Chemistry
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Summary July 2nd, 2019
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親和性金ナノ粒子は、多くの生物学的用途で使用することができる。リガンドのバイナリ混合物によって被覆された金ナノ粒子を合成するプロトコルと、これらの粒子の詳細な特徴付けが提示される。
Transcript
このプロトコルは、細胞、ウイルス、タンパク質の実験で使用するスルホン酸および両親媒性金ナノ粒子のバッチからバッチへの再現性に対処します。この技術は、この種の合成に共通する無機汚染物質に対処する。また、各ステップの後にチェックとバランスを導入し、両親媒性金ナノ粒子の再現性を確保します。
この技術は面倒で、忍耐が必要です。難易度はスケールによって異なるので、小さなスケールから始め、スケールアップする前に各機器とステップに慣れてください。まず、1リットルの丸底フラスコに11-ブロモ-1-ウンデセン、亜硫酸ナトリウム、臭化ベンジルトリエチランモニウムを200ミリリットルのメタノールと450ミリリットルの脱イオン水に加えます。
溶液が無色になるまで48時間摂氏102度で反応混合物を還流する。ワークアップ後、円形の底フラスコに400ミリリットルのメタノールで単離された白色粉末を吊り下げる。濾過フラスコとホウケイ酸フィルターを使用して、溶液を濾過し、メタノール不溶性無機副産物を除去する。
次に、ウンデ-10-エネスルホン酸ナトリウムを500ミリリットルのメタノールに約30グラム溶解し、1リットルの丸底フラスコにします。溶液に2.6倍のチオ酢酸を加え、一晩で250ワットのUVランプの前でかき混ぜます。反応が完了したら、メタノールを完全に蒸発させます。
粉末を真空下で乾燥させ、ジエチルエーテルに分散させます。混合物を濾に入れ、ジエチルエーテルで固形物を洗浄し、ジエチルエーテル上清に着色物質が現れなくなるまで、余分なチオ酢酸を除去します。高真空で固体を乾燥させた後、メタノールに溶解し、黄色からオレンジ色の溶液を得る。
次に、溶液にカーボンブラックの3グラムを加え、激しく混ぜます。次に、冷却されたフィルターペーパーの2/3をカバーし、セライトを介して混合物をフィルタリングします。MUSを合成するには、約400ミリリットルのモル塩酸と11-アセチルチオウンデカネスルホン酸ナトリウム35グラムを1リットルの丸い底フラスコに組み合わせます。
チオアセテート基を切断し、チオールを得るために12時間摂氏102度で混合物を還流する。翌日、2リットル丸底フラスコに製品を移します。溶液を酸性に保ち、無機塩の結晶化を防ぐには、水酸化ナトリウム1モル200ミリリットル、フラスコに400ミリリットルの脱イオン水を加えて、1リットルの最終体積を与えます。
透明な溶液を一晩摂氏4度で保管し、濡れた場合に粘性のある細かい固形物として製品を結晶化します。翌日、透明な上清をデカントします。その後、50ミリリットルの遠心分離管と遠心分離機に4000倍gで5分間移します。
遠心分離後、上清を別の丸底フラスコにデカントする。白色ペレットを遠心管に移し、高真空下で乾燥させて約30%の収率でメタノール溶性MUSを得る。小さなガラスバイアルで177.2ミリグラムの金(III)塩化塩化物の三水和物の重量を量る。
これに続いて、20ミリリットルガラスバイアルに、10ミリリットルのメタノールでMUSの87ミリグラムを溶解する。固体材料が見えないまで超音波浴中の溶液を超音波処理し、完全な溶解を確実にします。メタノール溶液に26マイクロリットルの1-オククタネチオールを加え、リガンドを混ぜて攪拌する。
250ミリリットルの丸い底フラスコにエタノール100ミリリットルに500ミリグラムのホウ水素化ナトリウムを加えます。溶液がはっきりするまで激しくかき混ぜます。500ミリリットルの丸底フラスコに100ミリリットルのエタノールで金塩を溶かし、金塩が完全に溶解するまで800RPMでかき混ぜます。
次に、リガンド溶液を反応混合物に加える。半透明の黄色から濁った黄色への色の変化によって示される金-チオレート複合体の形成のために15分待ちます。前に調製したホウ水素化ナトリウム溶液を反応混合物にドロップワイズ添加し、セパネルを使用する。
ドロ水素ナトリウムの添加に約1時間かかるように、滴の間隔時間を調整します。ホウ水素酸ナトリウムの添加が完了したら、追加漏斗を取り除き、反応混合物がさらに1時間かき混ぜるようにします。次に、丸底フラスコの外側に置いた磁石を用いて磁気攪拌棒を取り外します。
反応混合物を一晩摂氏4度で保存し、ナノ粒子を沈殿させる。上清エタノールをデカントした後、残りの沈殿物を50ミリリットル遠心管に移し、遠心分離機を4000倍gで3分間移送する。遠心分離後、上清をデカントする。
渦を加えて再びナノ粒子をエタノールで分散させる。次いで、サンプルを再び遠心分離する。真空下でナノ粒子を乾燥させて、残留エタノールを除去します。
遊離親水性リガンドからナノ粒子を洗浄するには、沈殿物を15ミリリットルの脱イオン水に溶解し、30キロダルトンカットオフ分子量の濾過膜を有する遠心管に溶液を移す。ナノ粒子溶液を遠心分離により4000倍gで5分間濃縮する。遠心分離後、15ミリリットルの脱イオン水を加え、遠心分離機を加え、再び濃縮します。
ナノ粒子を管理可能な粉末に変えるために、残りの水溶液を凍結乾燥させる。リガンド比でナノ粒子を特徴付けるには、ヨウ素の1ミリリットルメタノールd4溶液あたり150ミリグラムを調製する。ガラスバイアル内のナノ粒子の約5ミリグラムに溶液の600マイクロリットルを加えて、ナノ粒子をエッチングします。
パラフィンフィルムでバイアルのキャップを包み、超音波浴で20分間超音波処理します。次いで、溶液をNMRチューブに移し、32スキャンで陽子NMRスペクトルを取得する。MUS 合成をここに示します。.
各工程の産物のプロトンNMRスペクトルをここに表す。バイナリのMUSオクタニチオール両親媒性金ナノ粒子の合成ワークフローをここに説明します。特性評価の前に、非結合自由リガンドからのナノ粒子の清浄性をプロトンNMRによって監視した。
ナノ粒子のサイズ分布はTEMによって特徴付けられており、平均直径は表面積の約18.08ナノメートル、粒子当たりの体積の立方体の7.23ナノメートルを指し示す2.4ナノメートルであることを示しています。局在した表面プラズマおよび共振吸収を、UV-visスペクトルを取得して測定した。ヨウ素エッチングナノ粒子におけるリガンド比を決定するためのピーク割り当ておよび集積を有する代表的なプロトンNMRスペクトルをここに示す。
ナノ粒子のNMRスペクトルは、オクタネチオールに対するMUSの比率が85〜15であることを示した。ナノ粒子の表面被覆率をTGAで調べた。TGAデータに基づいて、リガンド密度はナノメートル平方メートル当たり4.8リガンドであると推定することができる。
様々な合成に起因するオクタンエチオールのNMR比に対する量合比をここで比較する。この手順で覚えておくべき最も重要なことは、一方の側で、MUSリガンドを調製しながら無機不純物を除去し、他方ではナノ粒子のワークアップである。この手順は、リガンドの様々な組み合わせに適していますが、常に個々のバッチを特徴付けることを確認してください。
この手順が答えることができる1つの質問は、例えば、配位子比がナノ粒子の表面に見られるストイチオメトリーにどの程度対応するかである。リガンドの生産を拡大し、ナノ粒子のバッチからバッチへの再現性を証明することで、生物学や医学に関する重要な問題に取り組むことができました。例えば、我々はこれらのナノ粒子の有力特性を確立した。
UVランプを使用する際は注意深く、液体窒素を取り扱う際は必ず保護手袋を着用してください。常に化学物質の安全規則に従ってください。
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