Waiting
Login processing...

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

Chemistry

एम्फीफिलिक गोल्ड नैनोकणों का संश्लेषण और विशेषता

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

एम्फीफिलिक सोने नैनोकणों कई जैविक अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया जा सकता है। लिगंड्स के बाइनरी मिश्रण द्वारा लेपित सोने के नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है और इन कणों की विस्तृत विशेषता प्रस्तुत की जाती है।

Abstract

1-ऑक्टेनथियोल (ओटी) और 11-मर्केप्टो-1-अनडेकेन सल्फोनिक एसिड (MUS) के मिश्रण के साथ कवर किए गए सोने के नैनोकणों का कोशिका झिल्ली, लिपिड बाइलेयर्स और वायरस के साथ उनकी बातचीत के कारण बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है। हाइड्रोफिलिक लिगंड इन कणों को जलीय समाधानों में कोलाइडली रूप से स्थिर बनाते हैं और हाइड्रोफोबिक लिगन्ड्स के साथ संयोजन एक उभयरागी कण बनाता है जिसे हाइड्रोफोबिक दवाओं के साथ लोड किया जा सकता है, लिपिड झिल्ली के साथ फ्यूज, और गैर-विशिष्ट का विरोध करता है प्रोटीन अधिशोषण. इनमें से कई गुण नैनोकण आकार और लिगन्ड शेल की संरचना पर निर्भर करते हैं। इसलिए, यह एक reproduible सिंथेटिक विधि और विश्वसनीय लक्षणीकरण तकनीक है कि नैनोकण गुणों और लिगन्ड खोल संरचना के निर्धारण की अनुमति के लिए महत्वपूर्ण है। यहाँ, एक एक चरण रासायनिक कमी, 5 एनएम से नीचे व्यास के साथ इन नैनोकणों संश्लेषित करने के लिए एक पूरी तरह से शुद्धि के बाद, प्रस्तुत किया है। नैनोकण की सतह पर दो ligands के बीच अनुपात संश्लेषण के दौरान इस्तेमाल किया उनके stoichiometric अनुपात के माध्यम से देखते जा सकते हैं। हम प्रदर्शित करते हैं कि कैसे विभिन्न नियमित तकनीकों, जैसे संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम), परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर), थर्मोग्रेविमीट्रिक विश्लेषण (टीजीए), और पराबैंगनी-दृश्य (यूवी-विस) स्पेक्ट्रोमेट्री, को व्यापक रूप से संयोजित किया जाता है नैनोकणों के भौतिक पैरामीटर की विशेषता है।

Introduction

सोने के नैनोकणों के लिगन्ड खोल को कई अलग - अलग गुणों को प्रदर्शित करने के लिए तैयार किया जा सकता है जिन्हें बायोमेडिसिन1,2,3,4में चुनौतियों का सामना करने के लिए लागू किया जा सकता है . ऐसी बहुमुखी प्रतिभा नैनोकणों और जैव अणुओं के बीच अंतराअणुक अन्योन्यक्रियाओं के नियंत्रण की अनुमति देती है5,6,7. जलविरागता और आवेश एक निर्णायक भूमिका निभाते हैं, साथ ही अन्य सतह पैरामीटर जो यह प्रभावित करते हैं कि नैनोकण जैव अणुओंकेसाथ किस प्रकार सहभागिता करते हैं5 ,8,9. नैनोकणों की सतह के गुणों को धुन करने के लिए, लिगंड शेल बनाने वाले थायोलेट अणुओं का चुनाव असंख्य संभावनाएं प्रदान करता है, जो कि मांगी गई विशेषताओं के अनुसार है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोफोबिक और हाइड्रोफिलिक (उदाहरण केलिए,आवेशित) अंत समूहों के साथ लिगन्ड अणुओं का मिश्रण प्रायः उभयरागी नैनोकणों10,11उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।

इस प्रकार के नैनोकणों का एक प्रमुख उदाहरण ओटी और MUS (इसके बाद MUS:OT नैनोकणों कहा जाता है) के मिश्रण द्वारा संरक्षित है जो कई प्रासंगिक गुणों को धारण करने के लिए दिखाया गया है12,13,14. सबसे पहले, 66% MUS (इसके बाद 66:34 MUS:OT) की एक ligand खोल संरचना के साथ, नैनोकणों की कोलाइडयन स्थिरता उच्च है, deionized पानी में वजन में 33% तक पहुँचने, साथ ही फॉस्फेट-बफर नमकीन (1x, 4 एम एम फॉस्फेट, 150 एमएम NaCl)15. इसके अलावा, इन कणों अपेक्षाकृत कम पीएच मूल्यों पर वेग नहीं है: उदाहरण के लिए, पीएच 2.3 पर और नमक सांद्रता के साथ 1 एम NaCl15, इन नैनोकणों महीनों के लिए कोलाइडयन स्थिर रहते हैं। लिगन्ड कोश पर दो अणुओं के बीच स्टोइकियोमेट्री अनुपात महत्वपूर्ण है क्योंकि यह उच्च आयनिक शक्ति16के साथ समाधानों में कोलाइडयन स्थिरता को निर्धारित करता है .

इन कणों को ऊर्जा-स्वतंत्र पथ1,12के माध्यम से कोशिका झिल्ली को पार करने के लिए दिखाया गया है। इन कणों और लिपिड बाइलेयरों के बीच सहज संलयन कोशिका झिल्ली17के माध्यम से उनकी विसरणशीलता को रेखांकित करता है . इस अन्योन्यक्रिया के पीछे तंत्र लिपिड द्विपरतों के साथ संलयन पर हाइड्रोफोबिकविलायक-पहुँच योग्य सतह क्षेत्र और जल अणुओं के बीच संपर्क को कम करना है। सभी MUS नैनोकणों की तुलना में (nanoparticles उनके खोल पर केवल MUS ligand होने), मिश्रित MUS पर उच्च हाइड्रोफोबिकता: ओटी नैनोकणों (उदाहरण के लिए, एक 66:34 MUS:OT संरचना में) मूल व्यास है कि लिपिड के साथ फ्यूज कर सकते हैं की अवधि बढ़ जाती है bilayers18| लिगन्ड खोल के विभिन्न स्वयं-विधानसभा संगठनों को 66:34 MUS:OT नैनोकणों के विभिन्न प्रोटीन के साथ अलग-अलग बंधन मोड सेसंबंधित किया जाता है, जैसे एल्बुमिन और सबबिक्विटिन, जब सभी-MUS कणों की तुलना 19. हाल ही में, यह सूचित किया गया है कि 66:34 MUS:OT नैनोकणों एक व्यापक स्पेक्ट्रम एंटीवायरल एजेंट है कि unreversibly MUS ligands के बहुसंयोजक इलेक्ट्रोस्टैटिक बाइंडिंग और ओटी ligands के nonlocal couplings के कारण वायरस को नष्ट कर के रूप में उपयोग किया जा सकता है capsid प्रोटीन14| इन सभी मामलों में, यह पाया गया है कि हाइड्रोफोबिक सामग्री, साथ ही नैनोकणों के मुख्य आकार, निर्धारित करता है कि कैसे इन जैव-नानो बातचीत जगह ले। MUS के इन विविध गुणों: OT नैनोकणों कई कंप्यूटर सिमुलेशन अध्ययन है कि MUS के बीच बातचीत underpinning तंत्र को स्पष्ट करने के उद्देश्य से प्रेरित किया है: OT कणों और इस तरह के लिपिड bilayers20के रूप में विभिन्न जैविक संरचनाओं .

MUS की तैयारी: ओटी संरक्षित Au नैनोकणों कुछ चुनौतियों बन गया है। सबसे पहले आवेशित लिगेन्ड (मूस) तथा हाइड्रोफोबिक लिगन्ड (ओटी) अमिश्रणीय होते हैं। इस प्रकार, नैनोकणों और ligands के विलेयता संश्लेषण भर में ध्यान में रखा जाना चाहिए, साथ ही विशेषता के दौरान. इसके अतिरिक्त, MUS ligand अणुओं की शुद्धता-विशेष रूप से, प्रारंभिक सामग्री में अकार्बनिक लवण की सामग्री-गुणवत्ता, reproducibility, साथ ही नैनोकणों की लघु और लंबी अवधि के कोलाइडयन स्थिरता को प्रभावित करती है।

यहाँ, एक विस्तृत संश्लेषण और उभयरागी सोने नैनोकणों के इस वर्ग की विशेषता MUS और ओटी के मिश्रण द्वारा संरक्षित रेखांकित कर रहे हैं। नकारात्मक आरोप लगाया MUS ligand के संश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए सूचना दी है और, इसलिए, विभिन्न नैनोकण syntheses की पुन: उत्पादनीयता. फिर, इन नैनोकणों को उत्पन्न करने की प्रक्रिया, एक आम एक चरण संश्लेषण के आधार पर, पूरी तरह से शुद्धि के बाद, विस्तार से रिपोर्ट की जाती है। विभिन्न आवश्यक लक्षण तकनीक21, जैसे TEM, यूवी-Vis, TGA, और NMR, किसी भी आगे जैविक प्रयोगों के लिए सभी आवश्यक मानकों को प्राप्त करने के लिए संयुक्त किया गया है.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. 11-mercapto-1-undecanesulfonet (MUS) का संश्लेषण

नोट: इस प्रोटोकॉल वांछित किसी भी पैमाने पर इस्तेमाल किया जा सकता है. यहाँ, एक 10 ग्राम पैमाने के उत्पाद का वर्णन किया गया है.

  1. सोडियम अनडेक-10-एनेसल्फोनेट
    1. जोड़ें 11-ब्रोमो-1-undecene (25 एमएल, 111.975 mmol), सोडियम सल्फेट (28.75 ग्राम, 227.92 mmol), और benzyltriethylamium ब्रोमाइड (10 मिलीग्राम) मेथनॉल के 200 एमएल के मिश्रण के लिए (MeOH) और deionized के 450 एमएल (DI) पानी (4:9 v MeOHH:H:2O) एक दौर में एक flask अनुपात में एक flask .
    2. 48 ज के लिए 102 डिग्री सेल्सियस पर अभिक्रिया मिश्रण को पुनः प्रवाहित करता है- सिस्टम को दाब राहत तंत्र के साथ कैप करें-उदाहरण के लिए, सुई के साथ एक गुब्बारा, या बस सुई। यह अभिक्रिया वायुमंडलीय गैसों के प्रति संवेदनशील नहीं है।
      नोट: प्रतिक्रिया पूर्ण होने पर समाधान रंगहीन हो जाता है।
    3. MeOH वाष्पित करने के लिए एक रोटरी वाष्पित्र करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण कनेक्ट और लगभग 300 एमएल करने के लिए मात्रा को कम।
    4. शेष समाधान को 1 L अतिरिक्त फ़नल पर स्थानांतरित करें.
    5. इसके अलावा कीप का उपयोग करके, diethyl ईथर के साथ शेष जलीय समाधान 5x निकालें। अनप्रतिक्रिया्ड 11-ब्रोमो-1-अनडेसीन डाइएथिल ईथर चरण में रहता है और एच2ओ में सल्फोनेट उत्पाद।
      चेतावनी: निष्कर्षण के दौरान अक्सर किसी भी दबाव buildup रिलीज, और इसके अलावा कीप का सही उपयोग से परामर्श करें।
    6. एक 1 एल एकल गर्दन दौर नीचे फ्लास्क में अंतिम निकाले पानी समाधान ले लीजिए।
    7. फ्लास्क और जाल के बीच तेल (या Teflon अंगूठी स्ट्रिप्स या किसी अन्य सीलेंट) का एक सा डाल द्वारा एक रोटरी वाष्पित्र के लिए प्रतिक्रिया फ्लास्क कनेक्ट करें।
    8. एक रोटरी वाष्पित्र में जलीय चरण वाष्पित करने के लिए वैक्यूम धीरे-धीरे घटाएँ। क्योंकि उत्पाद एक surfactant है, फोमिंग वाष्पीकरण के दौरान हो जाएगा. इस समस्या को दरकिनार करने के लिए, अगले चरण में निर्देश का पालन करें।
      1. एच2ओ के वाष्पीकरण में तेजी लाने और फोमिंग को रोकने के लिए मिश्रण में इथेनॉल जोड़ें। जब इथेनॉल सामग्री में कमी की वजह से foaming पुनरारंभ हो जाता है, वाष्पीकरण बंद करो, रोटरी वाष्पित्र से फ्लास्क को हटा दें, अधिक इथेनॉल (कुल मात्रा के बारे में एक तिहाई) जोड़ने के लिए, और रोटरी वाष्पित्र के लिए फ्लास्क जोड़ने. इस प्रक्रिया को दोहराएँ जब तक समाधान मिश्रण काफी कम हो जाती है और बुलबुले फार्म नहीं है.
    9. एक उच्च निर्वात के लिए फ्लास्क जोड़ने के द्वारा सीधे सफेद पाउडर सूखी. शुष्क पाउडर, कम अकार्बनिक लवण बाद के चरणों में रेंगना होगा.
      नोट: गर्मी का उपयोग उत्पाद को सुखाने के लिए किया जा सकता है-उदाहरण के लिए, फ्लास्क को 60 डिग्री सेल्सियस स्नान में निर्वात के नीचे रखकर और रात भर छोड़ दिया जाता है।
    10. एक फ्लास्क में मेथनॉल के 400 एमएल में सफेद पाउडर को निलंबित करें। Sonicate उत्पाद की अधिकतम राशि भंग करने के लिए।
      नोट: इस चरण का लक्ष्य उत्पाद को भंग करना है, लेकिन अकार्बनिक उपोत्पादों को नहीं, जैसे अतिरिक्त सोडियम सल्फाइट और सोडियम ब्रोमाइड, जिनमें मेथनॉल में घुलनशीलता सीमित है। मेथनॉल में पानी विलायक में अकार्बनिक उपोत्पादों की विलेयता में वृद्धि होगी, क्योंकि संभव सबसे कम पानी की सामग्री के साथ मेथनॉल का उपयोग करें।
    11. उत्पाद की विलेयता को बढ़ाने के लिए, मेथनॉल को धीरे से इसके उबलते बिंदु के करीब गर्म किया जा सकता है ($64 डिग्री सेल्सियस)।
      चेतावनी: फ्लास्क के हीटिंग के दौरान एक धूआं हुड के तहत काम करने के लिए सुनिश्चित करें। वाष्पित मेथनॉल के धुएं खतरनाक हैं।
    12. मेथनॉल अघुलनशील अकार्बनिक उपोत्पादों को दूर करने के लिए समाधान फ़िल्टर करें। एक फ़िल्टरिंग फ्लास्क का उपयोग करें जो वैक्यूम पंप और मात्रात्मक फ़िल्टर पेपर, या बोरोसिलिकेट फिल्टर के साथ फ़िल्टरिंग कीप से जुड़ा है। दोनों उत्पाद और अकार्बनिक लवण सफेद पाउडर जब सूखी हैं: उत्पाद मेथनॉल में घुलनशील है, जबकि लवण नहीं हैं।
    13. फ़िल्टरकिए गए समाधान को फ़िल्टरिंग फ्लास्क से 1 L राउंड-नीचे फ्लास्क पर स्थानांतरित करें.
    14. फ्लास्क को रोटरी वाष्पित्र से कनेक्ट करें और 45 डिग्री सेल्सियस पर मेथनॉलिक समाधान को वाष्पित करें, मेथनॉल में सफेद पाउडर को फिर से घोल दें, और समाधान को फ़िल्टर करें (प्रोटोकॉल चरण 1.1.7, 1.1.8, और 1.1.9)। अकार्बनिक नमक की मात्रा को कम करने के लिए इस प्रक्रिया को कम से कम 2x दोहराएँ।
    15. सफेद, मेथनॉल घुलनशील पाउडर ले लीजिए (लगभग 30 ग्राम, इस पैमाने पर).
    16. लगभग 10 मिलीग्राम उत्पाद को 500 ल्2व् में घोलकर विलयन को एनएमआर ट्यूब में स्थानांतरित कर दिया जाता है।
    17. 32 स्कैन के साथ 400 मेगाहर्ट्ज पर डी2ओ में उत्पाद पर 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रोमेट्री निष्पादित करें।
      नोट: 1एच एनएमआर (डी2ओ) के लिए पीक असाइनमेंट 5.97 (m, 1H), 5.09 (m, 2H), 2.95 (t, 2H), 2.10 (m, 2H), 1.77 (क, 2H), 1.44 (br s, 12H) हैं।
  2. सोडियम 11-ऐसीटिल्थियो-अनडेकेनेसल्फोनेट
    1. एक 1 एल गोल-नीचे फ्लास्क के अंदर मेथनॉल के 500 एमएल में सोडियम अनडेक-10-enesulfonate (अनुभाग 1.1 की प्रतिक्रिया उत्पाद) के अनुमानित 30 ग्राम भंग। समाधान के लिए थायोऐसीटिक एसिड की एक 2.6x अतिरिक्त जोड़ें और यह एक यूवी दीपक के सामने हलचल (250 डब्ल्यू) रात भर ($ 12 ज). यदि एक यूवी लैंप उपलब्ध नहीं है, तो प्रतिक्रिया एक कट्टरपंथी आयटर का उपयोग करके भाटा द्वारा किया जा सकता है, जैसे कि azobisisobutyronitrile (AIBN); हालांकि, एक यूवी लैंप का उपयोग दृढ़ता से सिफारिश की है।
      चेतावनी: हर समय धूआं हुड के तहत काम करने के लिए सुनिश्चित करें। यदि फ्लास्क को किसी अन्य स्थान पर ले जाने की आवश्यकता है जहां यूवी लैंप स्थित है, तो थायोऐसीटिक एसिड की मजबूत गंध को फैलाने से बचने के लिए फ्लास्क को सील करें। एक यूवी दीपक संचालन करते समय व्यायाम देखभाल: पूरी तरह से अंतरिक्ष जहां दीपक स्थित है ब्लॉक और कैसे एक यूवी दीपक संचालित करने के लिए पर संस्था की सुरक्षा के दिशा निर्देशों से परामर्श करें।
    2. प्रतिक्रिया से $ 2 एमएल एलिकोट्स लेने के द्वारा प्रतिक्रिया की निगरानी, विलायक वाष्पित, और deuterated पानी जोड़ने के लिए 1एच एनएमआर के साथ जाँच करें. एक बार डबल आबंध से संबंधित चोटियों के गायब हो जाने पर, अभिक्रिया को रोकें।
      नोट: आमतौर पर, यूवी दीपक के सामने 12 एच के बाद, प्रतिक्रिया पूरी हो गई है। यदि प्रतिक्रिया मिश्रण अशांत हो जाता है, और अधिक MeOH जोड़ने और छह अतिरिक्त घंटे के लिए यूवी प्रकाश के लिए जोखिम जारी है.
    3. एक रोटरी वाष्पित्र में MeOH के सभी वाष्पीकरण जब तक ठोस अवशेषों नारंगी-लाल हो जाता है. यदि काफी लंबे समय तक छोड़ दिया, उत्पाद भूरे रंग के काले हो जाता है.
      चेतावनी: थायोऐसीटिक एसिड से मजबूत गंध के कारण दिमाग से काम करें। किसी भी थायोलेट फैल की मजबूत गंध ब्लीच (सोडियम हाइपोक्लोराइट) के जलीय समाधान का उपयोग करके बेअसर किया जा सकता है।
    4. एक छानने फ्लास्क का उपयोग करना, diethyl ईथर के साथ उत्पाद धोने के लिए किसी भी अतिरिक्त thioacetic एसिड को दूर करने के लिए, जब तक कोई और अधिक रंग (नारंगी-पीला) पदार्थ diethyl ईथर supernatant में दिखाई देते हैं. उच्च वैक्यूम के तहत ठोस सूखी और, फिर, यह मेथनॉल में भंग, नारंगी समाधान के लिए एक पीला उपज।
      नोट: उत्पाद को भंग करने के लिए पर्याप्त मेथनॉल जोड़ें।
      नोट: रंग इस चरण पर भिन्न हो सकते हैं।
    5. समाधान के लिए 3 ग्राम कार्बन ब्लैक जोड़ें, जोरदार मिश्रण, और निस्पंदन माध्यम के माध्यम से मिश्रण फिल्टर (सामग्री की मेजदेखें) एक बांसुरी फिल्टर कागज के दो तिहाई को कवर.
      नोट: कार्बन ब्लैक की छिद्रपूर्ण संरचना रंगीन पक्ष-उत्पाद सामग्री (और कुछ उत्पाद) को कैप्चर करती है। फ़िल्टर किए गए समाधान स्पष्ट होना चाहिए। फ़िल्टर किए गए समाधान अभी भी रंग का है, तो (पीला), इस प्रक्रिया को दोहराएँ।
    6. विलायक को पूरी तरह से रोटरी वाष्पित्र में वाष्पित करें और लगभग 35 ग्राम सफेद पाउडर एकत्र करें।
    7. उत्पाद का $10 लगभग D2व् का $500 र्ल भंग करें तथा विलयन को एनएमआर ट्यूबों में स्थानांतरित कर दें।
    8. 32 स्कैन के साथ 400 मेगाहर्ट्ज पर D2O में उत्पाद पर 1H NMR प्रदर्शन.
      नोट: एच NMR (D2O) के लिए शिखर कार्य 2.93 (t, 4H), 2.40 (s, 3H), 1.77 (m, 2H), 1.62 (m, 2H), 1.45 (br s, 14H) हैं।
  3. 11-मर्केप्टो-1-अनडेकेनेसल्फोनेट(मूस)
    1. रिफ्लेक्स सोडियम 11-ऐसीटिल्थियो-अनडेकेनसल्फोनेट 102 डिग्री सेल्सियस में 400 एमएल में 1 एम एच सीएल 12 एचसीएल के लिए थायोऐसीटेट समूह को छोड़ दें और एक थायोल प्राप्त करें।
    2. एक 1.5 एल या 2 एल दौर नीचे फ्लास्क के लिए उत्पाद स्थानांतरण. अंतिम समाधान के लिए 1 M NaOH के 200 एमएल जोड़ें और यह DI पानी के 400 एमएल के साथ शीर्ष करने के लिए 1 एल के एक अंतिम मात्रा है. यह समाधान अम्लीय रखने के लिए और प्रतिउत्पाद के रूप में अकार्बनिक लवण के क्रिस्टलीकरण को रोकने जाएगा.
      नोट: पीएच 7 के समाधान की एक पूरी तटस्थीकरण मेथनॉल में अघुलनशील एक उत्पाद के क्रिस्टलीकरण में परिणाम होगा।
    3. स्पष्ट समाधान को 4 डिग्री सेल्सियस पर रखें और यह रातोंरात क्रिस्टलीकृत हो जाएगा। उत्पाद ठीक क्रिस्टल है कि चिपचिपा जब गीला कर रहे हैं के रूप में crystallizes.
      नोट: क्रिस्टलीकरण में तेजी लाने के लिए, यदि उपलब्ध हो, तो समाधान के लिए presynthesized MUS जोड़ें।
    4. स्पष्ट सुपरनेंट और अपकेंद्रण को 50 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों में 5 मिनट 4,000 x ग्रामपर चिपचिपा सफेद उत्पाद नीचे कर देता है .
    5. एक और फ्लास्क में supernatant decant और उच्च निर्वात के तहत सफेद छर्रों सूखी उपलब्ध अपकेंद्रित्र पर निर्भर करता है, यह हो सकता है 2 - 16 ट्यूब या अधिक.
      नोट: फ़िल्टरिंग उत्पाद की सर्फैक्टेंट प्रकृति की वजह से सलाह नहीं दी है; अत्यधिक foaming हो जाएगा और उत्पाद के सबसे खो जाएगा.
    6. इस शोधन चरण से मेथनॉल घुलनशील MUS के लगभग 12 ग्राम (लगभग 30% उपज) लीजिए।
      नोट: ध्यान रखें कि पाउडर ठीक है और स्थिर-वैद्युत-यह स्पैटुला और कंटेनरों की सतहों से चिपक जाता है। इसके अलावा, अधिक सामग्री मात्रा को कम करने से centrifugation कदम के supernatant से निकाला जा सकता है (अपने मूल मूल्य के बारे में एक तिहाई करने के लिए) और यह 4 डिग्री सेल्सियस पर रखने. वॉल्यूम और भी घटाएँ (75% तक) इस कदम पर उपज बढ़ाने के लिए.
    7. उत्पाद का $10 लगभग D2व् का $500 र्ल भंग करें तथा विलयन को एनएमआर ट्यूबों में स्थानांतरित कर दें।
    8. 32 स्कैन के साथ 400 मेगाहर्ट्ज पर D2O में उत्पाद पर 1H NMR प्रदर्शन.
      नोट: एच एनएमआर (डी2ओ) के शिखर कार्य 2.93 (t, 4H), 2.59 (t, 3H), 1.78 (m, 2H), 1.65 (m, 2H), 1.44 (br s, 14H) हैं। उत्पाद का परिकलित मोलर द्रव्यमान (सोडियम प्रतिकरण सहित) 290.42 ह/

2. नैनोकण संश्लेषण: अभिकर्मकों की तैयारी

  1. साफ सभी ग्लासवेयर (एक 250 एमएल और एक 500 एमएल एकल गर्दन दौर नीचे फ्लास्क, एक 100 एमएल इसके अलावा कीप, और एक छोटे कीप) ताजा एक्वा रीजिया (तीन भागों हाइड्रोक्लोरिक एसिड एक भाग नाइट्रिक एसिड के साथ) के साथ साफ करें। एक धूआं हुड के अंदर पानी की एक अतिरिक्त राशि के साथ कांच के बर्तन कुल्ला और सभी धुएं को हटा दें। फिर, इथेनॉल के साथ ग्लासवेयर कुल्ला और एक प्रयोगशाला ग्लासवेयर ओवन में सूखी (40 - 60 डिग्री सेल्सियस की सिफारिश की है)।
  2. सोने की 177.2 मिलीग्राम (0.45 मिलीग्राम) क्लोराइड ट्राइहाइड्रेट (एचएयूसीएल4$3H2व्) एक छोटे गिलास शीशी (10 या 20 एमएल साफ कांच की शीशियों, या वजन कागज पर) में वजन।
  3. 20 एमएल के कांच की शीशी में वजन 87 मिलीग्राम (0.3 एममोल) MUS.
  4. MUS भंग करने के लिए मेथनॉल के 10 एमएल जोड़ें. यह एक अल्ट्रासोनिक स्नान में sonicate जब तक कोई ठोस सामग्री दिखाई देता है, पूर्ण विघटन सुनिश्चित करने के लिए।
    नोट: वैकल्पिक रूप से, एक गर्मी बंदूक या एक गर्म स्नान का उपयोग कर ($ 60 डिग्री सेल्सियस), धीरे समाधान गर्मी. जब गर्म, फ्लास्क के बाहर के माध्यम से ठंडा पानी चलाने के लिए यह कमरे के तापमान को वापस लाने के लिए.
  5. मेथनॉल के घोल में ओटी का 26 डिग्री सेल्सियल (0ण्15 एममोल) जोड़ें और लिगन्ड्स को मिलाने के लिए इसे उत्तेजित करें।
  6. सोडियम बोरोहाइड्राइड (NaBH4) के 500 मिलीग्राम (13 mmol) वजन और यह 250 एमएल गोल नीचे फ्लास्क में इथेनॉल के 100 एमएल करने के लिए जोड़ें। चुंबकीय सरगर्मी (600 - 800 आरपीएम) का उपयोग करते हुए जोर से हिलाएं। (NaBH4 10 से 20 मिनट लेता है, ग्रेड के आधार पर, इथेनॉल में एक स्पष्ट समाधान बनाने के लिए.)

3. गोल्ड नैनोकणों का संश्लेषण

  1. 500 एमएल गोल-नीचे फ्लास्क में 100 एमएल एथेनॉल में सोने के नमक को भंग करें और एक सरगर्मी प्लेट पर चुंबकीय पट्टी के साथ 800 आरपीएम पर हिलाना शुरू करें। सुनिश्चित करें कि सोने का नमक पूरी तरह से घुल जाता है।
  2. गोल-नीचे फ्लास्क के ऊपर 100 एमएल अतिरिक्त कीप रखें। अंदर एक मात्रात्मक कागज फिल्टर के साथ इसके अलावा कीप के शीर्ष पर एक कीप रखो. जब NaBH4 इथेनॉल में भंग कर दिया है, कीप में फिल्टर कागज के माध्यम से इसके अलावा कीप में समाधान छानने शुरू करते हैं.
  3. प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए लिगन्ड समाधान जोड़ें. सोने-चांदी परिसर के गठन के लिए 15 मिनट प्रतीक्षा करें। पारदर्शी पीले से अशांत पीले रंग के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण का रंग परिवर्तन सोने-thiolate परिसर के गठन को इंगित करता है।
  4. इसके अलावा कीप dropwise से फ़िल्टर किए गए NaBH4 समाधान जोड़ने शुरू करो. बूंदों के अंतराल समय को समायोजित करें ताकि NaBH4 के अलावा के बारे में 1 ज लेता है.
  5. NaBH4की पूरी जोड़ के बाद, कीप हटा दें. एक घंटे के लिए प्रतिक्रिया सरगर्मी रखें. अभिक्रिया के अंत में, फ्लास्क के बाहर चुंबक का उपयोग करके चुंबकीय सरगर्मी पट्टी को हटा दें।
  6. फ्लास्क को बंद करने और एक सुई को पट में छेद करने के लिए एक पट का उपयोग करें ताकि एच 2 गैस को छोड़दिया जा सके जो प्रतिक्रिया के बाद विकसित होगा।
  7. रात भर नैनोकणों को वेग देने के लिए एक प्रयोगशाला रेफ्रिजरेटर (4 डिग्री सेल्सियस) के अंदर प्रतिक्रिया मिश्रण रखें।

4. संश्लेषण के वर्कअप

  1. मात्रा को कम करने के लिए supernatant इथेनॉल decant.
  2. शेष पूर्वाभास को 50 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों में स्थानांतरित करें और 3 मिनट के लिए 4,000 x ग्रामपर अपकेंद्रण करें .
  3. supernatant decant, भंवर द्वारा इथेनॉल के साथ फिर से नैनोकणों फैलाने, और उन्हें फिर से अपकेंद्रण। इस धोने की प्रक्रिया 4x दोहराएँ.
  4. अवशिष्ट इथेनॉल को हटाने के लिए वैक्यूम के तहत नैनोकणों को सुखाएं।
  5. मुक्त हाइड्रोफिलिक लिगंड्स/अणुओं से नैनोकणों को साफ करने के लिए, डि वाटर के 15 एमएल में वेग को भंग करें और उन्हें 30 केडीए कटऑफ आणविक वजन की निस्पंदन झिल्ली के साथ अपकेंद्रण ट्यूबों में स्थानांतरित करें। डायलिसिस भी इस प्रक्रिया के लिए अनुकूल है.
  6. नैनोकण विलयन को केंद्रित करने के लिए इन ट्यूबों को 4,000 x ग्राम पर 5 मिनट के लिए सेंट्रीफ्यूज करें।
  7. इस घोल में 15 एमएल DI जल मिलाकर फिर से ध्यान केंद्रित करें। इस सफाई प्रक्रिया को कम से कम 10x दोहराएँ.
    नोट: एक संकेत है कि पानी में घुलनशील अशुद्धियों को हटा दिया गया है जब जलीय अपशिष्ट आंदोलन फोमिंग के अभाव है; सब के बाद, अशुद्धियों के अधिकांश खुद के साथ या ओटी के साथ MUS के disulfides हैं (यह सामग्री इकट्ठा करने और 1एच एनएमआर प्रदर्शन करके निर्धारित किया जा सकता है)।
  8. अपकेंद्रण के बाद, केंद्रित नैनोकणों को 15 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में स्थानांतरित करें। नैनोकणों को एक प्रबंधनीय पाउडर में बदलने के लिए, या तो उन्हें एक विलायक में इस तरह के एसीटोन में वेग या शेष जलीय समाधान को फ्रीज-ड्रा करें। जब फ्रीज-ड्राईड, नैनोकणों के लिए एक ढीला पाउडर है कि सतहों के लिए चिपक जाती है और हेरफेर करने के लिए मुश्किल हो सकता है फार्म करते हैं।

5. नैनोकणों की विशेषता

  1. शुद्धता
    1. यह जांचने के लिए कि क्या नैनोकण असीम लिगंड से मुक्त हैं, डी2ओ के 600 डिग्री एल में सूखे नैनोकणों की 5 मिलीग्राम भंग करें और कणों का 1एच एनएमआर माप करें। यदि लिगंड की कोई तेज चोटियों रहे हैं, इसका मतलब है नैनोकणों छोटे कार्बनिक अणुओं से मुक्त हैं.
  2. लिगन्ड अनुपात
    1. आयोडीन का 20 मिलीग्राम/एमएल मेथनॉल-डी4 घोल तैयार करें। इस विलयन का 600 डिग्री सेल्सियस कांच की शीशी में नैनोकणों की 5 मिलीग्राम तक जोड़ें, नैनोकणों को etch करने के लिए।
    2. पैराफिन फिल्म के साथ शीशी की टोपी लपेटें और 20 मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान में यह sonicate. एक NMR ट्यूब के लिए समाधान स्थानांतरण और 32 स्कैन के साथ एक 1एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज) स्पेक्ट्रम प्राप्त।
  3. लिगन्ड घनत्व
    1. स्थानांतरण 2 करने के लिए 8 एक TGA क्रूसिबल के लिए नैनोकणों की मिलीग्राम। 30 डिग्री सेल्सियस से 900 डिग्री सेल्सियस तक का तापमान सीमा और द2 गैस के अंतर्गत 5 डिग्री सेल्सियस प्रति मिनट की चाल चुनें।
  4. आकार वितरण
    1. Tem
      1. डीआई पानी में 0.1 मिलीग्राम/एमएल नैनोकण घोल तैयार कीजिए। 400-मेश कार्बन-समर्थित कॉपर ग्रिड पर तैयार समाधान के 5 डिग्री एल को छोड़ दें। रुको जब तक यह सूख जाता है.
      2. एक TEM धारक में ग्रिड स्थानांतरण और यह माइक्रोस्कोप में डालने. कम से कम 64,000X के आवर्धन के साथ 5 - 10 छवियों का अधिग्रहण, 200 केवी पर संचालित.
        नोट: इसके विपरीत बढ़ाने के लिए, 20 एनएम का एक उद्देश्य छिद्र डाला जा सकता है।
    2. यूवी-विस स्पेक्ट्रम
      1. DI पानी में 0.2 मिलीग्राम/एमएल नैनोकण समाधान तैयार करें।
      2. इस घोल की आवश्यक मात्रा क्वार्ट्ज क्यूवेट में डालकर 200 दउ से 700 दउ तक स्कैन करें।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

MUS संश्लेषित करने के लिए प्रतिक्रिया चरण चित्र 1में दिखाए गए हैं। प्रत्येक चरण के उत्पाद का 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम चित्र 2में प्रस्तुत किया गया है। द्विआधारी MUS:OT उभयरागी सोने नैनोकणों के संश्लेषण कार्यप्रवाह चित्र 3में वर्णित है। संश्लेषण के बाद, नैनोकणों के workup इथेनॉल और DI पानी के साथ कई बार कणों धोने के शामिल थे। नैनोकणों के किसी भी लक्षणीकरण से पहले, असीम मुक्त लिगंडों से नैनोकणों की सफाई की निगरानी 1एच एनएमआर द्वारा डी2ओ में की गई थी, जैसा कि चित्र 4 में दर्शाया गया है। नैनोकणों के आकार का वितरण TEM द्वारा विशेषता थी (चित्र 5a, ख)। स्थानीयकृत सतह प्लाज्मन अनुनाद अवशोषण यूवी-विस स्पेक्ट्रम प्राप्त करके मापा गया था (चित्र 5ग)।

दो ligands का अनुपात आयोडीन का उपयोग कर सोने के कोर etching द्वारा निर्धारित किया गया था, 1एच NMR प्राप्त करने, और एकीकृत मूल्यों का उपयोग कर प्रत्येक ligand के सापेक्ष मात्रा की गणना. चित्र 6 प्रतिनिधि स्पेक्ट्रम, साथ ही एनएमआर शिखर कार्य की प्रक्रिया से पता चलता है। MUS और OT के बीच लिगन्ड अनुपात खोजने के लिए, हम 0.8 - 1 (मैं1), 1.12 - 1.55 (मैं2), 1.6 - 1.9 (मैं3), और 2.6 - 3 (मैं4) पीपीएम के बीच चोटियों के अभिन्न गणना की। I1 शिखर तीन ओटी हाइड्रोजन से संकेत होता है, मैं2 14 MUS हाइड्रोजन और 10 ओटी हाइड्रोजन के संयोजन से चोटी, और मैं3 और मैं चार MUS हाइड्रोजन और दो ओटी हाइड्रोजन (प्रत्येक चोटी के लिए) से4 चोटियों. इसलिए, ओटी प्रतिशत खोजने के लिए, मैं1 से 3 को सामान्य करना और निम्नलिखित अभिव्यक्तियों को लागू करना आवश्यक है।

मैं2के लिए ,
Equation 1

के लिए मैं3 और मैं4,
Equation 2

ये गणनाओं से पता चलता है कि प्रणाली में ओटी की एक मनमानी इकाई है। चित्र 6खके लिए, तीन समाकलोंने ओटी प्रतिशत के लिए समान मान दिए ( अर्थात् 15.3, 15.9, और 15.9 से I2, I3, और I4, क्रमशः )।

तगा द्वारा नैनोकणों के पृष्ठीय कवरेज की जांच चित्र 7में दर्शाए अनुसार की जाती है। TGA, NMR, और TEM डेटा (चित्र 3) लिगन्ड घनत्व, जो सतह क्षेत्र की एक इकाई पर ligands की संख्या है की गणना करने के लिए संयुक्त कर रहे हैं, एक क्षेत्र के लिए कणों लगभग. (इस गणना मानता है कि NaHSO3के रूप में फोड़े. TEM डेटा से पता चलता है कि नैनोकणों का औसत व्यास 2.4 एनएम है, जो सतह क्षेत्र केलगभग 18.08 एनएम2 (एकसम4प्र2) और 7ण्23 एनएम3 (टपार$ 4pr) की ओर इशारा करता है 3/3) प्रति कण मात्रा का (Vबराबर)। सोने का घनत्व 19.9 g/cm3 है और एक कण का द्रव्यमान 1ण्3969 x 10-16 मिलीग्राम है (मासकण र् ट र् टर् x सोने का घनत्व ] 7ण्23 दउ3 x 19ण्9 ग्राम/सेमी3 x 10-18 मिमी3/एनएम3) . 800 डिग्री सेल्सियस के आसपास शेष द्रव्यमान सोने के कोर से मेल खाती है, और वहाँ लगभग 3.7 x 1016 कणों (एनबराबर) है कि एनबराबर का उपयोग कर अनुमान हैं (माससोने/ कण) 5.17 मिलीग्राम / 1.3969 x 10-16 मिलीग्राम. कणों काकुल पृष्ठ क्षेत्रफल 6ण्69 ग 1017 दउ2 (एकटोट ़ एनपरितग एसमे 3ण्69 ग 1016 x 18.08 दउ2) है । आयोडीन से बने नैनोकणों के एनएमआर से पता चला कि MUS:OT अनुपात 85:15 है और TGA में कार्बनिक सामग्री की मात्रा 0.00146 ग्राम है। अतः एनलिगन्डके सूत्र का अनुसरण करते हुए 3ण्26 ग 1018 लिगन्ड (एनलिगन्ड) हैं -मासकार्बनिक / ((तओटी ग मवट) + (रमस x MwMUS)) / (आरMUS + आरओटी)] 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 . अंत में लिगन्ड घनत्व 4ण्8 लिगन्ड/एनएम2है, जिसकी गणना एनलिगन्ड को एटोट(4ण्8 र् 3ण्26 x 1018/6.69 x 1017 द2 ) से विभाजित करके की जाती है। विभिन्न संलक्षणियों के परिणामस्वरूप ओटी के एनएमआर अनुपातों की तुलना चित्र 8में की जाती है।

Figure 1
चित्रा 1: MUS संश्लेषण के Schematic. MUS संश्लेषण उभयरागी नैनोकण संश्लेषण की reproducibility के लिए महत्वपूर्ण बिंदु है। यदि MUS एक उच्च नमक सामग्री है, ligands के stoichiometric अनुपात विचलित हो सकता है. X $ 9. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: MUS संश्लेषण (400 मेगाहर्ट्ज) में प्रत्येक चरण के बाद अणुओं का NMR स्पेक्ट्रम। (A) यह पैनल डी2ओ में सोडियम अनडेक-10-एनेसल्फोनेट के 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम को दर्शाता है (बी) यह पैनल डी2ओ में सोडियम 11-एसिटिलथियो-अनडेकेनसल्फोनेट के 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम को दर्शाता है 1 एच एनएमआर स्पेक्ट्रम से पता चलता है 11-mercapto-1-undecanesulfonet में डी2हे. सभी स्पेक्ट्रम में, * विलायक चोटियों इंगित करता है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: उभयरागी नैनोकण संश्लेषण का Schematic। (क) यह पैनल विलायक के रूप में एथेनोल का उपयोग करके एक चरण की रासायनिक कमी प्रतिक्रिया की तैयारी को दर्शाता है। (ख) गोल्ड-थायोलेट संकुल को अपचायक के योग से पहले बनाने की अनुमति है। इस स्तर पर, सोने के नमक का समाधान अशांत हो गया. (ग) कम करने वाले एजेंट के ड्रॉपवार योग के दौरान, सोने के नैनोकणों का गठन होता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4: unreacted मुक्त ligands से नैनोकणों की सफाई. (ए) यह पैनल संश्लेषण और वैक्यूम सुखाने के ठीक बाद नैनोकणों के 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम को दर्शाता है। D2O का प्रयोग 1एच एनएमआर विश्लेषण के लिए विलायक के रूप में किया जाता है। लाल तीरों द्वारा दिखाए गए तीव्र चोटियों मुक्त असीम ligands के अस्तित्व का संकेत मिलता है। (ख) यह पैनल पूरी तरह से शुद्धि के बाद नैनोकणों के 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम को दर्शाता है (अर्थातइथेनॉल और डीआई पानी के साथ अपकेंद्रण ) धोता हुआ और अपकेंद्रण होता है। लाल तीर स्पेक्ट्रम के बढ़ाया भाग को इंगित करता है, जिसमें चोटियों व्यापक हैं, मुक्त ligands के अभाव का संकेत देने से पहले के रूप में तेज नहीं. दोनों स्पेक्ट्रम में, * विलायक चोटियों इंगित करता है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5: नैनोकणों का आकार वितरण। (ए) यह पैनल MUS:OT नैनोकणों के एक प्रतिनिधि TEM छवि से पता चलता है. स्केल बार 20 एनएम है। (बी) यह पैनल कई TEM छवियों के आधार पर नैनोकणों के कोर आकार के एक हिस्टोग्राम से पता चलता है। (ग) नैनोकणों के यूवी-विस स्पेक्ट्रम ने लगभग 520 दउ पर नैनोकणों की विशेषता सतह प्लाज़्मन अनुनाद शिखर को दिखाया। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्र 6: लिगन्ड अनुपात परिकलन. (क) यह पैनल डाइसल्फाइड्स के संयोजन के प्रतिनिधि एनएमआर स्पेक्ट्रम (कोर etching के बाद ligands के लिए संदर्भ के रूप में) और MeOD-d4 में विभिन्न प्रोटॉनों के लिए शिखर कार्य से पता चलता है. (बी) यह पैनल मीओडी-डी4 में etched नैनोकणों का 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम दिखाता है। सभी स्पेक्ट्रम में, * विलायक चोटियों इंगित करता है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्र 7: लिगंड घनत्व विश्लेषण. नैनोकणों का एक TGA माप कार्बनिक सामग्री (लिगन्ड) के अनुपात और घनत्व को निर्धारित करने के लिए किया गया था। माप का ग्राफ वजन प्रतिशत बनामके रूप में प्लॉट किया जाता है। तापमान. ओटी desorbs पहले, 176 डिग्री सेल्सियस के बीच 233 डिग्री सेल्सियस (वर्टिकल लाइनों)। MUS छोटे अणुओं को नीचा और पूरी तरह से लगभग 800 डिग्री सेल्सियस पर जला दिया जाता है. शेष वजन प्रतिशत नैनोकणों के सोने के कोर से मेल खाती है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 8
चित्र 8: कणों पर ओटी के स्टोइकियोमेट्रिक और एनएमआर अनुपातों की तुलना। प्रतिक्रिया में MUS और ओटी के बीच प्रारंभिक स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात को बदलकर नैनोकणों की उभयशिपिलिटी को ट्यून करना संभव है। त्रुटि बार इंगित stoichiometric अनुपात का उपयोग कर प्राप्त ओटी सामग्री के ऊपरी और निचले सीमा दिखाते हैं। 10%, 20%, आदिके Stoichiometric अनुपात, 90% ओटी तक, नैनोकण सतहों पर ओटी सामग्री की सीमा ओंकारने के लिए संश्लेषित किया गया। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

इस प्रोटोकॉल पहले MUS ligand के संश्लेषण का वर्णन करता है और, फिर, संश्लेषण और उभयरागी MUS:OT सोने नैनोकणों की विशेषता। कम से कम नमक सामग्री के साथ MUS Synthesizing नैनोकण संश्लेषण के दौरान ligands के बीच stoichiometric अनुपात का एक बेहतर विश्वसनीयता सक्षम बनाता है, जो MUS के reproducible संश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है: एक लक्ष्य हाइड्रोफोबिक के साथ OT नैनोकणों सामग्री (चित्र 8) . MUS और ओटी के लिए एक आम विलायक के रूप में मेथनॉल का उपयोग, इथेनॉल में कणों के संश्लेषण के साथ, MUS:OT सोने नैनोकणों के एक विश्वसनीय संश्लेषण के लिए अनुमति देता है। यहाँ प्रस्तुत विशेषता के तरीकों उनके संश्लेषण के परिणाम को सत्यापित करने के लिए नैनोकणों पर पर्याप्त जानकारी प्राप्त करने के लिए आवश्यक प्रयोगों की एक न्यूनतम सूची बनाते हैं।

इस प्रोटोकॉल में चार महत्वपूर्ण कदम हैं: (i) दूसरे चरण में रंगीन अशुद्धियों को हटाने और अंत में शुद्ध MUS के क्रिस्टलीकरण के साथ कम नमक सामग्री के साथ MUS का संश्लेषण; (ii) MUS और OT के बीच स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात को ट्यूनिंग और निर्धारित करना; (iii) नैनोकणों का वर्कअप; और (पअ) नैनोकणों की विशेषता।

नैनोकणों के गठन के दौरान, MUS वरीयता नैनोकण सतहों को बांधता है, जो परिणामस्वरूप नैनोकणों की विलेयता से संबंधित हो सकता है। उदाहरण के लिए, MUS और OT के बीच 2:1 stoichiometric फ़ीड अनुपात सतह पर ओटी के 15% में परिणाम जब etched सोने नैनोकणों के 1एच NMR से डेटा का उपयोग कर गणना की। इसलिए, ओटी अनुपात के लिए कम MUS के साथ एक नैनोकण प्राप्त करने के लिए कणों के संश्लेषण के दौरान ओटी की एक उच्च सामग्री का उपयोग किया जाना चाहिए (चित्र 8); दूसरे शब्दों में, एक अधिक हाइड्रोफोबिक कण. नैनोकणों की सतह पर लिगंड्स के बीच स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात का आकलन करने के लिए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि समाधान में कोई असीम लिगंड नहीं हैं। असीम ligands की उपस्थिति नैनोकणों और घनत्व पर ligand अनुपात के निर्धारण को प्रभावित करता है, बाद के परीक्षणों और प्रयोगों है कि गलत व्याख्या करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं के साथ. विभिन्न सॉल्वैंट्स (जैसे इथेनॉल और डीआई पानी) के साथ दोहराव सफाई चक्र सभी असीम ligands और अन्य अशुद्धियों को खत्म करने के लिए आवश्यक हैं (सोडियम बोरोहाइड्राइड के उत्पादों, सोने आयनों, आदि) . 1 एच एनएमआर नैनोकणों की शुद्धता की पुष्टि करने के लिए महत्वपूर्ण है। नैनोकणों पर जटिल रासायनिक वातावरण के कारण लिगन्ड्स का रेखा-प्रसार प्रभाव लिगन्ड्स से संबंधित चोटियों को चौड़ा करता है, जबकि कोई भी तेज संकेत असीम अणुओं से आता है22. इसके अलावा, प्रतिबंधित गतिशीलता के कारण, थायोल समूहों के निकट मेथिलीन के अनुरूप एनएमआर चोटियों का पता नहीं लगाया जा सकता है, जो 1एच एनएमआर का उपयोग करते हुए निरीक्षण किए जाने पर नैनोकण का एक और हस्ताक्षर है। एक बार नैनोकणों साफ कर रहे हैं, तो धातु कोर आयोडीन के साथ etched है। आयोडीन की नक्काशी नैनोकणों पर लिगेंड अनुपात की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित विधि है। उदाहरण के लिए, दो दशक पहले, मूर्रे एट अल ने आयोडीन नगों के बाद सोने के नैनोकणों पर मोनोलेयर संरचना के निर्धारण की सूचना दी, जिसमें आयोडीन सोने के कोर को विघटित करता है और थायोलेट लिगन्ड्स को डाइसल्फाइड23के रूप में छोड़ देता है। आयोडीन उत्कीर्णन विधि की विश्वसनीयता अन्य विधियों का उपयोग कर स्थापित किया गया है; उदाहरण के लिए, हार्कनेस एट अल ने बताया कि एनएमआर से प्राप्त लिगन्ड अनुपात द्रव्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी माप24से 1% विचलन के भीतर है।

TGA नैनोकणों पर कार्बनिक सामग्री की गणना करने के लिए एक सरल तरीका है। पृष्ठीय लिगन्ड घनत्व का आकलन यह मानता है कि सभी थायोलेट लिगन्ड सतह ीले सोने के परमाणुओं को बांधते हैं तथा शोधन के दौरान सभी मुक्त लिगन्ड हटा दिए जाते हैं। Ligand घनत्व निर्धारित करने के लिए, कई मान्यताओं बना रहे हैं, मुख्य रूप से है कि कणों गोलाकार हैं, जो सतह क्षेत्र की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है, साथ ही पैकिंग घनत्व, सोने के कोर की. TEM एक नैनोकण के अनुमानित सतह क्षेत्र की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि नैनोकण सोने के कोर का एक आकार वितरण प्रदान करता है। यहाँ वर्णित नैनोकण संश्लेषण 2 के एक औसत व्यास के साथ कणों की एक polydisperse आबादी का उत्पादन - 3 एनएम और अप करने के लिए एक आकार विचलन 30%. इसके अलावा, औसत त्रिज्या, एक कण की औसत मात्रा की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया (गोलों के लिए कणों लगभग), सोने के घनत्व के साथ संयुक्त, एक नैनोकणों के द्रव्यमान की गणना सक्षम बनाता है। फिर, 800 डिग्री सेल्सियस से अधिक TGA द्वारा मापा द्रव्यमान शुरू में उपस्थित कणों की संख्या की गणना में सक्षम बनाता है। इस मूल्य और औसत कोर आकार का उपयोग करके, सोने नैनोकणों की कुल सतह क्षेत्र का अनुमान लगाया जा सकता है। लिगेंड अनुपात 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ प्राप्त डेटा से गणना नैनोकणों की सतह पर ligands की moles की संख्या की गणना के लिए अनुमति देता है। स्वर्ण नैनोकणों के पृष्ठीय क्षेत्र में लिगन्डों के बीच मोलर अनुपात लिगन्ड घनत्व प्रदान करता है (चित्र 7)। स्वच्छ नैनोकणों में प्रति एनएम2लगभग 4 लिगन्ड होते हैं। TGA डेटा भी ligand अनुपात का अनुमान लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, अगर तापमान अंतराल जिसमें वे सोने की सतह से desorb प्रत्येक लिगन्ड के लिए जाना जाता है, और desorption अलग तापमान पर्वतमाला में होता है.

सारांश में, इस प्रोटोकॉल एक कम नमक सामग्री और MUS:OT उभयरागी सोने नैनोकणों के साथ MUS ligand संश्लेषित करने के लिए एक सीधा तरीका प्रदान करता है। इन नैनोकणों की प्रजननक्षमता के प्रमुख कारकों में से एक का उपयोग किया MUS में कम अकार्बनिक नमक सामग्री है। ये नैनोकण ोंयं दोनों पाउडरऔर घोल में स्थिर होते हैं (जैसे,एच2ओ और शारीरिक रूप से संबंधित वाले), जिन्हें कई अनुप्रयोगों के लिए एक शर्त के रूप में जोर दिया जाना चाहिए। आकार और उभयरागी नैनोकणों की सतह गुणों की पूरी विशेषता भविष्य अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है जिसमें एम्फीहिलिटी की डिग्री एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

[.P.G. और F.S. स्विस राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और, विशेष रूप से, NCCR 'आण्विक सिस्टम इंजीनियरिंग' धन्यवाद. $.L. और F.S. स्विस राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन प्रभाग द्वितीय अनुदान के समर्थन का शुक्र है. सभी लेखकों उपयोगी विचार विमर्श के लिए और पांडुलिपि proofreading के लिए Quy Ong धन्यवाद.

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

रसायन विज्ञान अंक 149 उभयरागी सोने नैनोकणों sulfonated ligands संश्लेषण विशेषता द्विआधारी लिगंड कोटिंग स्वयं इकट्ठे मोनोलेयर
एम्फीफिलिक गोल्ड नैनोकणों का संश्लेषण और विशेषता
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