होता है संविधान। संस्कृतियों को दूषित करने और इंटरफेक्ट के रूप में कार्य करने के लिए कोई पूर्ववर्ती यौगिक नहीं हैं। शोधकर्ता अपने प्रयोगशाला में तत्काल उपयोग के लिए थोड़े समय में नैनोकणों का उत्पादन कर सकते हैं। तकनीक अत्यधिक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य है और विशेष प्रशिक्षण या कर्मियों की आवश्यकता नहीं है। हालांकि, इस पद्धति की सीमाओं को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, नैनोकणों के आकार में विविधता जो तरल पदार्थ में लेजर पृथक्करण द्वारा उत्पादित होती है, एक विस्तृत श्रृंखला से भिन्न हो सकती है। अगर किसी को विशिष्ट पहलू अनुपात या अन्य आकार के मापदंडों को लक्षित करने की आवश्यकता होती है, तो यह संभव है कि अगर यह संभव हो तो सभी आवश्यक प्रसंस्करण की आवश्यकता होगी। शायद इस तकनीक की सबसे महत्वपूर्ण सीमा यह है कि नैनोकणों के बड़े जनों की आवश्यकता होती है जो प्रयोग करना मुश्किल होगा। ग्राम-स्तरीय संश्लेषण हो सकते हैं, लेकिन यह चुनौतीपूर्ण है और विशेष लेजर उपकरण 32 , 33 , 34 की आवश्यकता है ।
एंट "> यह ध्यान रखना ज़रूरी है कि कई धातु एनपीस हल्के-संवेदनशील होते हैं। दरअसल, चांदी के नैनोकणों के दृश्यमान प्रकाश परिणामों के विकिरण में वृद्धि हुई जीवाणुरोधी विषाक्तता 31. एनएपी से चांदी आयन की रिहाई में वृद्धि के कारण बढ़ी हुई प्रभावकारिता है। , यह विचार करना महत्वपूर्ण है कि क्या PLAL विधि को निष्पादित करना है और प्रकाश से सुरक्षित होने वाले परिणामी एनपी को संग्रहीत करना है।अंत में, एनपी के रोगाणुरोधी शक्ति का अध्ययन करते समय एनपी आकार कम करने के लिए सर्फटेक्ट्स और वॉल्यूम-अपवर्कर्स ( जैसे एसडीएस और पीवीपी) का विकल्प महत्वपूर्ण है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रयोगकर्ता अपने आप ही विषैले नहीं हैं नियंत्रण प्रयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, ई। कोलाई 10 एमएम तक सांद्रता पर एसडीएस को सहन करता है; हालांकि, बी । Subtilis अधिक संवेदनशील 31 है । इसलिए, जब बी सबटीलिस के साथ काम करते हैं , 25 एनएम प्राप्त करने के लिए पीवीपी (2 एमएम) के गैर-विषैले सांद्रता पृथक तरल में जोड़ा जा सकता हैकणों।
तरल पदार्थों में बाद के विकिरण के साथ-साथ लेजर पृथककरण का प्रयोग नैनोकैतिक वितरण के लिए किया जा सकता है। यह विभिन्न बैक्टीरिया, धातुओं और यहां तक कि मिश्र धातुओं के साथ अध्ययन की सुविधा प्रदान करेगा। नैनोपैतिक संश्लेषण के लिए PLAL का उपयोग एंटीबायोटिक प्रतिरोध की बढ़ती चुनौती का सामना करने के लिए रोगाणुरोधी एनपीओं के विकास के लिए एक उपन्यास पद्धति प्रदान करता है।
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Disclosures
लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।
Acknowledgments
इस काम को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (एनएसएफ़ पुरस्कार सीएमएमआई-0922 9 46 से डीबी, सीएमएमआई-1300920 डीबी और एसओएम के लिए और सीएमएमआई -153178 9 से एसओएमएम, डीबी, और ईएसी) और एक बुस्क बायोमेडिकल रिसर्च अनुदान एएसी और एसओएम के लिए
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Nanosecond Nd:YAG laser | Ekspla | NL303 | |
| Motorized xy scanning stage | Standa | 8MTF | |
| UV-VIS spectrophotometer | Agilent | Cary 60 | |
| Dynamic light scattering unit | Malvern | Zetasizer ZS 90 | |
| Microbalance | Maktek | TM 400 | |
| Transmission electron microscope | Zeiss | EM 902 | |
| Silver foil target | Alfa Aesar | 12127 | |
| 250 mm focal length lens | Edmund Optics | 69-624 | |
| Copper TEM grids | Pacific Grid-Tech | Cu-400LD | Lacey/thin film coated grid |
| E. coli MG1655 | ATCC | 47076 | |
| Bacto tryptone | BD Biosciences | 211705 | |
| Yeast extract | BD Biosciences | 212750 | |
| Sodium chloride | Fisher Scientific | BP3581 | |
| Bacto agar | BD Biosciences | 214010 | |
| Sodium dodecyl sulfate | Fisher Scientific | BP166-100 | |
| Polyvinylpyrrolidone | Fisher Scientific | BP431-100 | |
| Stainless steel disc (for ablation stage) | Metal Remnants, Inc. | N/A | 1.5 inch diameter, 16 gauge |
| Beaker | Fisher Scientific | 02-540G | |
| Magnetic stir bar | Fisher Scientific | 14-513-57 | |
| Magnetic stir plate | Fisher Scientific | 11-100-49SH | |
| Laser energy and power meter | Coherent | 1098579 | |
| Carbon tape | Shinto Chemitron Co. Ltd. | STR Tape | |
| Sonicating water bath | Branson | 1510 | |
| Air compressor | GMC | Syclone 3010 | For drying ablation target |
| 75 mm focal length lens | Edmund Optics | 34-096 | Focusing lens for post-irradiation |
| Quartz cuvette | Precision Cells Inc | 21UV40 | 50 mm light path (for post-irradiation) |
| Kanamycin | Fisher Scientific | BP906-5 | |
| Light microscope | Nikon | 50i | This microscope is used to focus the laser on the ablation stage. This particular model is no longer available, but any light microscope with a 4X objective will work. |
| CCD camera | AmScope | MT5000-CCD | |
| Micrometer slide | Ted Pella | 2280-70 |
References
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