Login processing...

Journal / Chemistry /

JoVE Journal
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.

JoVE Journal Chemistry

Syntese og karakterisering af Amphiphilic guld nanopartikler

Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure

Journal (Chemistry)

Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure

HPLC-based Assay to Monitor Extracellular Nucleotide/Nucleoside Metabolism in Human Chronic Lymphocytic Leukemia Cells

Journal (Chemistry)

HPLC-based Assay to Monitor Extracellular Nucleotide/Nucleoside Metabolism in Human Chronic Lymphocytic Leukemia Cells

Click here for the English version

Syntese og karakterisering af Amphiphilic guld nanopartikler

Article DOI: 10.3791/58872-v • 10:09 min

July 2nd, 2019 •

Zekiye P. Guven*¹, Paulo H. Jacob Silva*¹, Zhi Luo¹, Urszula B. Cendrowska¹, Matteo Gasbarri¹, Samuel T. Jones^1,2, Francesco Stellacci^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

Chapters

Summary
Automatic Translation

English (Original)
العربية (Arabic)
中文 (Chinese)
dansk (Danish)
Nederlands (Dutch)
français (French)
Deutsch (German)
עברית (Hebrew)
हिंदी (Hindi)
italiano (Italian)
日本語 (Japanese)
한국어 (Korean)
norsk (Norwegian)
português (Portugese)
русский (Russian)
español (Spanish)
svenska (Swedish)
Türkçe (Turkish)

July 2nd, 2019

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Amphiphilic guld nanopartikler kan bruges i mange biologiske applikationer. En protokol til syntetisere guld nanopartikler belagt med en binær blanding af ligander og en detaljeret karakterisering af disse partikler er præsenteret.

Transcript

Denne protokol omhandler batch-til-batch reproducerbarheden af sulfonat og amphifile guld nanopartikler, som vores laboratorium bruger i eksperimenter med celler, vira og proteiner. Denne teknik omhandler de uorganiske forurenende stoffer, der er fælles for denne type syntese. Det indfører også checks and balances efter hvert trin for at sikre reproducerbarheden af amphifile guld nanopartikler.

Denne teknik er besværlig og kræver tålmodighed. Sværhedsgraden afhænger af skalaen, så start i lille skala, og gør dig bekendt med hvert instrument og trin, før du skalerer op. Først tilsættes 11-bromo-1-undecene, natriumsulfit og benzyltriethylammoniumbromid til 200 milliliter methanol og 450 milliliter deioniseret vand i en rund bundkolbe på en liter.

Refluks reaktionen blandingen ved 102 grader Celsius i 48 timer, indtil opløsningen bliver farveløs. Efter oparbejdning suspenderes det isolerede hvide pulver i 400 milliliter methanol i en rund bundkolbe. Ved hjælp af en filtreringskolbe og borosilikatfilter filtreres opløsningen for at fjerne methanolen uopløselige uorganiske biprodukter.

Dernæst opløses ca. 30 gram natrium undec-10-enesulfonat i 500 milliliter methanol, i en en-liters rund bundkolbe. Tilsæt 2,6 gange overskydende thioacetic syre til opløsningen, og rør det foran en 250 watt UV-lampe natten over. Når reaktionen er færdig, fordampe methanol helt.

Tør pulveret under vakuum, og derefter sprede det i diethyl ether. Blandingen filtreres og det faste produkt vaskes med diethylether for at fjerne overskydende thioaceticsyre, indtil der ikke forekommer flere farvede stoffer i diethylethersupernatanten. Efter tørring af fast stof under højt vakuum, opløses det i methanol, hvilket giver en gul til orange opløsning.

Dernæst tilsættes tre gram carbon black til opløsningen og bland kraftigt. Derefter filtreres blandingen gennem Celite, der dækker 2/3 af et riflet filterpapir. At syntetisere MUS, kombinere ca 400 milliliter af en molar saltsyre og 35 gram natrium 11-acetylthio-undecanesulfonaat i en en liter rund bundkolbe.

Refluks blandingen ved 102 grader Celsius i 12 timer for at kløve thioacetat gruppen og få en thiol. Den følgende dag overføres produktet til en to liter rund bundkolbe. For at holde opløsningen sur og forhindre krystallisering af uorganiske salte, tilsættes 200 milliliter en molar natriumhydroxid, og 400 milliliter deioniseret vand til kolben for at give et endeligt volumen på en liter.

Opbevar den klare løsning ved fire grader Celsius natten over for at krystallisere produktet som fine faste stoffer, der er tyktflydende, når det er vådt. Den følgende dag dekanteres den klare supernatant. Produktet overføres derefter til 50 millilitercentrifugerør og centrifugeres i fem minutter ved 4000 gange g.

Efter centrifugering dekanteres supernatanten til en anden rund bundkolbe. Overfør de hvide pellets til centrifugerør, og tør under højt vakuum for at opnå methanol-opløselige MUS i omkring 30% udbytte. 177,2 mg guld(III)chloridtrihydrat vejes i et lille glashætteglas.

Herefter opløses 87 mg MUS i 10 milliliter methanol i et 20 milliliterglasglas. Sonikere opløsningen i et ultralydsbad, indtil intet fast materiale er synligt, for at sikre fuldstændig opløsning. Tilsæt 26 mikroliter af 1-Octanethiol til methanol opløsning, og agitere det til at blande ligands.

Der tilsættes 500 mg natriumborohydrid til 100 milliliter ethanol i en 250 milliliter rund bundkolbe. Rør kraftigt rundt, indtil opløsningen er klar. Guldsaltet opløses i 100 milliliter ethanol i en 500 milliliter rund bundkolbe og omrøres ved 800 omdr./min., indtil guldsalet er helt opløst.

Dernæst tilsættes ligand opløsningen til reaktionsblandingen. Vent 15 minutter for dannelsen af guld-thiolate kompleks, som er angivet ved en farveændring fra gennemskinnelige gule til uklare gule. Tilsæt den tidligere forberedte natriumborohydridopløsning drop-wise til reaktionsblandingen ved hjælp af en separatory tragt.

Juster intervaltiden for dråberne, så tilsætningen af natriumborohydrid tager omkring en time. Når tilsætningen af natriumborohydrid er afsluttet, fjernes tilsætningstragten, og reaktionsblandingen omrøres i endnu en time. Fjern derefter den magnetiske rørebjælke ved hjælp af en magnet placeret på ydersiden af den runde bundkolbe.

Reaktionsblandingen opbevares ved fire grader celsius natten over for at udfælde nanopartiklerne. Efter dekantering af supernatant ethanol overføres det resterende bundfald til 50 millilitercentrifugerør og centrifugeres i tre minutter ved 4000 gange g. Efter centrifugering dekanteres supernatanten.

Disperse nanopartiklerne igen med ethanol ved vortexing. Derefter centrifuge prøverne igen. Tør nanopartiklerne under vakuum for at fjerne den resterende ethanol.

For at rense nanopartiklerne fra frie hydrofile ligander opløses bundfaldene i 15 milliliter deioniseret vand, og opløsningerne overføres til centrifugerør med filtreringsmembraner på 30 kilodalton cutoff molekylvægt. Nanopartikelopløsningerne koncentreres ved centrifugering i fem minutter ved 4000 gange g. Efter centrifugering tilsættes 15 milliliter deioniseret vand og centrifuge til at koncentrere sig igen.

For at gøre nanopartiklerne til et håndterbart pulver, frysetørres den resterende vandige opløsning. At karakterisere nanopartikler ved ligand forhold, forberede en 150 milligram per milliliter methanol-d4 opløsning af jod. Der tilsættes 600 mikroliter af opløsningen til ca. fem milligram nanopartikler i et glashætteglas for at ætse nanopartiklerne.

Wrap hætten af hætten med paraffin film og sonikere det i et ultralydbad i 20 minutter. Derefter overføres opløsningen til et NMR-rør, og der anskaffes et proton NMR-spektrum med 32 scanninger. MUS-syntesen vises her.

Proton NMR spektre af produktet af hvert trin er repræsenteret her. Syntesen arbejdsgang af den binære MUS Octanethiol amfifile guld nanopartikler er beskrevet her. Forud for karakterisering, renlighed af nanopartikler fra ubundne frie ligaander blev overvåget af proton NMR.

Størrelsen fordeling af nanopartikler var karakteriseret ved TEM, som viser, at den gennemsnitlige diameter er 2,4 nanometer peger på ca 18,08 nanometer kvadreret af overfladeareal, og 7,23 nanometer kubik af volumen pr partikel. Lokaliseret overfladeplasma og resonansabsorption blev målt ved at erhverve UV-vis spektre. Repræsentativ proton NMR spektre med peak opgaver og integration til bestemmelse af ligand forholdet i jod-ætset nanopartikler er vist her.

NMR-spektret af nanopartikler viste, at forholdet mellem MUS og Octanethiol er 85 til 15. Overfladedækningen af nanopartiklerne blev undersøgt af TGA. Baseret på TGA-data kan ligandtætheden anslås til 4,8 ligands pr. nanometer kvadreret.

De støkiometriske nøgletal i forhold til NMR-forholdet for Octanethiol som følge af forskellige synteser sammenlignes her. De vigtigste ting at huske i denne procedure er at, på den ene side, fjernelse af uorganiske urenheder, mens du forbereder MUS ligands, og på den anden side, workup af nanopartikler. Denne procedure er modtagelig for forskellige kombinationer af ligander, men sørg for altid at karakterisere hvert parti individuelt.

Et spørgsmål denne procedure kan besvare, for eksempel, er, i hvilket omfang ligand forholdet svarer til støkiometri findes på overfladen af nanopartikler. Opskalering af produktionen af ligand og bevise batch-til-batch reproducerbarhed af nanopartikler, har gjort det muligt for os at tackle vigtige spørgsmål i forbindelse med biologi og medicin. For eksempel har vi etableret de hættenære egenskaber af disse nanopartikler.

Vær venlig at arbejde omhyggeligt, når du bruger UV-lampen, og bær altid beskyttelseshandsker, når du håndterer flydende nitrogen. Følg altid de kemiske sikkerhedsregler.

X

Simple Hit Counter