Waiting
Login processing...

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

Chemistry

تركيب وتوصيف جسيمات نانوية الذهب أمفيفيليك

Published: July 2, 2019 doi: 10.3791/58872
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1, 1,2, 1,3
1Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, 2School of Materials, University of Manchester, 3Interfaculty Institute of Bioengineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne
* These authors contributed equally

Summary

يمكن استخدام جسيمات نانوية من الذهب الأمبيرفيلي في العديد من التطبيقات البيولوجية. يتم تقديم بروتوكول لتجميع جسيمات الذهب النانوية المغلفة بخليط ثنائي من الليجاند ووصف مفصل لهذه الجسيمات.

Abstract

وقد درست على نطاق واسع الجسيمات النانوية الذهب المغطاة بخليط من 1-أوكتانثيول (OT) و11-ميركابتو-1-undecane حمض السلفونيا (MUS) بسبب تفاعلاتها مع أغشية الخلايا، وثنائيي الطبقات الدهون، والفيروسات. الليجانز المائي جعل هذه الجزيئات مستقرة بشكل الغروية في حلول مائية والجمع مع ligands hydrophobic يخلق جسيم أمفيفيليك التي يمكن تحميلها مع الأدوية رهاب الماء، والصمامات مع أغشية الدهون، ومقاومة غير محددة الامتزاز البروتين. العديد من هذه الخصائص تعتمد على حجم الجسيمات النانوية وتكوين قذيفة ليغان. ولذلك، من الأهمية بمكان أن يكون هناك أسلوب اصطناعي قابل للاستنساخ وتقنيات توصيف موثوق بها تسمح بتحديد خصائص الجسيمات النانوية وتكوين قشرة الليغان. هنا، يتم عرض الحد من المواد الكيميائية في مرحلة واحدة، تليها تنقية شاملة لتجميع هذه الجسيمات النانوية بأقطار أقل من 5 نانومتر. ويمكن ضبط النسبة بين الليبين على سطح الجسيمات النانوية من خلال نسبة قياس الجسيمات التي تستخدم أثناء التوليف. نحن نبين كيف يتم الجمع بين تقنيات روتينية مختلفة، مثل المجهر الإلكتروني الإرسال (TEM)، والرنين المغناطيسي النووي (NMR)، والتحليل الحراري (TGA)، والقياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية المرئية (UV-Vis)، بشكل شامل وصف المعلمات الفيزيائية الكيميائية للجسيمات النانوية.

Introduction

يمكن تصميم قذيفة الجسيمات النانوية الذهبية لتعرض العديد من الخصائص المختلفة التي يمكن تطبيقها لمواجهة التحديات في الطب الحيوي1،2،3،4. تسمح هذه البراعة بالتحكم في التفاعلات الجزيئية بين الجسيمات النانوية والجزيئات الحيوية5و6و7 . تلعب الهيدروفوبيا والشحن دورا حاسما، فضلا عن المعلمات السطحية الأخرىالتي تؤثر على كيفية تفاعل الجسيمات النانوية مع الجزيئات الحيوية 5،8،9. لضبط الخصائص السطحية للجسيمات النانوية، فإن اختيار جزيئات الثيولات التي تشكل قذيفة الليجان يوفر عددًا لا يحصى من الاحتمالات، وفقًا للخصائص المطلوبة. على سبيل المثال، خليط من جزيئات الليجاند مع hydrophobic والماء (علىسبيلالمثال، مشحونة) مجموعات نهاية غالبا ما تستخدم لتوليد الجسيمات النانوية أمفيفيليك10،11.

أحد الأمثلة البارزة على هذا النوع من الجسيمات النانوية محمي بخليط من OT و MUS (ويسمى فيما بعد الجسيمات النانوية MUS:OT) التي ثبت أنها تمتلك العديد من الخصائص ذات الصلة12،13،14. أولا، مع تكوين قذيفة ليجان من 66٪ من MUS (فيما يلي 66:34 MUS:OT)، والاستقرار الغرواني للجسيمات النانوية عالية، وتصل إلى 33٪ في الوزن في الماء منزوع الديون، وكذلك في الفوسفات المخزنة المالحة (1X، 4 mM الفوسفات، 150 M كلوريد الصوديوم)15. وعلاوة على ذلك، فإن هذه الجزيئات لا تترسب في قيم منخفضة نسبيا ً في درجة الألف: على سبيل المثال، عند درجة الألف الـ 2.3 وتركيز الملح من 1 م كلوريد الصوديوم15، تظل هذه الجسيمات النانوية مستقرة بشكل الغروية لعدة أشهر. نسبة stoichiometric بين الجزيئات اثنين على قذيفة ليغان مهم لأنه يملي الاستقرار الغرواني في الحلول مع قوة ايونية عالية16.

وقد ثبت أن هذه الجزيئات اجتياز غشاء الخلية دون porating ذلك، عن طريق مسار مستقل عن الطاقة1،12. الدمج التلقائي بين هذه الجزيئات وثنائيات الدهون يكمن وراء انتشارها من خلال أغشية الخلايا17. والآلية التي تقوم عليها هذه التفاعلات هي تقليل الاتصال بين منطقة سطحية يمكن الوصول إليها بالمذيبات وجزيئات الماء عند الانصهار مع الطبقات الليفية18. بالمقارنة مع جميع الجسيمات النانوية MUS (الجسيمات النانوية التي لا تحتوي إلا على الليغان MUS على قذيفة)، فإن ارتفاع هيدروفوبيليتي على الجسيمات النانوية مختلطة MUS:OT (على سبيل المثال، في تركيب ة ية 66: 34) يزيد من مدى قطر النواة التي يمكن أن تصهر مع الدهون 18ثنائي الطبقات . ترتبط منظمات التجميع الذاتي المختلفة للقشرة الليجانبية بوسائط ربط متميزة من 66:34 MUS:OT جسيمات نانوية مع بروتينات مختلفة، مثل الزلال وأوبيكيتين، بالمقارنة مع جميع الجسيمات موس19. في الآونة الأخيرة، أفيد أن 66:34 MUS:OT الجسيمات النانوية يمكن استخدامها كعامل مضاد للفيروسات واسعة الطيف الذي يدمر بشكل لا رجعة فيه الفيروسات بسبب الربط الكهروستاتيكي متعددة التكافؤ من الوصلات MUS ووصلات غير محلية من ligands OT إلى capsid البروتينات14. في كل هذه الحالات، وقد وجد أن المحتوى المسعور، فضلا عن الحجم الأساسي للجسيمات النانوية، يحدد كيفية حدوث هذه التفاعلات الحيوية والنانو. وقد دفعت هذه الخصائص المتنوعة للجسيمات النانوية MUS:OT العديد من دراسات المحاكاة الحاسوبية التي تهدف إلى توضيح الآليات التي تقوم عليها التفاعلات بين جزيئات MUS:OT والهياكل البيولوجية المختلفة مثل الدهون بييليس20.

إعداد الجسيمات النانوية AU المحمية من قبل MUS:OT يطرح بعض التحديات. أولا، فإن الليجان المشحونة (MUS) وligand hydrophobic (OT) غير قابلة للتخسيس. وبالتالي، فإن قابلية الذوبان للجسيمات النانوية والربطات تحتاج إلى أن تؤخذ في الاعتبار في جميع مراحل التوليف، وكذلك أثناء التوصيف. بالإضافة إلى ذلك، فإن نقاء جزيئات الليجان الموس - وتحديداً، محتوى الأملاح غير العضوية في مواد البداية - يؤثر على الجودة، وإمكانية التكاثر، فضلاً عن استقرار الجسيمات النانوية على المدى القصير والطويل.

هنا، يتم تحديد توليف وتوصيف مفصل لهذه الفئة من الجسيمات النانوية الذهب أمفيفيليك المحمية بمزيج من MUS وOT. وهناك بروتوكول لتوليف الليغان ة ية الزبالة السالبة هو أن يضمن النقاء وبالتالي، إمكانية استنساخ مختلف الجسيمات النانوية. ثم، يتم الإبلاغ عن الإجراء لتوليد هذه الجسيمات النانوية، استنادا إلى توليف ة في مرحلة واحدة، تليها تنقية شاملة، بالتفصيل. وقد تم الجمع بين مختلف تقنيات التوصيف الضرورية21،مثل TEM، UV-Vis، TGA، و NMR، للحصول على جميع المعلمات اللازمة لأي تجارب بيولوجية أخرى.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1- توليف 11-ميركابتو-1-أونديكانسلفونات (MUS)

ملاحظة: يمكن استخدام هذا البروتوكول في أي مقياس المطلوب. هنا، يتم وصف مقياس 10 غرام من المنتج.

  1. الصوديوم undec-10-enesulfonate
    1. إضافة 11-برومو-1-undecene (25 مل، 111.975 مليمول)، سولفيت الصوديوم (28.75 غرام، 227.92 ملمول)، وبروميد البنزيل تريإيثيل أمونيوم (10 ملغ) إلى خليط من 200 مل من الميثانول (MeOH) و 450 مل من الماء منزوع الأيونات (DI) (4:9 v/v MeOH:H2O نسبة) في 1 L قارورة مستديرة القاع .
    2. ارتجاع خليط التفاعل عند 102 درجة مئوية لمدة 48 ساعة. وهذا التفاعل ليس حساساً للغازات الجوية.
      ملاحظة: يصبح الحل عديم اللون عند اكتمال رد الفعل.
    3. توصيل خليط التفاعل إلى المبخر الدوار لتبخر MeOH وخفض حجم إلى ما يقرب من 300 مل.
    4. نقل الحل المتبقي إلى قمع إضافي 1 L.
    5. استخراج الحل المائي المتبقية 5X مع الأثير ثنائي الإيثيل، وذلك باستخدام قمع إضافة. يبقى 11 برومو-1-undecene غير رد فعل في مرحلة الأثير ثنائي الإيثيل والمنتج الكبريتيدية في H2O.
      تحذير: حرر أي تراكم للضغط بشكل متكرر أثناء الاستخراج، واستشر الاستخدام الصحيح لمسارات الإضافة.
    6. جمع حل المياه المستخرجة النهائي في 1 L واحد الرقبة جولة القاع قارورة.
    7. توصيل قارورة رد الفعل لمبخر دوار ة بوضع القليل من الشحوم (أو شرائط تفلون الدائرية أو أي تسرب آخر) بين القارورة والفخ.
    8. خفض الفراغ ببطء لتبخر المرحلة المائي في المبخر الدوار. لأن المنتج هو السطحي، وسوف تحدث رغوة خلال التبخر. للتحايل على هذه المشكلة، اتبع التعليمات في الخطوة التالية.
      1. إضافة الإيثانول إلى الخليط لتسريع تبخر H2O ومنع الرغوة. عند إعادة تشغيل الرغوة بسبب انخفاض محتوى الإيثانول، ووقف التبخر، وإزالة قارورة من المبخر الدوار، إضافة المزيد من الإيثانول (حوالي ثلث الحجم الإجمالي)، وإعادة توصيل قارورة لمبخر دوار. كرر هذه العملية حتى يتناقص خليط المحلول بشكل كبير ولا يشكل فقاعات.
    9. جفف مسحوق أبيض مباشرة عن طريق ربط قارورة إلى فراغ عالية. وجفاف المسحوق، والأملاح أقل غير العضوية سوف تزحف إلى الخطوات اللاحقة.
      ملاحظة: يمكن استخدام الحرارة لتجفيف المنتج — على سبيل المثال، عن طريق إبقاء القارورة تحت فراغ في حمام 60 درجة مئوية وتترك بين عشية وضحاها.
    10. تعليق مسحوق أبيض في 400 مل من الميثانول في قارورة. Sonicate لحل الحد الأقصى لكمية المنتج.
      ملاحظة: الهدف من هذه الخطوة هو حل المنتج ولكن ليس المنتجات الثانوية غير العضوية، مثل سلفيت الصوديوم الزائد وبروميد الصوديوم، التي لها قابلية للذوبان محدودة في الميثانول. استخدام الميثانول مع أقل محتوى المياه الممكنة، لأن المياه في الميثانول سوف تزيد من قابلية الذوبان من المنتجات الثانوية غير العضوية في المذيب.
    11. لزيادة قابلية الذوبان للمنتج، يمكن تسخين الميثانول بلطف على مقربة من نقطة الغليان (~ 64 درجة مئوية).
      تنبيه: تأكد من العمل تحت غطاء الدخان أثناء تسخين القارورة. أبخرة الميثانول المتبخر ة خطيرة
    12. تصفية الحل لإزالة الميثانول غير قابل للذوبان المنتجات الثانوية غير العضوية. استخدم قارورة تصفية متصلة بمضخة فراغ ومسار تصفية مع ورقة تصفية كمية، أو مرشح البورسليكات. كل من المنتج والأملاح غير العضوية هي مساحيق بيضاء عندما تجف: المنتج هو قابل للذوبان في الميثانول، في حين أن الأملاح ليست كذلك.
    13. نقل الحل الذي تمت تصفيته من قارورة التصفية إلى قارورة مستديرة القاع 1 لتر.
    14. توصيل القارورة لمبخر دوار وتبخر محلول الميثانولتيك عند 45 درجة مئوية، وإعادة حل مسحوق أبيض في الميثانول، وتصفية الحل (البروتوكول الخطوات 1.1.7، 1.1.8، و 1.1.9). كرر هذه العملية على الأقل 2X، لتقليل كمية الملح غير العضوي.
    15. جمع الأبيض، مسحوق الميثانول القابل للذوبان (حوالي 30 غرام، في هذا المقياس).
    16. حل ما يقرب من 10 ملغ من المنتج في 500 ميكرولتر من D2O ونقل الحل إلى أنبوب NMR.
    17. إجراء قياس الطيف 1H NMR على المنتج في D2O في 400 ميغاهيرتز مع 32 مسح.
      ملاحظة: تبلغ المهام القصوى لـ 1H NMR (D2O) 5.97 (m, 1H), 5.09 (m, 2H), 2.95 (t, 2H), 2.10 (m, 2H), 1.77 (ف, 2H), 1.44 (br s, 12H).
  2. الصوديوم 11-أسيتيلثيو-أونديكانسلفونات
    1. حل الزهاء 30 غرام من الصوديوم undec-10-enesulfonate (ناتج رد الفعل من القسم 1.1) في 500 مل من الميثانول داخل قارورة 1 L جولة القاع. إضافة 2.6x الزائدة من حمض الثيوسيتيك إلى الحل ويحرك أمام مصباح الأشعة فوق البنفسجية (250 W) بين عشية وضحاها (~ 12 ح). في حالة عدم توفر مصباح الأشعة فوق البنفسجية، يمكن إجراء رد الفعل عن طريق الارتجاع باستخدام البادئ الجذري، مثل azobisisobutyronitrile (AIBN)؛ ومع ذلك، ينصح بشدة استخدام مصباح الأشعة فوق البنفسجية.
      تنبيه: تأكد من العمل تحت غطاء الدخان في جميع الأوقات. إذا كان يحتاج إلى نقل قارورة إلى مساحة أخرى حيث يقع مصباح الأشعة فوق البنفسجية، ختم قارورة لتجنب نشر رائحة قوية من حمض ثيوسيتيك. ممارسة الرعاية عند تشغيل مصباح الأشعة فوق البنفسجية: تماما سد الفضاء حيث يقع المصباح ومراجعة المبادئ التوجيهية للسلامة المؤسسة حول كيفية تشغيل مصباح الأشعة فوق البنفسجية.
    2. رصد رد الفعل عن طريق اتخاذ ~2 مل aliquots من رد الفعل، تتبخر المذيبات، وإضافة المياه deuterated للتحقق مع 1H NMR. مرة واحدة القمم المقابلة للسند المزدوج تختفي، ووقف رد الفعل.
      ملاحظة: عادة، بعد 12 ساعة أمام مصباح الأشعة فوق البنفسجية، رد فعل كامل. إذا أصبح خليط التفاعل عكرًا، أضف المزيد من MeOH واستمر في التعرض للضوء فوق البنفسجي لمدة ست ساعات إضافية.
    3. يُبخر كل MeOH في مبخر دوار حتى تصبح البقايا الصلبة حمراء برتقالية اللون. إذا تركت لفترة كافية، يصبح المنتج البني إلى الأسود.
      تنبيه: العمل بوعي بسبب الروائح القوية من حمض ثيوسيتيك. يمكن تحييد الروائح القوية لأي انسكابات ثيولات باستخدام محلول مائي من التبييض (هيبوكلوريت الصوديوم).
    4. باستخدام قارورة تصفية، اغسل المنتج مع الأثير ثنائي الإيثيل لإزالة أي حمض ثيوسيتيك الزائدة، حتى لا تظهر أكثر من المواد الملونة (البرتقالي والأصفر) في supernatant الأثير ثنائي الإيثيل. جفف الصلبة تحت فراغ عالية، ثم، وتذوب في الميثانول، مما أسفر عن الأصفر إلى الحل البرتقالي.
      ملاحظة: إضافة ما يكفي من الميثانول لحل المنتج.
      ملاحظة: اللون قد تختلف في هذه الخطوة.
    5. إضافة 3 غرام من الكربون الأسود إلى الحل، وتخلط بقوة، وتصفية الخليط من خلال المتوسطة الترشيح (انظر جدولالمواد) تغطي ثلثي ورقة مرشح مخدد.
      ملاحظة: هيكل مسامية من الكربون الأسود يلتقط المواد الملونة الجانبية المنتج (وبعض من المنتج). يجب أن يكون الحل الذي تمت تصفيته واضحًا. إذا كان الحل الذي تمت تصفيته لا يزال ملونًا (أصفر)، كرر هذه العملية.
    6. تتبخر المذيب تماما في المبخر الدوار وجمع ما يقرب من 35 غرام من مسحوق أبيض.
    7. حل ~ 10 ملغ من المنتج في ~ 500 ميكرولتر من D2O ونقل الحل إلى أنابيب NMR.
    8. تنفيذ 1H NMR على المنتج في D2O في 400 ميغاهيرتز مع 32 مسح.
      ملاحظة: التعيينات الذروة لH NMR (D2O) هي 2.93 (t, 4H), 2.40 (ق, 3H), 1.77 (م, 2H), 1.62 (م, 2H), 1.45 (br s, 14H).
  3. 11-ميركابتو-1-أونديكانسلفونات(MUS)
    1. الصوديوم الجزر 11-أسيتيلثيو-undecanesulfonate في 102 درجة مئوية في 400 مل من 1 م حمض الهيدروكلوريك لمدة 12 ح لcleave مجموعة ثيوأسيتات والحصول على ثيول.
    2. نقل المنتج إلى 1.5 لتر أو 2 L جولة القاع قارورة. إضافة 200 مل من 1 M الوحدة الناوة إلى الحل النهائي وأعلى مع 400 مل من المياه DI أن يكون حجم النهائي من 1 لتر. وهذا سوف تبقي الحل الحمضية ومنع تبلور الأملاح غير العضوية كمنتج ثانوي.
      ملاحظة: إن التحييد الكامل للمحلول إلى رقم الـ 7 سيؤدي إلى بلورة منتج غير قابل للذوبان في الميثانول.
    3. الحفاظ على حل واضح في 4 درجة مئوية وسوف تتبلور بين عشية وضحاها. يبلور المنتج كبلورات دقيقة لزجة عندما تكون رطبة.
      ملاحظة: لتسريع التبلور، إضافة MUS presynthesized إلى الحل، إذا كان متوفراً.
    4. decant الناستانت واضحة والطرد المركزي أسفل المنتج الأبيض لزج في أنابيب الطرد المركزي 50 مل لمدة 5 دقيقة في 4000 x ز.
    5. decant supernatant في قارورة أخرى وتجفيف الكريات البيضاء تحت فراغ عالية - اعتمادا على جهاز الطرد المركزي المتاحة، وهذا يمكن أن يكون 2 - 16 أنابيب أو أكثر.
      ملاحظة: لا ينصح تصفية بسبب طبيعة السطحي للمنتج; سوف تحدث رغوة المفرط ة وسيتم فقدان معظم المنتج.
    6. جمع حوالي 12 غرام (حوالي 30٪ من الغلة) من الميثانول القابلة للذوبان من هذه الخطوة تنقية.
      ملاحظة: يجب أن تضع في اعتبارها أن مسحوق غرامة وكهرباء - أنه يميل إلى التمسك الملاعق وأسطح الحاويات. أيضا، يمكن استخراج المزيد من المواد من supernatant من خطوة الطرد المركزي عن طريق خفض حجم (إلى حوالي ثلث قيمتها الأصلية) والحفاظ عليه في 4 درجة مئوية. تقليل حجم أكثر (بنسبة 75٪ لزيادة العائد في هذه الخطوة.
    7. حل ~ 10 ملغ من المنتج في ~ 500 ميكرولتر من D2O ونقل الحل إلى أنابيب NMR.
    8. تنفيذ 1H NMR على المنتج في D2O في 400 ميغاهيرتز مع 32 مسح.
      ملاحظة: التعيينات الذروة من H NMR (D2O) هي 2.93 (t, 4H), 2.59 (t, 3H), 1.78 (m, 2H), 1.65 (m, 2H), 1.44 (br s, 14H). الكتلة الضرسية المحسوبة (بما في ذلك مكافحة الصوديوم) للمنتج هو 290.42 غرام/مول.

2. الجسيمات النانوية التوليف: إعداد الكواشف

  1. تنظيف جميع الأواني الزجاجية (واحد 250 مل واحد 500 مل قارورة مستديرة القاع الرقبة، قمع إضافة 100 مل، والقمع الصغيرة) مع الطازجة أكوا ريجيا (ثلاثة أجزاء حمض الهيدروكلوريك إلى جزء واحد حمض النيتريك). شطف الأواني الزجاجية مع كمية زائدة من الماء داخل غطاء محرك السيارة الدخان وإزالة جميع الأبخرة. ثم، شطف الأواني الزجاجية مع الإيثانول وتجفيفه في فرن الأواني الزجاجية مختبر (40 - 60 درجة مئوية ينصح).
  2. وزن 177.2 ملغ (0.45 مليمول) من الذهب (III) كلوريد ثلاثي الهيدرات (HAuCl4∙ 3H2O) في قارورة زجاجية صغيرة (10 أو 20 مل قارورة زجاجية نظيفة، أو على وزن الورق).
  3. وزن 87 ملغ (0.3 مليمول) MUS في قارورة زجاجية من 20 مل.
  4. إضافة 10 مل من الميثانول إلى حل MUS. Sonicate في حمام بالموجات فوق الصوتية حتى لا المواد الصلبة مرئية، لضمان حل كامل.
    ملاحظة: بدلا من ذلك، وذلك باستخدام بندقية الحرارة أو حمام دافئ (~ 60 درجة مئوية)، تسخين الحل بلطف. عند تسخينها، تشغيل المياه الباردة من خلال خارج قارورة لإعادته إلى درجة حرارة الغرفة.
  5. إضافة 26 μL (0.15 ملمول) من OT إلى محلول الميثانول وإثارة لخلط الليجاند.
  6. وزن 500 ملغ (13 ملمول) من بوروهيدريد الصوديوم (NaBH4)وإضافته إلى 100 مل من الإيثانول في قارورة مستديرة القاع 250 مل. حرك بقوة باستخدام التحريك المغناطيسي (600 - 800 دورة في الدقيقة). (وNaBH4 يستغرق 10 إلى 20 دقيقة، اعتمادا على الصف، لتشكيل حل واضح في الإيثانول.)

3. تركيب جسيمات نانوية الذهب

  1. يُذوّب ملح الذهب بـ 100 مل من الإيثانول في قارورة مستديرة القاع سعة 500 مل وابدأ بالتحريك بسرعة 800 دورة في الدقيقة مع شريط مغناطيسي على طبق معالِك. تأكد من أن ملح الذهب يذوب تماما.
  2. ضع قمعًا إضافيًا بـ 100 مل فوق قارورة مستديرة القاع. ضع مسار ًا على رأس مسار الإضافة مع فلتر ورقي كمي داخله. عندما يتم حل NaBH4 في الإيثانول، ابدأ في تصفية الحل في قمع الإضافة من خلال ورقة التصفية في القمع.
  3. إضافة محلول ليجاند إلى خليط التفاعل. انتظر 15 دقيقة لتشكيل مجمع الذهب الثيوليت. يشير تغيير لون خليط التفاعل من الأصفر الشفاف إلى الأصفر العكر إلى تشكيل مجمع الثيوليت الذهبي.
  4. ابدأ بإضافة حل NaBH4 الذي تمت تصفيته من مسار الإنزلات. ضبط الفاصل الزمني للقطرات بحيث إضافة NaBH4 يأخذ حوالي 1 ساعة.
  5. بعد إضافة كاملة من NaBH4، وإزالة القمع. استمر في تحريك رد الفعل لمدة ساعة أخرى. في نهاية رد الفعل، وإزالة شريط التحريك المغناطيسي باستخدام المغناطيس وضعت على الجزء الخارجي من قارورة.
  6. استخدم الحاجز لإغلاق القارورة وثقب إبرة في الحاجز لإطلاق الغاز H2 التي سوف تتطور بعد رد الفعل.
  7. الحفاظ على خليط التفاعل داخل ثلاجة مختبر (4 درجة مئوية) لتعجيل الجسيمات النانوية بين عشية وضحاها.

4- عمل التوليف

  1. انزع الإيثانول الفائق للحد من الحجم.
  2. نقل المبذّل المتبقي إلى 50 مل من أنابيب الطرد المركزي والطرد المركزي لمدة 3 دقائق عند 4,000 x ز.
  3. انزع الجزيئات النانابة، تفرق الجسيمات النانوية مرة أخرى مع الإيثانول عن طريق الدوامة، وطاردهم مرة أخرى. كرر هذه العملية الغسيل 4X.
  4. تجفيف الجسيمات النانوية تحت فراغ لإزالة الإيثانول المتبقية.
  5. لتنظيف الجسيمات النانوية من الجسيمات المائية الحرة / الجزيئات، وتذوب في عجل 15 مل من المياه DI ونقلها إلى أنابيب الطرد المركزي مع غشاء الترشيح من 30 كدا قطع الوزن الجزيئي. غسيل الكلى هو أيضا قابلة لهذا الإجراء.
  6. طرد مركزي هذه الأنابيب لمدة 5 دقيقة في 4،000 س ز لتركيز الجسيمات النانوية الحل.
  7. إضافة 15 مل من المياه DI لهذا الحل والطرد المركزي للتركيز مرة أخرى. كرر عملية التنظيف هذه على الأقل 10x.
    ملاحظة: أحد المؤشرات التي تشير إلى إزالة الشوائب القابلة للذوبان في الماء هو عدم وجود رغوة عند إثارة النفايات المائية؛ بعد كل شيء، ومعظم الشوائب هي ثاني كبريتيد من MUS مع نفسها أو مع OT (وهذا يمكن تحديده عن طريق جمع المواد وأداء 1H NMR).
  8. بعد التمركز، نقل الجسيمات النانوية المركزة إلى أنبوب الطرد المركزي 15 مل. لتحويل الجسيمات النانوية إلى مسحوق يمكن التحكم فيه، إما أن تترسب في مذيب مثل الأسيتون أو تجميد الجفاف الحل المائي المتبقي. عندما تجميد المجففة، والجسيمات النانوية تميل إلى تشكيل مسحوق فضفاضة التي تلتصق السطوح، وقد يكون من الصعب التلاعب.

5- توصيف الجسيمات النانوية

  1. النقاء
    1. للتحقق مما إذا كانت الجسيمات النانوية خالية من اللَجَاب غير المربوطة، قم بإذابة 5 ملغ من الجسيمات النانوية الجافة في 600 ميكرولتر من D2O وإجراء قياس 1H NMR للجسيمات. إذا لم تكن هناك قمم حادة من الليجاند، فهذا يعني أن الجسيمات النانوية خالية من الجزيئات العضوية الصغيرة.
  2. نسبة الليجان
    1. إعداد 20 ملغ / مل الميثانول-د4 محلول اليود. إضافة 600 μL من هذا الحل إلى ~ 5 ملغ من الجسيمات النانوية في قارورة زجاجية، لحفر الجسيمات النانوية.
    2. التفاف غطاء من قارورة مع فيلم البارافين وsonicate في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 20 دقيقة. نقل الحل إلى أنبوب NMR والحصول على 1H NMR (400 ميغاهيرتز) الطيف مع 32 مسح.
  3. كثافة الليجان
    1. نقل 2 إلى 8 ملغ من الجسيمات النانوية إلى بوتقة TGA. اختر درجة حرارة تتراوح بين 30 درجة مئوية و900 درجة مئوية وسرعة 5 درجات مئوية في الدقيقة الواحدة تحت غاز N 2.
  4. حجم التوزيع
    1. Tem
      1. إعداد 0.1 ملغم / مل محلول نانوي في المياه DI. إسقاط 5 μL من الحل المعدة على شبكة النحاس الكربون 400 شبكة المدعومة الكربون. انتظر حتى يجف.
      2. نقل الشبكة في حامل TEM وإدراجه في المجهر. الحصول على 5 - 10 صور مع التكبير من 64،000X على الأقل، تعمل في 200 كيلو فولت.
        ملاحظة: لزيادة التباين، يمكن إدراج فتحة هدف 20 نانومتر.
    2. الأشعة فوق البنفسجية فيس الأطياف
      1. إعداد 0.2 ملغ / مل محلول جسيمات نانوية في المياه DI.
      2. وضع المبلغ المطلوب من هذا الحل في cuvette الكوارتز والمسح الضوئي من 200 نانومتر إلى 700 نانومتر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وترد خطوات رد الفعل لتجميع MUS في الشكل 1. يتم تمثيل 1 H NMR أطياف من المنتج من كل خطوة في الشكل 2. ويرد في الشكل 3سير العمل التوليف من الجسيمات النانوية الذهب المافيلية MUS:OT ثنائي . بعد التوليف، تألفت عملية الجسيمات النانوية من غسل الجزيئات عدة مرات مع الإيثانول والمياه DI. وقبل أي توصيف للجسيمات النانوية، تم رصد نظافة الجسيمات النانوية من اللِجَع الحرة غير المربوطة من قبل 1H NMR في D2O، كما هو مبين في الشكل 4. وقد تميز توزيع حجم الجسيمات النانوية من قبل TEM (الشكل5a،b). تم قياس امتصاص صدى البلازمون السطحي الموضعي عن طريق الحصول على أطياف UV-Vis (الشكل5c).

تم تحديد نسبة الليبين عن طريق حفر لب الذهب باستخدام اليود، والحصول على 1H NMR، وحساب الكميات النسبية من كل ligand باستخدام القيم المتكاملة. ويبين الشكل 6 الأطياف التمثيلية، فضلا ً عن إجراءات تعيينات الذروة في معدل الوفيات الثلاثة. للعثور على نسبة ليجانبين MUS وOT، قمنا بحساب التكاملات من القممبين 0.8 - 1 (I 1)، 1.12 - 1.55 (I2)،1.6 - 1.9 (I3)،و 2.6 - 3 (I4)جزء في المليون. أنا1 الذروة يحتوي على إشارة من ثلاثة هيدروجين OT، وأنا2 الذروة من مزيج من 14 الهيدروجين MUS و 10 هيدروجين OT، وأنا3 وأنا4 قمم من أربعة هيدروجين MUS واثنين من الهيدروجين OT (لكل ذروة). لذلك، للعثور على نسبة OT، فمن الضروري تطبيع I1 إلى 3 وتطبيق التعبيرات التالية.

لI 2,
Equation 1

ل أنا3 وأنا4,
Equation 2

وتشير هذه الحسابات إلى نسبة الـ OT إلى MUS، على افتراض وجود وحدة واحدة اعتباطية من OT في النظام. بالنسبة للشكل 6B،أعطت الثلاثة القيم المتكاملة قيم مماثلة بالنسبة المئوية OT (أي 15.3، 15.9، و 15.9 من I2، I3، و I4، على التوالي).

يتم فحص التغطية السطحية للجسيمات النانوية من قبل TGA كما هو موضح في الشكل 7. TGA، NMR، وTEMالبيانات (الشكل 3) يتم الجمع بين لحساب كثافة ligand، وهو عدد من الليجاند على وحدة من مساحة السطح، تقريب الجسيمات إلى مجال. (يفترض هذا حساب أنّ [ن] يغلي بما أنّ [نس]3.) بيانات TEM تبين أن متوسط قطر الجسيمات النانوية هو 2.4 نانومتر، مشيرا إلى ما يقرب من 18.08 نانومتر2 (أالاسمية= 4PR2)من المساحة السطحية (Aالاسمية)و 7.23 نانومتر3 (Vالاسمية= 4PR 3/3) من حجم لكل جسيم (Vالاسمية). كثافة الذهب هي 19.9 غرام/سم3 وكتلة جسيم واحد هو 1.3969 x 10-16 ملغ (جسيمالكتلة = Vالاسمية x كثافة الذهب = 7.23 نانومتر3 x 19.9 غرام/سم3 x 10-18 مم3/نانومتر3). الكتلة المتبقية حول 800 درجة مئوية يتوافق مع جوهر الذهب، وهناك ما يقرب من 3.7 X 1016 الجسيمات (Nالاسمية)التي تقدر باستخدام Nالاسمية = (كتلةالذهب/كتلة الجسيمات) = 5.17 ملغ / 1.3969 x 10-16 ملغ. المساحة الإجمالية للجسيمات (Atot)هي 6.69 x 1017 نانومتر2 (Atot = Nparx Apar= 3.69 x10 16 x 18.08 nm2). وأظهرت NMR من الجسيمات النانوية المحفورة باليود أن نسبة اليود: OT هي 85:15 وكمية المحتوى العضوي في TGA هو 0.00146 غرام. لذلك، هناك 3.26 X10 18 ligands (Nligand)بعد صيغةN ليجان= [كتلةالعضوية / ((ROT X MWOT) + (RMUS x MwMUS)) / (RMUS + ROT)]x NAvogadro= [0.00146 g / (((15 x 146 g/mol) + (85 x 267.42 g/mol)) / (85 + 15] x (6.02 x 1023)= 3.26 x 1018 . وأخيراً، فإن كثافة الليجان هي 4.8 ليغندات/نانومتر 2، محسوبة بقسمةالليجان N على Atot(4.8 = 3.26 x 1018/6.69x 1017 نانومتر2). وتقارن نسب القياس اللايمتري مقابل نسب معدل وفيات الرنّة في الأوت، الناتجة عن مختلف التوليفات، في الشكل 8.

Figure 1
الشكل 1: تخطيطية لتوليف MUS. التوليف MUS هو النقطة الرئيسية لاستنساخ تخليق الجسيمات النانوية أمفيفيليك. إذا كان MUS يحتوي على نسبة عالية من الملح، قد تحيد نسبة stoichiometric من الليجان. س + 9. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: أطياف الجزيئات بعد كل خطوة في تركيب ةم (400 ميغاهيرتز). (أ) هذه اللوحة تبين الطيف 1H NMR من الصوديوم undec-10-enesulfonate في D2O. (B)هذه اللوحة تبين 1 H H NMR الطيف من الصوديوم 11-أسيتيلثيو-undecanesulfonate في D2س. (C)هذه اللوحة يُظهر طيف معدل الـ 1H من 11-ميركابتو-1-undecanesulfonate في D2O. في جميع الأطياف، * يشير إلى قمم المذيبات. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: مخطط ية لتوليف الجسيمات النانوية الأمبيرية. (أ) يُظهر هذا الفريق إعداد تفاعل الاختزال الكيميائي في مرحلة واحدة باستخدام الإيثانول كمذيب. (ب) يسمح لمركب الثيولات الذهبي بالتشكيل قبل إضافة عامل مُحدّد. في هذه المرحلة، أصبح حل ملح الذهب عكر. (ج) خلال إضافة انخفاض ية من وكيل الحد، يتم تشكيل جسيمات نانوية الذهب. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: نظافة الجسيمات النانوية من اللُجَب الحرة غير المنفعلة. (أ) هذه اللوحة تبين الطيف 1H NMR من الجسيمات النانوية مباشرة بعد التوليف وفراغ التجفيف. D2O يستخدم كمذيب لتحليل معدل وفيات النابة 1H. قمم حادة تظهر من قبل السهام الحمراء تشير إلى وجود الليجاند غير المنضمة الحرة. (ب) تُظهر هذه اللوحة طيف الجسيمات النانوية H 1بعد تنقية شاملة (أي البَثوَة والطرد المركزي مع الإيثانول والماء DI). يشير السهم الأحمر إلى الجزء المكبر من الطيف، الذي تكون فيه القمم واسعة، وليس حاداً كما كان قبل الإشارة إلى عدم وجود الليجاند الحرة. في كل من الأطياف، * يشير إلى قمم المذيبات. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: توزيع حجم الجسيمات النانوية. (أ) تُظهر هذه اللوحة صورة ً تمثيلية لـ TEM للجسيمات النانوية MUS:OT. شريط مقياس هو 20 نانومتر. (ب) هذه اللوحة يظهر الرسم البياني للحجم الأساسي للجسيمات النانوية استنادا ً إلى عدة صور TEM. (C) الأشعة فوق البنفسجية فيس spectra من الجسيمات النانوية وأظهرت ذروة البلازمون سطح البلازمون المميزة من الجسيمات النانوية في حوالي 520 نانومتر. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: حساب نسبة الليجان. (A) تُظهر هذه اللوحة طيف NMR التمثيلي لتركيبات ثنائي كبريتيد (كمراجع للربطات بعد الحفر الأساسي) وتعيينات الذروة للبروتونات المختلفة في MeOD-d4. (ب) تُظهر هذه اللوحة أطياف اشعةنُر 1 H من جسيمات نانوية محفورة في MeOD-d4. في جميع الأطياف، * يشير إلى قمم المذيبات. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: تحليل كثافة الليجان. وقد تم قياس TGA للجسيمات النانوية لتحديد نسبة وكثافة المواد العضوية (الليجاند). رسم بياني للقياسات هو رسم النسبة المئوية للوزن مقابل. درجة الحرارة. [أت] [دستوربس] أولى, بين 176 [ك] [تو] 233 [ك] (خطوط عموديّة). [موس] يتحلل إلى جزيئات صغيرة وتماما أحرقت في حوالي 800 [ك.]. وتتطابق النسبة المئوية المتبقية للوزن مع جوهر الذهب للجسيمات النانوية. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 8
الشكل 8: مقارنة نسب اتومترية وNMR للجسيمات. فمن الممكن لضبط أمفيفيليسيتي الجسيمات النانوية عن طريق تغيير نسبة stoichiometric البداية بين MUS وOT في رد الفعل. تُظهر أشرطة الخطأ الحد الأعلى والسفلي لمحتوى OT المكتسب باستخدام نسب قياس القياسات القصوى المشار إليها. تم تصنيع نسب قياس القياسات من 10٪، 20٪، الخ،تصل إلى 90٪ OT، لمراقبة حدود محتوى OT على السطوح الجسيمات النانوية. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يصف هذا البروتوكول أولاً توليف الـ MUS ligand، ثم تركيب وتوصيف جسيمات نانوية الذهب MUS:OT. توليف MUS مع الحد الأدنى من محتوى الملح تمكن موثوقية أفضل من نسبة stoichiometric بين ligands خلال تخليق الجسيمات النانوية، وهو عامل رئيسي للتوليف استنساخ الجسيمات النانوية MUS:OT مع هدف hydrophobic المحتوى (الشكل 8). استخدام الميثانول كمذيب مشترك لMUS وOT، جنبا إلى جنب مع توليف الجزيئات في الإيثانول، يسمح لتركيب موثوق بها من الجسيمات النانوية الذهب MUS:OT. تشكل أساليب التوصيف المعروضة هنا قائمة دنيا من التجارب اللازمة للحصول على معلومات كافية عن الجسيمات النانوية للتحقق من نتيجة توليفها.

هناك أربع خطوات حاسمة في هذا البروتوكول: '1' تركيب MUS مع محتوى ملح منخفض جنبا إلى جنب مع إزالة الشوائب الملونة في الخطوة الثانية وبلورة من MUS نقية في نهاية المطاف؛ '2' ضبط وتحديد نسبة القياس اللايمتري بين الموس وOT؛ '3' عملية الجسيمات النانوية؛ و'٤' توصيف الجسيمات النانوية.

خلال تشكيل الجسيمات النانوية، MUS يرتبط بشكل تفضيلي إلى الجسيمات النانوية السطوح، والتي قد تكون ذات صلة بذوبان الجسيمات النانوية الناتجة. فعلى سبيل المثال، فإن نسبة التغذية المترية 2:1 بين MUS وOT تنتج 15% من OT على السطح عند حسابها باستخدام البيانات من 1H NMR من جسيمات نانوية الذهب المحفورة. ولذلك، يجب استخدام محتوى أعلى من OT أثناء تركيبالجسيمات (الشكل 8) للحصول على جسيمات نانوية مع انخفاض نسبة الموس إلى OT؛ وبعبارة أخرى، جسيم أكثر رهاب او ماء. من أجل تقييم نسبة stoichiometric بين الليجاند على سطح الجسيمات النانوية، فمن الضروري التأكد من عدم وجود الليجاند غير المنضمة في الحل. يؤثر وجود الليجاند غير المنضم على تحديد نسبة الليجاند على الجسيمات النانوية والكثافة، إلى جانب الاختبارات والتجارب اللاحقة التي قد تؤدي إلى تفسيرات غير صحيحة. دورات التنظيف المتكررة مع المذيبات المختلفة (مثل الإيثانول والمياه DI) مطلوبة للقضاء على جميع الليواند غير المنضمة والشوائب الأخرى (المنتجات الثانوية من بوروهيدريد الصوديوم، وأيونات الذهب، الخ). 1 H NMR مهم لتأكيد نقاء الجسيمات النانوية. ويوسع تأثير توسيع الخط للخطوط بسبب البيئة الكيميائية المعقدة على الجسيمات النانوية القمم المقابلة للخطوط، في حين أن أي إشارة حادة تأتي من جزيئات غير منضمة22. وعلاوة على ذلك، وبسبب تقييد الحركة، لا يمكن الكشف عن قمم معدل وفيات الإيثيلين المقابلة للإيثيلين المجاور لمجموعات الثيول، وهو توقيع آخر للجسيمات النانوية عند تفتيشها باستخدام معدل وفيات الأمهات 1H. مرة واحدة في الجسيمات النانوية نظيفة، ثم يتم حفر النواة المعدنية مع اليود. النقش اليود هو طريقة راسخة لتحديد كمية نسبة الليجاند على الجسيمات النانوية. فعلى سبيل المثال، قبل عقدين من الزمن، أبلغ موراي وآخرون عن تحديد تكوين أحادي الطبقة على جسيمات نانوية ذهبية بعد حفر اليود، حيث يتحلل اليود من قلب الذهب ويطلق الليجيدات الثيولية كثنائي كبريتيدات23. وقد ثبت موثوقية طريقة حفر اليود باستخدام أساليب أخرى؛ على سبيل المثال، قد أفاد هاركنيس وآخرون أن نسبة الليجانالتي تم الحصول عليها من NMR هي ضمن 1٪ انحراف عن قياسات التحليل الطيفي الكتلي24.

TGA هو طريقة واضحة لحساب المحتوى العضوي على الجسيمات النانوية. ويفترض تقدير كثافة الليجان السطحية أن جميع اللثافات الثيولية تربط هاذرات الذهب السطحية وأن جميع اللَجُع الحرة قد أزيلت أثناء عملية التنقية. لتحديد كثافة الليجان، يتم إجراء العديد من الافتراضات، أساسا أن الجسيمات كروية، والتي تستخدم لحساب المساحة السطحية، فضلا عن كثافة التعبئة، من جوهر الذهب. توفر TEM توزيع حجم النوى الذهب الجسيمات النانوية التي يمكن استخدامها لحساب المساحة التقريبية للجسيمات النانوية. ينتج التوليف جسيمات نانويّة يوصف هنا [بولّيبتّج] السّكان من جسيمات مع قطر معدّلة من 2 -3 [نم] وحجم إنحراف من [أوب تو] 30%. كما أن متوسط نصف القطر المستخدم لحساب متوسط حجم جسيم واحد (تقريب الجسيمات إلى مجالات)، جنبا إلى جنب مع كثافة الذهب، يتيح حساب كتلة جسيمات نانوية واحدة. ثم، فإن الكتلة التي تقاس بTGA أكثر من 800 درجة مئوية تمكن من حساب عدد الجسيمات الموجودة في البداية. باستخدام هذه القيمة ومتوسط حجم الأساسية، يمكن تقدير المساحة الإجمالية للجسيمات النانوية الذهب. نسبة الليجان المحسوبة من البيانات المكتسبة مع 1H NMR الطيفية يسمح لحساب عدد الشامات من الجسيمات النانوية. نسبة الضرس بين الليغانعلى على مساحة سطح الجسيمات النانوية الذهبيةتوفر كثافة الليجان (الشكل 7). الجسيمات النانوية النظيفة لديها ما يقرب من 4 الليجانكلمتر لكل نانومتر2. ويمكن أيضا ً استخدام بيانات TGA لتقدير نسبة الليجاند، إذا كانت فترة الحرارة التي تُعرف فيها الديسورب من سطح الذهب لكل جهاز للربط، ويحدث الامتصاص في نطاقات حرارة منفصلة.

وباختصار، يوفر هذا البروتوكول طريقة مباشرة لتجميع الليجان موس مع محتوى ملح منخفض وجزيئات الذهب النانوية MUS:OT أمفيفيليك. أحد العوامل الرئيسية لاستنساخ هذه الجسيمات النانوية هو محتوى الملح غير العضوي المنخفض في MUS المستخدمة. هذه الجسيمات النانوية مستقرة على حد سواء كمسحوق وفي الحل (علىسبيلالمثال،H2O وتلك ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية)، والتي ينبغي التأكيد عليها كشرط مسبق للعديد من التطبيقات. إن التوصيف الشامل لحجم الجسيمات النانوية الأمفيفيلية وخصائصها السطحية أمر ضروري للتطبيقات المستقبلية التي قد تلعب فيها درجة الأمافيفيلية دوراً رئيسياً.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

Z.P.G. وF.S. أشكر المؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم، وعلى وجه التحديد، NCCR 'هندسة النظم الجزيئية'. ويشكر كل من ز. ل. وإف.س. على دعم منحة القسم الثاني من المؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم. يشكر جميع المؤلفين كوي أونج على المناقشات المثمرة وعلى تصحيح المخطوطة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
11-bromo-1-undecene Sigma Aldrich 467642-25 ml
Sodium Sulfite Sigma Aldrich S0505-250 g
Benzyltriethyl-ammonium bromide Sigma Aldrich 147125-25 g
Methanol VWR BDH1135-2.5 LP
DI water Millipore ZRXQ003WW Deionized water
1 L round bottom flask DURAN 24 170 56
Diethyl ether Sigma Aldrich 1.00930 EMD Millipore
Stirring bar Sigma Aldrich Z329207,
Dow Corning High Vacuum Grease Sigma Aldrich Z273554 ALDRICH
Filtering flask DURAN 20 201 63
Filtering Buchner Funnel FisherSci 11707335
Ethanol >99.8%, ACS, Reagent VWR 2081.321DP
Deuterium dioxide Sigma Aldrich 151882 ALDRICH
Thioacetic acid 96% Sigma Aldrich T30805 ALDRICH
Carbon black Sigma Aldrich 05105-1KG
Celite Sigma Aldrich D3877 SIGMA-ALDRICH Filtration medium
Condenser Sigma Aldrich Z531154
Hydrochloric acid, ACS reagent 37% Sigma Aldrich 320331 SIGMA-ALDRICH
Sodium Hydroxide, BioXtra, pellets (anhydrous) Sigma Aldrich S8045 SIGMA-ALDRICH
Centrifuge tubes VWR 525-0155P
250 mL round bottom flask DURAN 24 170 37
500 mL round bottom flask DURAN 24 170 46
Nitric acid, fACS reagent 70% Sigma Aldrich 438073 SIGMA-ALDRICH
Gold(III) chloride trihydrate >99.9% trace metal basis Sigma Aldrich 520918 ALDRICH
1-octanethiol >98.5% Sigma Aldrich 471836 ALDRICH
Sodium Borohydride purum p.a.>96% Sigma Aldrich 71320 ALDRICH
addition funnel SIgma Aldrich Z330655 SIGMA
Funnel DURAN 21 351 46
2V folded filtering papers Whatman 1202-150
Amicon filters Merck UFC903024
Iodine, ACS reagent, >99.8%, solid Sigma Aldrich 207772 SIGMA-ALDRICH
5 mm NMR-Tubes, Type 5HP (high precision) Armar 32210.503 Length 178 mm
Methanol-d4 99.8 atom%D Armar 16400.2035
TGA crucible Thepro 9095-9270.45
400 mesh carbon supported copper grid Electron Microscopy Science CF400-Cu
quartz cuvette Hellma Analytics 100-1-40

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Verma, A., et al. Effect of surface properties on nanoparticle-cell interactions. Small. 6 (1), 12-21 (2010).
  2. Yeh, Y. -C., et al. Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology. Nanoscale. 4 (6), 1871-1880 (2012).
  3. Mirza, A. Z. A novel drug delivery system of gold nanorods with doxorubicin and study of drug release by single molecule spectroscopy. Journal of Drug Targeting. 23 (1), 52-58 (2015).
  4. Mirza, A. Z., et al. Fabrication and characterization of doxorubicin functionalized PSS coated gold nanorod. Arabian Journal of Chemistry. , In Press (2014).
  5. Nel, A. E., et al. Understanding biophysicochemical interactions at the nano-bio interface. Nature Materials. 8 (7), 543-557 (2009).
  6. Yeo, E. L. L., et al. Protein Corona around Gold Nanorods as a Drug Carrier for Multimodal Cancer Therapy. ACS Biomaterials Science and Engineering. 3 (6), 1039-1050 (2017).
  7. Lin, J., et al. Cell membranes open "doors" for cationic nanoparticles/ biomolecules: Insights into uptake kinetics. ACS Nano. 7 (12), 10799-10808 (2013).
  8. Saha, K., et al. Regulation of Macrophage Recognition through the Interplay of Nanoparticle Surface Functionality and Protein Corona. ACS Nano. 10 (4), 4421-4430 (2016).
  9. Moyano, D. F., et al. Fabrication of corona-free nanoparticles with tunable hydrophobicity. ACS Nano. 8 (7), 6748-6755 (2014).
  10. Pengo, P., et al. Gold nanoparticles with patterned surface monolayers for nanomedicine: current perspectives. European Biophysics Journal. 46 (8), 749-771 (2017).
  11. Kuna, J. J., et al. The effect of nanometre-scale structure on interfacial energy. Nature Materials. 8 (10), 837-842 (2009).
  12. Verma, A., et al. Surface-structure-regulated cell-membrane penetration by monolayer-protected nanoparticles. Nature Materials. 7 (7), 588-595 (2008).
  13. Van Lehn, R. C., et al. Lipid tail protrusions mediate the insertion of nanoparticles into model cell membranes. Nature Communications. 5, 4482-4493 (2014).
  14. Cagno, V., et al. Broad-spectrum non-toxic antiviral nanoparticles with a virucidal inhibition mechanism. Nature Materials. 17 (2), 195-203 (2018).
  15. Uzun, O., et al. Water-soluble amphiphilic gold nanoparticles with structured ligand shells. Chemical Communications. 2 (2), 196-198 (2008).
  16. Huang, R., et al. Colloidal stability of self-assembled monolayer-coated gold nanoparticles: The effects of surface compositional and structural heterogeneity. Langmuir. 29 (37), 11560-11566 (2013).
  17. Carney, R. P., et al. Electrical method to quantify nanoparticle interaction with lipid bilayers. ACS Nano. 7 (2), 932-942 (2013).
  18. Van Lehn, R. C., et al. Effect of particle diameter and surface composition on the spontaneous fusion of monolayer-protected gold nanoparticles with lipid bilayers. Nano Letters. 13 (9), 4060-4067 (2013).
  19. Huang, R., et al. Effects of surface compositional and structural heterogeneity on nanoparticle-protein interactions: Different protein configurations. ACS Nano. 8 (6), 5402-5412 (2014).
  20. Van Lehn, R. C., et al. Free energy change for insertion of charged, monolayer-protected nanoparticles into lipid bilayers. Soft Matter. 10 (4), 648-658 (2014).
  21. Ong, Q., et al. Characterization of Ligand Shell for Mixed-Ligand Coated Gold Nanoparticles. Accounts of Chemical Research. 50 (8), 1911-1919 (2017).
  22. Marbella, L. E., et al. NMR techniques for noble metal nanoparticles. Chemistry of Materials. 27 (8), 2721-2739 (2015).
  23. Templeton, A. C., et al. Reactivity of Monolayer-Protected Gold Cluster Molecules Steric Effects. Journal of American Chemical Society. 120 (8), 1906-1911 (1998).
  24. Harkness, K. M., et al. A structural mass spectrometry strategy for the relative quantitation of ligands on mixed monolayer-protected gold nanoparticles. Analytical Chemistry. 82 (22), 9268-9274 (2010).

Tags

الكيمياء، العدد 149، جسيمات نانوية الذهب أمفيفيليك، الجسيمات الكبريتات، التوليف، توصيف، طلاء ثنائي الليجاند، ذاتية التجميع طبقة واحدة
تركيب وتوصيف جسيمات نانوية الذهب أمفيفيليك
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Guven, Z. P., Silva, P. H. J., Luo,… More

Guven, Z. P., Silva, P. H. J., Luo, Z., Cendrowska, U. B., Gasbarri, M., Jones, S. T., Stellacci, F. Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles. J. Vis. Exp. (149), e58872, doi:10.3791/58872 (2019).

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