Summary
De antimikrobiella egenskaperna hos metaller som koppar och silver har erkänts i århundraden. Detta protokoll beskriver pulserad laserablation i vätskor, ett sätt att syntetisera metall nanopartiklar som ger möjlighet att finjustera egenskaperna hos dessa nanopartiklar för att optimera deras antimikrobiella effekter.
Abstract
Framväxten av multidrugsresistenta bakterier är en global klinisk oro som leder till att vissa spekulerar om att vi återvänder till en "pre-antibiotics" era av medicin. Förutom insatser för att identifiera nya antimikrobiella läkemedel med liten molekyl har det varit ett stort intresse för användningen av metall nanopartiklar som beläggningar för medicinsk utrustning, sårförband och konsumentförpackningar på grund av deras antimikrobiella egenskaper. Det stora utbudet av metoder som är tillgängliga för nanopartikelsyntes resulterar i ett brett spektrum av kemiska och fysikaliska egenskaper som kan påverka antibakteriell effekt. Detta manuskript beskriver pulserad laserablation i vätskor (PLAL) för att skapa nanopartiklar. Detta tillvägagångssätt möjliggör finjustering av nanopartikelstorlek, sammansättning och stabilitet med användning av efterbestrålningsmetoder såväl som tillsats av ytaktiva ämnen eller volymutskiljare. Genom att styra partikelstorlek och sammansättning, ett stort antal fysikaliska och kemiska egenskaper hos metall nanopaRytiklar kan undersökas som kan bidra till deras antimikrobiella effekt och därmed öppna nya vägar för antibakteriell utveckling.
Introduction
Nanopartiklar (NP) definieras allmänt som partiklar som har minst en dimension som är mindre än 100 nm i längd. Traditionella kemiska NP-syntesmetoder kräver typiskt farliga reduktionsmedel, såsom borhydrider och hydraziner. Däremot ger laserablation av fastmetallmål nedsänkt i ett flytande medium (pulserad laserablation i vätskor - PLAL) en miljövänlig väg för NP-syntes som uppfyller alla 12 principerna för grön kemi 1 , 2 . I PLAL bestrålas ett nedsänkt metallmål genom upprepade laserpulser. När lasern ablater målet frigörs en tät plume av atomkluster och ånga i det flytande mediet, varvid NP snabbt koalescerar. NP som produceras av PLAL dispergeras fint i ett vattenhaltigt medium och storleken, polydispersiteten och sammansättningen av NP: erna kan lätt regleras genom att variera den vattenhaltiga ablationsvätskan såväl som laserparameternAmetrarna 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 .
Nanopartikelegenskaper kan ställas in genom att justera ett antal laserparametrar, inklusive: fluens, våglängd och pulsvaraktighet (granskad i referens 7 ). Laserfluens beräknas som pulsenergin dividerad med området för laserpunkten på målytan. De exakta effekterna av fluens på storleken och polydispersiteten hos NP är något kontroversiella. I allmänhet har det visat sig att för "långa" och "ultrakorta" pulserande lasersystem finns låga och höga fluensregimer som ger negativa och positiva trender i storlek respektive 8 , 9 , 10 , 11 . NP-storlek distributionOns kan mätas empiriskt med hjälp av tekniker som dynamisk ljusspridning och transmissionselektronmikroskopi (TEM), som beskrivs nedan.
Valet av laservåglängd kan påverka de fysiska mekanismer som NP: erna bildas av. Vid kortare (ultravioletta) våglängder kan högupplösta fotoner bryta interatomiska bindningar 12 . Denna mekanism för fotoablation är ett exempel på en top-down NP-syntes, eftersom den resulterar i frisättningen av ultra-små fragment av material som tenderar att producera större mer polydisperse prover vid släckning i submersionsvätskan 12 , 13 , 14 . I motsats härtill ger nära infraröd ablation (A = 1,064 nm) en botten-upp-syntesmekanism dominerad av plasmaablation 12 . Laserabsorptionen av målet frigör elektroner som kolliderar med, och därefter fria, bundna elektroner. Som cOllisions ökar materialet joniseras och därigenom antändar en plasma. Den omgivande vätskan begränsar plasman, förbättrar stabiliteten och ökar dessutom absorptionen 12 . När den expanderande plasman släckes av den begränsande vätskan kondenseras NP med olika geometrier 4 , 12 , 15 .
Valet av laserpulsens varaktighet kan ytterligare påverka NP-bildningsprocessen. Vanligen använda långpulsade lasrar med pulsvaraktigheter större än några få pixosekunder inkluderar alla milli-, mikro-, nano- och några picosecond-pulserande lasrar. I denna pulsbreddsregimet är laserpulsens varaktighet längre än elektronfononekvilibreringstiden, vilket typiskt är i storleksordningen några få bildsekvenser 4 , 16 , 17 , 18 , 19. Detta resulterar i läckande av energi i det omgivande ablationsmediet och bildandet av NP genom termiska mekanismer såsom termionisk emission, förångning, kokning och smältning 1 , 20 .
Den antibakteriella aktiviteten hos NP påverkas starkt av partikelstorlek 21 , 22 , 23 , 24 . För att förbättra storlekareduktion och monodispersitet kan NP-strålarna bestrålas en andra gång med en laser med en våglängd nära NP: s ytplasmonresonans (SPR). Den infallande laserstrålningen absorberas av NP genom excitation av SPR. Fragmentering av NP kan ske genom antingen termisk avdunstning 25 , 26 eller Coulomb explosion 27 , 28 . Fotoexcitationen höjer tHan temperaturen av NP ovanför smältpunkten, vilket resulterar i avlägsnande av det yttre skiktet av partikeln. Det har visats att tillsats av medel såsom polyvinylpyrrolidon (PVP) eller natriumdodecylsulfat (SDS) till lösningen kan kraftigt förbättra efterbehandlingseffekter 5 . Effekten av tillsatsen av olika lösta ämnen har beskrivits i flera rapporter 1 , 4 , 6 . Den enkla manipuleringen av NP-egenskaper hos PLAL ger en ny metod för att utveckla nya NP-baserade antimikrobiella medel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Fokusera nanosekundlasern och mätflödet
- Montera ablationsapparaten genom att placera en magnetisk omrörningsstång och ett poröst ablationssteg i en 50 ml glasbägare.
ANMÄRKNING: Ablationsteget består av en 3,81 cm diameter, 1,6 mm tjock rostfritt stålplattform med hål med tio 0,65 cm diameter och sex hål i 0,50 cm borrade i det mönster som illustreras i Figur 1 . Syftet med dessa hål är att tillåta vätskan att röra sig över målet så att partiklar inte ackumuleras omedelbart ovanför målet. Otillräcklig blandning leder till skadliga interaktioner mellan lasern och de redan bildade partiklarna. Dessutom är tre # 29 (8-32) tappade hål placerade nära plattformens omkrets för att acceptera uppsättning skruvar som tjänar som ben för att höja plattformen och ge utrymme för en magnetisk omrörningsstång ( Figur 1A ).- Placera bägaren på en magnetiskRörplatta och sätt omröringsplattan på ett xy-translationssteg för att möjliggöra rörelse av målet under ablationen ( Figur 1A ).
- Ställ in Nd: YAG-lasern för att arbeta vid den grundläggande våglängden på 1,064 nm, med en pulsvaraktighet på 5 ns och en pulsrepetitionshastighet på 10 Hz. Mät energin per puls med en laserkraft och en energimätare. Den energi som krävs är 240-250 mJ.
- Fokusera strålen under målet på ablationsteget med en 250 mm brännvidds konvergerande lins (NA = 0.05).
OBS! Den inkommande strålen har en radie på 4.025 mm och en linshöjd på 161 mm krävs för att uppnå önskad punktstorlek. Den optimala platsstorleken bestäms empiriskt. En större fläckstorlek används för att minska effekten av avskärmning av NP närvarande i lösning. Detta balanseras med det faktum att ökad punktstorlek kräver högre energi för att upprätthålla tillräcklig fluens. - Bestäm punktstorleken genom att placera ett metallmål (se sektionN 2) på scenen och ablaterar med flera laserpulser. Se det ablerade målet tillsammans med en mikrometerskiva på ett CCD-kamerautrustat ljusmikroskop (4X-objektiv) för att mäta spotstorleken ( Figur 1A ).
OBS! För apparaten här ger ablationssystemet en fläckstorlek med ett medelvärde på 5,51 mm 2 . Spotstorleken förblir inom detta område för varje ablation. - Beräkna fluens genom att dividera pulsenergin genom punktområdet. För apparaten här är fluensen 4,80 J / cm 2 .
2. Syntes av silver nanopartiklar genom pulserad laserablation i vätska
- Väg ett plant silvermål med hjälp av en mikrobalans för att uppnå före ablationsmassan.
- Håll silvermålet till det porösa steget med dubbelsidig kolspänning. Tillsätt 40 ml ablationsvätska till bägaren ( figur 1A ). Vätskans höjd över målet är 11 mm.
OBS: Typisk ablation liqUids är vattenhaltiga lösningar innehållande antingen 60 mM SDS eller 2 mM PVP för att förbättra monodispersiteten. - Vid konstant omröring rör den datorstyrda motoriserade xy-scenen i ett elliptiskt mönster (mått: huvudaxel = 2,09 cm, mindre axel = 0,956 cm, yta = 1,57 cm 2 ) med en hastighet av 0,42 cm / s och avlägsna målet I 20-40 min.
OBS: Koncentrationen av NP ökar med längre ablationstider. Se till att omrörningen är tillräckligt kraftfull för att hålla NP-koncentrationen enhetlig i hela lösningen för att minimera avskärmningseffekterna 7 .
3. Karaktäriserande metall nanopartiklar
- Samla nanopartikellösningen från bägaren genom dekantering. Bekräfta närvaron av nanopartiklar genom mätning av deras UV-synliga ljusspektra (200-1,100 nm).
OBS: NP har en toppabsorption vid ytplasmonresonans (SPR) våglängd. För silver centreras SPR vid 400 nm. Högkoncentrerad NPLösningar kräver utspädning före mätning av UV-VIS-spektret för att säkerställa att absorbansavläsningarna förblir inom spektrofotometerns linjära intervall. - Mät den hydrodynamiska diametern hos NP genom dynamisk ljusspridning (DLS) med hjälp av en analysmetod för nummerfördelning 29 .
- Späd NP-lösningen 1:40 i ablationslösningen och pipett 1 ml i en 1 cm plastkuvett. Använd en mätvinkel på 180 ° , mät ljusdisplayen vid en våglängd på 633 nm för att bestämma NP-diameteren enligt Stokes-Einstein-ekvationen:
Där d är den hydrodynamiska radien, k är Boltzmanns konstant, T är absolut temperatur, r är viskositet och D-translationsdiffusionskoefficient eller hastighet för brunisk rörelse.
- Späd NP-lösningen 1:40 i ablationslösningen och pipett 1 ml i en 1 cm plastkuvett. Använd en mätvinkel på 180 ° , mät ljusdisplayen vid en våglängd på 633 nm för att bestämma NP-diameteren enligt Stokes-Einstein-ekvationen:
- Bekräfta NP-storlek och form med transmissionselektronmikroScopy (TEM) 30 .
OBS! Den hydrodynamiska diametern uppmätt med DLS är större än storleken uppmätt med TEM på grund av lösningsmedelsskiktet som omger NP.- Späd NP-lösningen 1:40 i dubbeldestillerat vatten för att avlägsna eventuella överskottstillsatser ( t.ex. SDS eller PVP) som kan störa avbildningen. Släpp 2 μL av lösningen på ett koppar-TEM-galler som är förbehandlat med lacey / tunt kolfilm (kommersiellt tillgängligt, se materiallistan) och torka över natten vid rumstemperatur under vakuum i en torkmedel.
- Bild NP: n för att bedöma storlek och form som beskrivs i referens 30 .
- För att beräkna NP-koncentrationen, lossa eventuellt löst fastsatta NP från det ablerade metallmålet (steg 2.3) genom att placera målet i ett soniserande vattenbad innehållande destillerat vatten under 1 min.
- Torka målet under en ström av tryckluft i 1 min. Mät massan av taRget på en mikrobalans. Kvantifiera massan av NP i lösning som skillnaden i vikt före och efter ablationen, vilket antas vara resultatet av utstötning av metallnanopartiklar i lösningen.
4. Efterbestrålning
- Utspäd NP till en maximal koncentration på 100 μg / ml i samma ablationslösning som används i 2.2. Denna koncentrationsgräns är kritisk för att säkerställa enhetlig bestrålning.
- Överför 15-17 ml av de utspädda NP: erna till en kvartskyvett innehållande en omrörningsstång ( Figur IB ). Placera kyvetten på en magnetisk omröringsplatta i linje med inkommande laser.
- Använd ett Nd: YAG lasersystem för att producera 25 ps 532 nm laserpulser och en 75 mm brännviddslins för att fokusera lasern i mitten av lösningen. Bestråla lösningen i 30 minuter till flera timmar, beroende på önskad storlek.
OBS: Den totala energi som levereras beror på lösningens koncentration och tBestrålning och kan sträcka sig från 0,5 mJ till 3,5 mJ. För apparaten här tillhandahåller 30 min efterbestrålning av ett transparent prov med låg koncentration (<50 μg / ml) silver NP med en diameter av 10 nm.
5. Mätning av de antibakteriella egenskaperna hos nanopartiklarna
OBS: Toxiciteten hos silver NP mot både Gram-positiv ( Bacillus subtilis ) och Gram-negativ ( Escherichia coli ) testades 31 . Metoden är lätt anpassad till alla arter; Emellertid kan den effektiva dosen av nanopartiklar variera avsevärt och måste bestämmas empiriskt. Här används E. coli som modellsystem för beskrivning av metoden.
- Växa E. coli- kulturer (stam MG1655) över natten vid 37 ° C i Luria-buljong (LB) innehållande 10 g / 1 Bacto trypton, 5 g / 1 jästextrakt och 10 g / 1 natriumklorid. Späd natten över kulturerna till en optisk densitet (A = 600Nm) av 0,01 i friskt LB.
- Om NP: erna syntetiserades i ablationsmedia som innehåller tillsatser ( t.ex. SDS eller PVP), tillsätt respektive kemikalie till LB så att koncentrationen förblir konstant vid tillsats av NP.
OBS! Till exempel i ett typiskt experiment ableras ett silvermål i en 60 mM SDS-lösning för att ge en 100 | ig / ml lösning av NP. Om den slutliga koncentrationen av NP i odlingsmediet är 10 | ig / ml, bereda LB innehållande 6 mM SDS ( dvs 1/10 koncentrationen av SDS i ablationsvätskan). Det finns ingen negativ effekt på bakteriens tillväxt när man använder dessa koncentrationer. Detta visas i -AgNP-kontrollen i Figur 3 . - Tillsätt NP till de utspädda kulturerna i koncentrationer som sträcker sig från 0-50 μg / ml och odla odlingarna med skakning vid 37 ° C under ytterligare 2 timmar. Som en positiv kontroll för toxicitet, behandla E. coli med ett antibiotikum ( t ex 30 μg / ml kanamycin).
- Efter 2 timmars inkubation späds odlingsproverna 1:10 i 1:10 i friskt LB och spot 10 μL droppar av varje utspädning på LB agarplattor. Typiskt är 10 4-10 8- faldiga utspädningar tillräckliga för att se enskilda kolonier.
- När dropparna har absorberats, inkubera plattorna över natten vid 37 ° C och räkna kolonnbildande enheter (cfu) följande morgon.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Med användning av silvermål bildas de laserparametrar som beskrivs ovan och 60 mM SDS i ablationsvätskan, silver NP med den karakteristiska UV-VIS-absorbansen vid SPR ( Figur 2A ). TEM- och DLS-mätningar visar en genomsnittlig NP-diameter på cirka 25 nm före efterbestrålning ( Figur 2B ). Ablation av silvermålet i 30 min ger vanligtvis en NP-koncentration av 200 | ig / ml. Vid bedömning av antimikrobiell toxicitet hos silver-NP, hämmar 15 | ig / ml starkt E. coli- tillväxt ( Figur 3 ).
Figur 1 : Apparatkonfigurationer. ( A ) För PLAL-processen är Nd: YAG-lasern som arbetar vid en våglängd på 1,064 nmFokuserad genom en 250 mm brännviddslins för att ge en punktstorlek på 5,51 mm 2 på målstadiet. Spotstorlekbilden fångas med en CCD-kamera kopplad med ett optiskt mikroskop. Ablationsmålet är inställt på ett poröst stadium med hål på tio 0,65 cm och sex hål på 0,50 cm. Ytterligare 3 hål är tappade för skruvar som fungerar som ben för att stödja scenen ovanför omrörningsstången. ( B ) För efterbestrålning är Nd: YAG-laserutgången inställd till 532 nm och fokuserad genom en 75 mm brännviddslinsen i mitten av en kvartskuvett innehållande NP. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2 : Karakterisering av silver nanopartiklar. A ) UV-VIS-spektret av silver-NP visar en karakteristisk topp vid SPR-våglängden (400 nm). ( B ) Storleksfördelningen av silver NP före efterbestrålning mättes av TEM. Inlägget visar en representativ TEM-bild av AgNPs (85.000X förstoring, Scale bar = 100 μm). Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3 . Antimikrobiella effekter av silver nanopartiklar. E. coli- celler behandlades under 2 h med varierande koncentrationer av silver-NP. Serieutspädningar av odlingar pläterades på LB-agar för bestämning av bakteriell viabilitet. Celler behandlades med 30 μg / ml kanamycin som en positiv kontroll. Observera att cellenJag mottog inte AgNPs (-AgNP-prov) odlades i närvaro av 6 mM SDS för att säkerställa att det ytaktiva medlet inte oberoende resulterade i toxicitet. Figuren är en sammansättning av kolonier på två plattor från samma experiment och är ett representativt resultat (n = 5). Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Reproducerbara antimikrobiella effekter av NP kräver konsekvent produktion av NP med liknande storlekar och koncentrationer. Därför är det kritiskt att standardisera laserparametrar inklusive fluens, våglängd och pulsvaraktighet. Medan dynamisk ljusspridning är en enkel och snabb metod för att uppskatta NP-storleken krävs korrekt kvantifiering av storleksfördelningen direkt mätning av TEM. Eftersom varje laserstråle har distinkta egenskaper när det gäller lägesprofil och divergens är det kritiskt att använda en empirisk process för att ge optimal fluens och vätskehöjd över målet. Eftersom nanopartiklarnas storlek kan justeras genom efterbestrålning kan effektiviteten hos partikelproduktionen optimeras genom mätmassaförluster och optiska densitetsmätningar.
I motsats till konventionella kemiska syntesmetoder har laserablation i vätskor fördelen att producera nanopartiklar i antingen rent vatten eller ett ytaktivt sol ution. Det finns inga prekursorföreningar för att förorena kulturerna och fungera som interferenser. Forskare kan producera nanopartiklarna i laboratoriet på kort tid för omedelbar användning. Tekniken är mycket reproducerbar och kräver ingen specialutbildning eller personal. Det är emellertid viktigt att notera begränsningarna av denna metod. För det första kan mångfalden i former av nanopartiklarna som produceras genom laserablation i vätskor variera över ett brett spektrum. Om man är skyldig att rikta specifika bildförhållanden eller andra formparametrar, skulle det krävas stark iterativ bearbetning om det är möjligt alls. Kanske är den mest betydande begränsningen av denna teknik kanske att experiment som kräver stora massor av nanopartiklar kommer att vara svåra. Gramskala syntes kan uppstå, men det är utmanande och kräver specialiserad laserutrustning 32 , 33 , 34 .
Det är viktigt att notera att många metall NP är ljuskänsliga. Bestrålning av silver nanopartiklar med synligt ljus resulterar i ökad antibakteriell toxicitet 31. Den förbättrade effekten beror på en ökning av silverjonfrisättning från NP: erna. , Är det viktigt att överväga huruvida PLAL-metoden ska utföras och lagra de resulterande NP-skyddade mot ljus.Slutligen är valet av ytaktiva ämnen och volymutskiljare ( t.ex. SDS och PVP) för att minska NP-storleken kritisk när man studerar den antimikrobiella styrkan hos NP. Det är viktigt att utföra kontrollförsök för att säkerställa att tillsatserna inte är giftiga på egen hand. Till exempel tolererar E. coli SDS vid koncentrationer upp till 10 mM; B. subtilis är emellertid mycket känsligare 31 . Därför kan, när man arbetar med B. subtilis, icke-toxiska koncentrationer av PVP (2 mM) sättas till ablationsvätskan för att erhålla 25 nmpartiklar.
Laserablation i vätskor tillsammans med efterbestrålning kan användas för att producera nanopartikelfördelningar med ett antal dispersioner och storlekar. Detta kommer att underlätta studier med olika bakterier, metaller och jämn legeringar. Användningen av PLAL för nanopartikelsyntes ger en ny metod för att utveckla antimikrobiella NP för att bekämpa den ständigt växande utmaningen av antibakteriell resistens.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av National Science Foundation (NSF utmärkelser CMMI-0922946 till DB, CMMI-1300920 till DB och S.O.M, och CMMI-1531789 till S.O'M., DB och EAK) och en Busch Biomedical Research Grant till EAK och S.O'M.
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
- Amendola, V., Meneghetti, M. What controls the composition and the structure of nanomaterials generated by laser ablation in liquid solution? Phys Chem Chem Phys. 15 (9), 3027-3046 (2013).
- Anastas, P., Eghbali, N. Green chemistry: principles and practice. Chem Soc Rev. 39 (1), 301-312 (2010).
- Mafune, F., Kohno, J. Y., Takeda, Y., Kondow, T., Sawabe, H. Formation of Gold Nanoparticles by Laser Ablation in Aqueous Solution of Surfactant. J Phys Chem B. 105 (22), 5114-5120 (2001).
- Rao, S. V., Podagatlapalli, G. K., Hamad, S. Ultrafast laser ablation in liquids for nanomaterials and applications. J Nanosci Nanotechnol. 14 (2), 1364-1388 (2014).
- Tsuji, T., et al. Preparation of silver nanoparticles by laser ablation in polyvinylpyrrolidone solutions. Appl Surf Sci. 254 (16), 5224-5230 (2008).
- Zeng, H., et al. Nanomaterials via laser ablation/irradiation in liquid: a review. Adv Funct Mater. 22 (7), 1333-1353 (2012).
- Naddeo, J. J., et al. Antibacterial Properties of Nanoparticles: A Comparative Review of Chemically Synthesized and Laser-Generated Particles. Adv. Sci. Eng. Med. 7 (12), 1044-1057 (2015).
- Elsayed, K. A., Imam, H., Ahmed, M. A., Ramadan, R. Effect of focusing conditions and laser parameters on the fabrication of gold nanoparticles via laser ablation in liquid. Opt. & Laser Tech. 45, 495-502 (2013).
- Kabashin, A. V., Meunier, M. Synthesis of colloidal nanoparticles during femtosecond laser ablation of gold in water. J Appl Phys. 94 (12), 7941-7943 (2003).
- Nichols, W. T., Sasaki, T., Koshizaki, N. Laser ablation of a platinum target in water I. Ablation mechanisms. J Appl Phys. 100 (11), 114911 (2006).
- Povarnitsyn, M. E., Itina, T. E., Levashov, P. R., Khishchenko, K. V. Mechanisms of nanoparticle formation by ultra-short laser ablation of metals in liquid environment. Phys Chem Chem Phys. 15 (9), 3108-3114 (2013).
- Mortazavi, S. Z., Parvin, P., Reyhani, A., Golikand, A. N., Mirershadi, S. Effect of Laser Wavelength at IR (1064 nm) and UV (193 nm) on the Structural Formation of Palladium Nanoparticles in Deionized Water. J Phys Chem C. 115 (12), 5049-5057 (2011).
- Kim, J., Reddy, D. A., Ma, R., Kim, T. K. The influence of laser wavelength and fluence on palladium nanoparticles produced by pulsed laser ablation in deionized water. Solid State Sci. 37, 96-102 (2014).
- Mortazavi, S. Z., Parvin, P., Reyhani, A., Mirershadi, S., Sadighi-Bonabi, R. Generation of various carbon nanostructures in water using IR/UV laser ablation. J Phys D: Appl Phys. 46 (16), 165303 (2013).
- Hunter, B. M., et al. Highly active mixed-metal nanosheet water oxidation catalysts made by pulsed-laser ablation in liquids. J Am Chem Soc. 136 (38), 13118-13121 (2014).
- Momma, C., et al. Short-pulse laser ablation of solid targets. Opt Commun. 129 (1), 134-142 (1996).
- Sonntag, S., Roth, J., Gaehler, F., Trebin, H. R. Femtosecond laser ablation of aluminium. Appl Surf Sci. 255 (24), 9742-9744 (2009).
- Yamashita, Y., Yokomine, T., Ebara, S., Shimizu, A. Heat transport analysis for femtosecond laser ablation with molecular dynamics-two temperature model method. Fusion Eng Des. 81 (8), 1695-1700 (2006).
- Zhigilei, L. V., Lin, Z., Ivanov, D. S. Atomistic modeling of short pulse laser ablation of metals: connections between melting, spallation, and phase explosion. J Phys Chem C. 113 (27), 11892-11906 (2009).
- Schmidt, M., et al. Lasers in Manufacturing 2011 - Proceedings of the Sixth International WLT Conference on Lasers in Manufacturing Metal Ablation with Short and Ultrashort Laser Pulses. Physics Procedia. 12, 230-238 (2011).
- Azam, A., Ahmed, A. S., Oves, M., Khan, M. S., Memic, A. Size-dependent antimicrobial properties of CuO nanoparticles against Gram-positive and-negative bacterial strains. Int. J. Nanomed. 7, 3527-3535 (2012).
- Ivask, A., et al. Size-dependent toxicity of silver nanoparticles to bacteria, yeast, algae, crustaceans and mammalian cells in vitro. PLoS One. 9 (7), e102108 (2014).
- Kim, T. H., et al. Size-dependent cellular toxicity of silver nanoparticles. J Biomed Mater Res A. 100 (4), 1033-1043 (2012).
- Raghupathi, K. R., Koodali, R. T., Manna, A. C. Size-dependent bacterial growth inhibition and mechanism of antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles. Langmuir. 27 (7), 4020-4028 (2011).
- Plech, A., Kotaidis, V., Gresillon, S., Dahmen, C., von Plessen, G. Laser-induced heating and melting of gold nanoparticles studied by time-resolved x-ray scattering. Phys Rev B. 70 (19), 195423 (2004).
- Takami, A., Kurita, H., Koda, S. Laser-Induced Size Reduction of Noble Metal Particles. J Phys Chem B. 103 (8), 1226-1232 (1999).
- Kamat, P. V., Flumiani, M., Hartland, G. V. Picosecond Dynamics of Silver Nanoclusters. Photoejection of Electrons and Fragmentation. J Phys Chem B. 102 (17), 3123-3128 (1998).
- Yamada, K., Tokumoto, Y., Nagata, T., Mafune, F. Mechanism of laser-induced size-reduction of gold nanoparticles as studied by nanosecond transient absorption spectroscopy. J Phys Chem B. 110 (24), 11751-11756 (2006).
- Pecora, R. Dynamic Light Scattering Measurement of Nanometer Particles in Liquids. J. Nanoparticle Res. 2 (2), 123-131 (2000).
- Pyrz, W. D., Buttrey, D. J. Particle size determination using TEM: a discussion of image acquisition and analysis for the novice microscopist. Langmuir. 24 (20), 11350-11360 (2008).
- Ratti, M., et al. Irradiation with visible light enhances the antibacterial toxicity of silver nanoparticles produced by laser ablation. Appl Phys A. 122 (4), 1-7 (2016).
- Sajti, C. L., Sattari, R., Chichkov, B. N., Barcikowski, S. Gram Scale Synthesis of Pure Ceramic Nanoparticles by Laser Ablation in Liquid. J Phys Chem C. 114 (6), 2421-2427 (2010).
- Streubel, R., Barcikowski, S., Gokce, B. Continuous multigram nanoparticle synthesis by high-power, high-repetition-rate ultrafast laser ablation in liquids. Opt Lett. 41 (7), 1486-1489 (2016).
- Streubel, R., Bendt, G., Gokce, B. Pilot-scale synthesis of metal nanoparticles by high-speed pulsed laser ablation in liquids. Nanotechnology. 27 (20), 205602 (2016).
