JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

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.

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.

النتائج

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...

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

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

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

NameCompanyCatalog NumberComments
11-bromo-1-undeceneSigma Aldrich467642-25 ml
Sodium SulfiteSigma AldrichS0505-250 g
Benzyltriethyl-ammonium bromideSigma Aldrich147125-25 g
MethanolVWRBDH1135-2.5 LP
DI waterMilliporeZRXQ003WWDeionized water
1 L round bottom flaskDURAN24 170 56
Diethyl etherSigma Aldrich1.00930 EMD Millipore
Stirring barSigma AldrichZ329207,
Dow Corning High Vacuum GreaseSigma AldrichZ273554 ALDRICH
Filtering flaskDURAN20 201 63
Filtering Buchner FunnelFisherSci11707335
Ethanol >99.8%, ACS, ReagentVWR2081.321DP
Deuterium dioxideSigma Aldrich151882 ALDRICH
Thioacetic acid 96%Sigma AldrichT30805 ALDRICH
Carbon blackSigma Aldrich05105-1KG
CeliteSigma AldrichD3877 SIGMA-ALDRICHFiltration medium
CondenserSigma AldrichZ531154
Hydrochloric acid, ACS reagent 37%Sigma Aldrich320331 SIGMA-ALDRICH
Sodium Hydroxide, BioXtra, pellets (anhydrous)Sigma AldrichS8045 SIGMA-ALDRICH
Centrifuge tubesVWR525-0155P
250 mL round bottom flaskDURAN24 170 37
500 mL round bottom flaskDURAN24 170 46
Nitric acid, fACS reagent 70%Sigma Aldrich438073 SIGMA-ALDRICH
Gold(III) chloride trihydrate >99.9% trace metal basisSigma Aldrich520918 ALDRICH
1-octanethiol >98.5%Sigma Aldrich471836 ALDRICH
Sodium Borohydride purum p.a.>96%Sigma Aldrich71320 ALDRICH
addition funnelSIgma AldrichZ330655 SIGMA
FunnelDURAN21 351 46
2V folded filtering papersWhatman1202-150
Amicon filtersMerckUFC903024
Iodine, ACS reagent, >99.8%, solidSigma Aldrich207772 SIGMA-ALDRICH
5 mm NMR-Tubes, Type 5HP (high precision)Armar32210.503Length 178 mm
Methanol-d4 99.8 atom%DArmar16400.2035
TGA crucibleThepro9095-9270.45
400 mesh carbon supported copper gridElectron Microscopy ScienceCF400-Cu
quartz cuvetteHellma Analytics100-1-40

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. , (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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

149

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved