Name: hydroquinone based synthesis of gold nanorods
Uploaded: 2016-08-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 55 s
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Funding for this research was provided by the Italian Ministry of Health under the frame of EuroNanoMed II (European Innovative Research &amp; Technological Development Projects in Nanomedicine, project title: ''InNaSERSS'').

1. Synthese von Gold-Nanostäbchen Hinweis: Verwenden Sie hochreinem Wasser im gesamten Gebäude. <ol><li> Vorbereitung der Goldsamen <ol><li> Man löst 364,4 mg Hexadecyltrimethylammoniumbromid (CTAB) in 5 ml Wasser, unter Ultraschall-Behandlung bei 40 ° C, bis die Lösung klar wird. Lassen Sie die CTAB-Lösung auf Raumtemperatur abkühlen. </li><li> Getrennt davon vorbereiten 5 ml Tetrachlorogoldsäure (HAuCl 4) in Wasser (0,5 mm). </li><li> Fügen Sie die HAuCl 4 -Lösung auf die CTAB - Lösung unter kräftigem magnetischem Rühren, wobei die Temperatur konstant bei 27 ° C gehalten wurde . </li><li> Bereiten 600 &amp; mgr; l von Natriumborhydrid (NaBH 4) -Lösung in Wasser (10 mM) bei 4 ° C. Diese Lösung wird zu dem Gemisch unter kräftigem Rühren. Überprüfen Sie, ob die Farbe sofort die Lösung von gelb bis bräunlich ändert. </li><li> Rühre die Suspension für 20 min vor der Verwendung. Lagern Sie die Samen Suspension für nicht länger als 24 Stunden bei Raumtemperatur. </li><li> Überprüfen Sie die Abmessungen der Samen ein UV-Vis-Spektrophotometer verwendet wird. Stellen Sie sicher, dass die Samen sind klein genug (etwa 2 nm), um bei der Herstellung von Goldnanostäbchen durch UV-VIS-Spektroskopie verwendet werden. Anmerkung: Spectrum muß ähnlich sein , was in Figur 1 angegeben ist größer durch das Vorhandensein eines plasmonic peak identifiziert Samen herum 505-520 nm nicht verwendet werden müssen , weil sie wahrscheinlich zu erzeugen kugelförmige Nanopartikel sind.. </li></ol></li><li> Die Herstellung des &quot;Wachstumslösung&quot; von Gold - Nanostäbchen. <ol><li> Man löst 182,2 mg CTAB zusammen mit 22 mg Hydrochinon in 5 ml Wasser bei 40 ° C unter Verwendung von Ultraschall. Abkühlen der Lösung auf 27 ° C. </li><li> Bereiten Sie 200 ul 4 mM Silbernitrat (AgNO 3) Lösung. </li><li> Getrennt davon vorbereiten 5 ml 1 mM Lösung von Tetrachlorogoldsäure (HAuCl 4). </li><li> Zuerst fügen Sie die Silbernitratlösung in Schritt 1.2.2 bereit. Dann fügen Sie die Haucl &amp; sub4 ; -Lösung in dem Schritt 1.2.3 auf die Lösung von CTAB und Hydrochinon hergestellt in Schritt 1.2.1 unter magnetischem Rühren hergestellt. </li><li> Unmittelbar nach, fügen Sie unter magnetischem Rühren 12 ul der Samen Suspension zuvor gemäß dem Protokoll in Schritt berichtet 1.1 und die Reaktion erst einmal gestartet. Überprüfen Sie, ob die Suspension Farbe in etwa 30 Minuten ändert. </li><li> Kontrollieren Sie die Bildung der Nanostäbchen durch die UV-Vis-Spektrum der Suspension Überprüfung, wie in Kapitel 4, alle 5 Minuten. Gehen Sie, bis das Spektrum stabil ist. Um die vollständige Bildung der Nanostäbe ermöglichen, lassen Sie die Suspension unter Rühren für weitere 30 min (Abbildung 2). </li><li> Teilen Sie die Suspension in Röhrchen (1 ml Suspension für jedes Röhrchen) und Zentrifuge bei 10.000 × g für 10 min. Gold-Nanostäbchen bilden einen dunklen Niederschlag am Boden des Röhrchens. </li><li> Resuspendieren des Präzipitats jedes Röhrchens in 1 ml Wasser. Mischen Sie den Inhalt der Rohre und speichern Sie die suspension von Gold-Nanostäbchen bei Raumtemperatur. </li><li> Charakterisierung der erhaltenen Nanostäbchen durch UV-VIS - Spektroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie , wie in Abschnitt 4 (3) beschrieben. </li></ol></li></ol> 2. Einstellen des Seitenverhältnis von Nanorods durch die Konzentration von Ag + -Ionen Wechselnde <ol><li> Bereiten einer Silbernitratlösung mit einer Konzentration von 4 mM, Löse- 3,4 mg AgNO 3 in 5 ml Wasser. </li><li> Bereiten Sie in drei verschiedenen Fläschchen die Lösung mit CTAB und Hydrochinon, wie in Abschnitt 1.2.1 beschrieben und fügen jeweils 100 &amp; mgr; l, 150 &amp; mgr; l oder 200 &amp; mgr; l Silbernitratlösung. </li><li> Fügen Sie die HAuCl 4 -Lösung , hergestellt nach 1.2.3 zu treten und mit der Herstellung von Gold - Nanostäbchen gehen Sie wie von Punkt 1.2.5 beschrieben. </li><li> Charakterisierung der erhaltenen Nanostäbchen durch UV-VIS-Spektroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie. Vials mit geringeren Mengen an Ag + wird wiedersult in kürzeren Nanorods (Seitenverhältnis von 2 bzw. 2,2) (Abbildung 4). </li></ol> 3. Einstellen des Seitenverhältnisses von Nanorods durch Variieren der Konzentration von CTAB <ol><li> Bereiten Sie verschiedene Chargen von Gold-Nanostäbchen mit verschiedenen Konzentrationen von CTAB in der &quot;Wachstumslösung&quot;. Verwendung Konzentrationen von 10 mM bis 100 mM an Gold-Nanostäbchen, die unterschiedliche Größe und das Seitenverhältnis erzeugen. Die Konzentrationen an CTAB in jedem Versuch sind in Tabelle 1 mit der entsprechenden Menge an Milligramm verwendet zusammengefasst. Man löst die verschiedenen Mengen von CTAB immer mit 22 mg Hydrochinon in 5 ml Wasser. </li><li> Mit 200 &amp; mgr; l Silbernitratlösung (hergestellt nach 1.2.2 Schritt A ) und 5 ml HAuCl 4 -Lösung (hergestellt nach , wie in Schritt 1.2.3 beschrieben) in jedem Fläschchen unter magnetischem Rühren. </li><li> In 12 ul der Samen Suspension und beobachten Sie die Änderung in der Farbe der Endmischung. </li><li> Haltdas Rühren, wenn die Farbe und die UV-Vis-Spektrum der Suspension stabilisiert werden; Die Reaktionszeit hängt von der CTAB-Konzentration in der Wachstumslösung. </li><li> Zentrifuge bei 10.000 g für 10 min und Resuspendieren in Wasser. </li><li> Charakterisierung der erhaltenen Nanostäbchen durch UV-VIS-Spektroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie. Eine geringere Konzentration von CTAB werden in kürzeren Nanorods führen, während eine höhere Konzentration geben mehr, aber größere Nanorods. Auf Gegenteil wird das Aspektverhältnis der Stäbchen im Bereich um 40-50 mm höher sein und wird sowohl bei niedrigeren und höheren Konzentrationen (Abbildung 5 und Abbildung 6) zu verringern. </li></ol> 4. Charakterisierung von Gold-Nanostäbchen <ol><li> UV-Vis - Spektroskopie <ol><li> Verdünnte 100 ul Nanostäbchen-Lösung mit 400 ul Wasser in einem Kunststoff Mikroküvette und erwerben die UV-sichtbare Absorptionsspektrum (Wellenlängenbereich zwischen 400 und 840 nm)nach dem Protokoll des Herstellers. </li><li> Sammeln UV-sichtbaren Spektren (Wellenlängenbereich zwischen 400 und 840 nm) der Wachstumslösung alle 5 min, um die Kinetik der Reaktion zu untersuchen. </li></ol></li><li> Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) <ol><li> Sammeln TEM-Bilder von jeder Probe von Nanostäben, zur Messung der Größe und des Seitenverhältnisses der erhaltenen Nanostäbchen. Bereiten Sie die Proben durch einen Tropfen Suspension platzieren (4 ul) auf eine ultradünne Formvar beschichtete 200-Mesh-Kupfergitter und lassen an der Luft bei 4 ° C zu trocknen. Analysieren der Probe bei TEM einer Beschleunigungsspannung von 200 kV unter Verwendung von nach dem Protokoll des Herstellers. </li></ol></li></ol>

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	<li>Zhou, W., Gao, X., Liu, D., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+Nanoparticles+for+In+Vitro+Diagnostics.">Gold Nanoparticles for In Vitro Diagnostics.</a> Chem Rev. 115 (19), 10575-10636 (2015).</li><li>Bao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoprisms+as+optoacoustic+signal+nanoamplifiers+for+in+vivo+bioimaging+of+gastrointestinal+cancers.">Gold nanoprisms as optoacoustic signal nanoamplifiers for in vivo bioimaging of gastrointestinal cancers.</a> Small. 9 (1), 68-74 (2013).</li><li>Han, G., Ghosh, P., Rotello, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalized+gold+nanoparticles+for+drug+delivery.">Functionalized gold nanoparticles for drug delivery.</a> Nanomedicine. 2 (1), 113-123 (2007).</li><li>Choi, W. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+regression+in+vivo+by+photothermal+therapy+based+on+gold-nanorod-loaded,+functional+nanocarriers.">Tumor regression in vivo by photothermal therapy based on gold-nanorod-loaded, functional nanocarriers.</a> ACS Nano. 5 (3), 1995-2003 (2011).</li><li>Langille, M. R., Personick, M. L., Zhang, J., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defining+Rules+for+the+Shape+Evolution+of+Gold+Nanoparticles+.">Defining Rules for the Shape Evolution of Gold Nanoparticles .</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (35), 14542-14554 (2012).</li><li>Lohse, S. E., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Quest+for+Shape+Control:+A+History+of+Gold+Nanorod+Synthesis.">The Quest for Shape Control: A History of Gold Nanorod Synthesis.</a> Chem. Mater. 25 (8), 1250-1261 (2013).</li><li>Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+clearer+vision+for+in+vivo+imaging.">A clearer vision for in vivo imaging.</a> Nat. Biotech. 19 (4), 316-317 (2001).</li><li>Sau, T. K., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seeded+High+Yield+Synthesis+of+Short+Au+Nanorods+in+Aqueous+Solution.">Seeded High Yield Synthesis of Short Au Nanorods in Aqueous Solution.</a> Langmuir. 20 (15), 6414-6420 (2004).</li><li>Ratto, F., Matteini, P., Rossi, F., Pini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+and+shape+control+in+the+overgrowth+of+gold+nanorods.">Size and shape control in the overgrowth of gold nanorods.</a> J. Nanopart. Res. 12, 2029-2036 (2010).</li><li>Morasso, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+size+and+aspect+ratio+in+hydroquinone-based+synthesis+of+gold+nanorods.">Control of size and aspect ratio in hydroquinone-based synthesis of gold nanorods.</a> J. Nanopart. Res. 17, 330-337 (2015).</li><li>Vigderman, L., Zubarev, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-yield+synthesis+of+gold+nanorods+with+longitudinal+SPR+peak+greater+than+1200+nm+using+hydroquinone+as+a+reducing+agent.">High-yield synthesis of gold nanorods with longitudinal SPR peak greater than 1200 nm using hydroquinone as a reducing agent.</a> Chem. Mater. 25 (8), 1450-1457 (2013).</li><li>Walsh, M. J., Barrow, S. J., Tong, W., Funston, A. M., Etheridge, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Symmetry+breaking+and+silver+in+gold+nanorod+growth.">Symmetry breaking and silver in gold nanorod growth.</a> ACS Nano. 9 (1), 715-724 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Das Protokoll hier vorgestellten gilt Hydrochinon, ein aromatisches Molekül durch ein schwaches Reduktionspotential gekennzeichnet, Gold-Nanostäbchen herzustellen. Es gibt zwei Hauptvorteile des vorliegenden Protokolls in Richtung auf die am häufigsten Syntheseweg eingesetzt basiert auf der Verwendung von Ascorbinsäure: Die erste ist , dass Hydrochinon Lage ist , die Goldionen ermöglicht die Herstellung von höheren Menge an Gold - Nanostäbchen fast quantitativ zu reduzieren 11. Letzteres wird durch die...

Gold-Nanopartikel (AuNPs) sind eine der am weitesten verbreiteten und vielversprechende Nanostrukturen in biomedizinischen Anwendungen verwendet werden. Ihre Verwendung ist wichtig in vielen point-of-care in vitro Diagnostik Produkte 1 Sie wurden als ein wirksames Werkzeug für eine Anzahl von anderen verschiedenen Anwendungen vorgeschlagen. Als Kontrastmittel in bildgebenden Untersuchungen, 2 als ein Arzneimittelabgabesystem 3 und als Medikamente für Thermolichtinduzierte (oder photothermische Therapie). 4 das große Potenzial von AuNPs getrieben hat, in den letzten zwanzig Jahren intensiver Forschung auf die Entwicklung neuer Synthese, die die Kontrolle über die Größe zu erhöhen ist in der Lage und erhalten formen. 5 Dies liegt daran, dass verschiedene Arten von AuNPs in der Tat besser geeignet als andere für bestimmte Anwendungen sind. Unter den verschiedenen Gold-Nanostrukturen, Gold-Nanostäbchen (AuNRs) haben als eine der interessantesten Systeme entstanden. AuNRs werden durch zwei plasmo gekennzeichnetnic Peaks mit der Schwingung der Elektronen entlang der Längs zugeordnet ist, und die Querachsen auf. 6 ist es besonders wichtig , dass die Position der intensivsten Längs peak genau zwischen 620 und 800 nm abgestimmt werden kann, auf das Seitenverhältnis der Stäbe je . Dieser Bereich entspricht dem biologischen Fenster 7 , wobei das menschliche Gewebe Licht fast nicht absorbieren, so dass die Entwicklung einer Reihe von in vivo photonische Anwendungen mit AuNPs. Trotz eines großen Interesses an dieser Art von Nanostrukturen, die synthetischen Protokolle zur Herstellung von AuNRs leiden unter verschiedenen Einschränkungen. In den meisten Fällen werden nach Nanorods vorbereitet einem zweistufigen Verfahren durch Sau entwickelt und Mitarbeiter. 8 in ihrem Protokoll werden Nanorods durch Reduktion Goldionen unter Verwendung von Ascorbinsäure in Gegenwart von vorgeformten Goldkerne, Silberionen und einer großen Menge synthetisiert von Hexadecyl trimethylammoniumbromid (CTAB), acationic lineare Tensid. Der Nachteil dieses Protokolls ist , dass die Reduktionsausbeute von Goldionen relativ niedrig ist (etwa 20%) 9 und , dass eine hohe Menge an CTAB, ein teures Reagenz , das für die Reagenzien bei der Synthese mehr als die Hälfte der Gesamtkosten ausmachen, wird gebraucht. Die Entwicklung einer neuen und effizienteren Syntheseweg ist dort eine wichtige Notwendigkeit angesehen, so dass die Ausbreitung von biomedizinischen Ansätze basierend auf AuNRs. Im ersten Teil der vorliegenden Papier präsentieren wir ein optimiertes Protokoll zur Herstellung von AuNR ein Seitenverhältnis von etwa drei hat. Die Synthese basiert auf der Verwendung von Hydrochinon als mildes Reduktionsmittel , und es ermöglicht die Herstellung von AuNR mit einer fast quantitative Reduktion von Goldionen, Verwendung einer reduzierten Menge an CTAB macht. 10 Das Protokoll für die Herstellung der AuNRs basiert auf einem zweistufigen Ansatz, bei dem Gold Samen in einem &quot;Wachstums Sol verwendet werden,ution &quot;. Im zweiten Teil zeigen wir, wie Melodie zu fein, die Größe und das Seitenverhältnis des erhaltenen AuNR auf zwei Arten. Der erste Weg, ähnlich dem Standardprotokoll auf Ascorbinsäure basiert, ist die Menge an Silberionen, die in der &quot;Wachstumslösung&quot; zu variieren. Der zweite Weg ist auf die Variation der Menge an CTAB basiert, die bis zu einer Konzentration von 10 mM (nahe der kritischen mizellaren Konzentration vom Lieferanten angegeben) reduziert werden können gut definierte kurze Nanostäbchen zu erhalten.

<table><tbody><tr><td>Gold(III) chloride trihydrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>520918</td><td></td></tr><tr><td>Hydroquinone</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H17902</td><td></td></tr><tr><td>Silver Nitrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>209139</td><td>toxic</td></tr><tr><td>Sodium Borohydride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>480886</td><td></td></tr><tr><td>Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H5882</td><td>Acute Tox. (oral). In this study we tested three different batches of CTAB (H5882) from Sigma Aldrich. Two of them were marked as made in China while one as made in India. In our experience only the batches marked as made in China were effective for the preparation of AuNR.</td></tr><tr><td>Spectrophotometer</td><td>Thermo scientific&amp;nbsp;</td><td>Nanodrop 2000C</td><td></td></tr><tr><td>TEM</td><td>JEOL</td><td>2100</td><td></td></tr></tbody></table>

hydroquinone based synthesis of gold nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

UV - sichtbare Spektren der Goldkerne in 1 zu sehen ist. UV - sichtbare Spektren zu verschiedenen Zeiten nach der Injektion der Gold Samen gewonnen werden , dargestellt in Figur 2. UV - sichtbare Spektren und transmissionselektronenmikroskopische (TEM) Bilder der erhaltenen Gold - Nanostäbchen in den 5 und 6 gezeigt , sind in Fig . 3 UV - sichtbare Spektren und transmis...

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Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Dieses Papier beschreibt ein Protokoll für die Synthese von Gold-Nanostäbchen, basierend auf der Verwendung von Hydrochinon als Reduktionsmittel, sowie die verschiedenen Mechanismen für ihre Größe und das Seitenverhältnis zu steuern.

Hydrochinon-basierte Synthese von Gold-Nanostäbchen

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

13.6K Aufrufe.  Fondazione Don Carlo Gnocchi ONLUS (Don Carlo Gnocchi Foundation).  Dieses Papier beschreibt ein Protokoll für die Synthese von Gold-Nanostäbchen, basierend auf der Verwendung von Hydrochinon als Reduktionsmittel, sowie die verschiedenen Mechanismen für ihre Größe und das Seitenverhältnis zu steuern. 

Serie: Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) membranes have been under development since the 1990's and have become a common method to template the synthesis of high aspect ratio nanostructures, mostly by electrochemical growth or pore-wetting. Recently, these membranes have become commercially available in a wide range of pore sizes and densities, leading to an extensive library of functional nanostructures being synthesized from AAO membranes. These include composite nanorods, nanowires and nanotubes made of metals, inorganic materials or polymers 3-10. Nanoporous membranes have been used to synthesize nanoparticle and nanotube arrays that perform well as refractive index sensors, plasmonic biosensors, or surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates 11-16, as well as a wide range of other fields such as photo-thermal heating 17, permselective transport 18, 19, catalysis 20, microfluidics 21, and electrochemical sensing 22, 23. Here, we report a novel procedure to prepare gold nanotubes in AAO membranes. Hollow nanostructures have potential application in plasmonic and SERS sensing, and we anticipate these gold nanotubes will allow for high sensitivity and strong plasmon signals, arising from decreased material dampening 15.

Solution-suspendable gold nanotubes with controlled dimensions can be synthesized by electrochemical deposition in porous anodic aluminum oxide (AAO) membranes using a hydrophobic polymer core. Gold nanotubes and nanotube arrays hold promise for applications in plasmonic biosensing, surface-enhanced Raman spectroscopy, photo-thermal heating, ionic and molecular transport, microfluidics, catalysis and electrochemical sensing.

Template Gezielte Synthese von Plasmonic Gold-Nanoröhren mit einstellbaren IR Absorption

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

Forschung

Chemie

Gold Nanostar Synthesis with a Silver Seed Mediated Growth Method

The physical, chemical and optical properties of nano-scale colloids depend on their material composition, size and shape 1-5. There is a great interest in using nano-colloids for photo-thermal ablation, drug delivery and many other biomedical applications 6. Gold is particularly used because of its low toxicity 7-9. A property of metal nano-colloids is that they can have a strong surface plasmon resonance 10. The peak of the surface plasmon resonance mode depends on the structure and composition of the metal nano-colloids. Since the surface plasmon resonance mode is stimulated with light there is a need to have the peak absorbance in the near infrared where biological tissue transmissivity is maximal 11, 12.
We present a method to synthesize star shaped colloidal gold, also known as star shaped nanoparticles 13-15 or nanostars 16. This method is based on a solution containing silver seeds that are used as the nucleating agent for anisotropic growth of gold colloids 17-22. Scanning electron microscopy (SEM) analysis of the resulting gold colloid showed that 70 % of the nanostructures were nanostars. The other 30 % of the particles were amorphous clusters of decahedra and rhomboids. The absorbance peak of the nanostars was detected to be in the near infrared (840 nm). Thus, our method produces gold nanostars suitable for biomedical applications, particularly for photo-thermal ablation.

We synthesized star shaped gold nanostars using a silver seed mediated growth method. The diameter of the nanostars ranges from 200 to 300 nm and the number of tips vary from 7 to 10. The nanoparticles have a broad surface plasmon resonance mode centered in the near infrared.

Gold Nanostar Synthesis mit einem Silver Seed vermitteltes Wachstum Methode

The physical, chemical and optical properties of nano-scale colloids depend on their material composition, size and shape 1-5. There is a great interest ...

Biotechnik

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Synthese, Charakterisierung und Funktionalisierung von Hybrid Au / CdS und Au / ZnS Kern / Schale-Nanopartikel

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like oligomeric clusters of these yellow nanoparticles of narrow size distribution are synthesized under ambient conditions via two methods. The delay-time method controls the number of subunits in the oligoclusters by varying the time between the addition of HAuCl4 to alkaline solution and the subsequent addition of reducing agent, NaSCN. The yellow oligoclusters produced range in size from ~3 to ~25 nm. This size range can be further extended by an add-on method utilizing hydroxylated gold chloride (Na+[Au(OH4-x)Clx]-) to auto-catalytically increase the number of subunits in the as-synthesized oligocluster nanoparticles, providing a total range of 3 nm to 70 nm. The crude oligocluster preparations display narrow size distributions and do not require further fractionation for most purposes. The oligoclusters formed can be concentrated &#62;300 fold without aggregation and the crude reaction mixtures remain stable for weeks without further processing. Because these oligomeric clusters can be concentrated before derivatization they allow expensive derivatizing agents to be used economically. In addition, we present two models by which predictions of particle size can be made with great accuracy.

We describe a simple method for producing highly stable oligomeric clusters of gold nanoparticles via the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) with sodium thiocyanate (NaSCN). The oligoclusters have a narrow size distribution and can be produced with a wide range of sizes and surface coats.

Eine einfache Methode für die Größe kontrollierte Synthese von stabilen Oligomere Cluster von Goldclustern unter Umgebungsbedingungen

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs within the interlayer space of semiconducting layered titania nanosheet (TNS) films was investigated here. Two types of intermediate films (i.e., TNS films containing methyl viologen (TNS/MV2+) and 2-ammoniumethanethiol (TNS/2-AET+)) were prepared. The two intermediate films were soaked in an aqueous tetrachloroauric(III) acid (HAuCl4) solution, whereby considerable amounts of Au(III) species were accommodated within the interlayer spaces of the TNS films. The two types of obtained films were then soaked in an aqueous sodium tetrahydroborate (NaBH4) solution, whereupon the color of the films immediately changed from colorless to purple, suggesting the formation of AuNPs within the TNS interlayer. When only TNS/MV2+ was used as the intermediate film, the color of the film gradually changed from metallic purple to dusty purple within 30 min, suggesting that aggregation of AuNPs had occurred. In contrast, this color change was suppressed by using the TNS/2-AET+ intermediate film, and the AuNPs were stabilized for over 4 months, as evidenced by the characteristic extinction (absorption and scattering) band from the AuNPs.

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Here, we present a protocol for the in situ synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) within the interlayer space of layered titanate films without the aggregation of AuNPs. No spectral change was observed even after 4 months. The synthesized material has expected applications in catalysis, photo-catalysis, and the development of cost-effective plasmonic devices.

In - situ - Synthese von Gold - Nanopartikeln ohne Aggregation zwischen die Schichten von Layered - Titanat OHP - Folien

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...

Ingenieurwesen

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of their interactions with cell membranes, lipid bilayers, and viruses. The hydrophilic ligands make these particles colloidally stable in aqueous solutions and the combination with hydrophobic ligands creates an amphiphilic particle that can be loaded with hydrophobic drugs, fuse with the lipid membranes, and resist nonspecific protein adsorption. Many of these properties depend on nanoparticle size and the composition of the ligand shell. It is, therefore, crucial to have a reproducible synthetic method and reliable characterization techniques that allow the determination of nanoparticle properties and the ligand shell composition. Here, a one-phase chemical reduction, followed by a thorough purification to synthesize these nanoparticles with diameters below 5 nm, is presented. The ratio between the two ligands on the surface of the nanoparticle can be tuned through their stoichiometric ratio used during synthesis. We demonstrate how various routine techniques, such as transmission electron microscopy (TEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry, are combined to comprehensively characterize the physicochemical parameters of the nanoparticles.

Amphiphilic gold nanoparticles can be used in many biological applications. A protocol to synthesize gold nanoparticles coated by a binary mixture of ligands and a detailed characterization of these particles is presented.

Synthese und Charakterisierung von amphiphilen Gold-Nanopartikeln

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic nanostructures. The high spatial precision of a DNA origami-templated assembly allows controlling the coupling between plasmonic resonances of individual particles and enables tailoring optical properties of the constructed nanostructures. Recently, chiral plasmonic systems attracted a lot of attention due to the strong correlation between the spatial configuration of plasmonic assemblies and their optical responses (e.g., circular dichroism [CD]). In this protocol, we describe the whole workflow for the generation of DNA origami-based chiral assemblies of gold nanorods (AuNRs). The protocol includes a detailed description of the design principles and experimental procedures for the fabrication of DNA origami templates, the synthesis of AuNRs, and the assembly of origami-AuNR structures. In addition, the characterization of structures using transmission electron microscopy (TEM) and CD spectroscopy is included. The described protocol is not limited to chiral configurations and can be adapted for the construction of various plasmonic architectures.

We describe the detailed protocol for the DNA origami-based assembly of gold nanorods into chiral plasmonic metamolecules with strong chiroptical responses. The protocol is not limited to chiral configurations and can be easily adapted for the fabrication of various plasmonic architectures.

Montage von Gold Laptops in chiralen plasmonische Metamolecules mit DNA Origami Vorlagen

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic ...

Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to their intense optical absorbance in the near-infrared window, low cytotoxicity and potential to home into tumors. However, their delivery to tumors still remains an issue. An innovative approach consists of the exploitation of the tropism of tumor-associated macrophages that may be loaded with gold nanorods in vitro. Here, we describe the preparation and the photoacoustic inspection of cellular vehicles containing gold nanorods. PEGylated gold nanorods are modified with quaternary ammonium compounds, in order to achieve a cationic profile. On contact with murine macrophages in ordinary Petri dishes, these particles are found to undergo massive uptake into endocytic vesicles. Then these cells are embedded in biopolymeric hydrogels, which are used to verify that the stability of photoacoustic conversion of the particles is retained in their inclusion into cellular vehicles. We are confident that these results may provide new inspiration for the development of novel strategies to deliver plasmonic particles to tumors.

We show the preparation and address the feasibility of cellular vehicles containing gold nanorods for the photoacoustic imaging of cancer.

Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zell Fahrzeuge, die Gold-Nanostäbchen

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to ...

Gold Nanoparticle Synthesis

Gold nanoparticles (Au nanoparticles) that are ~12 nm in diameter were synthesized by rapidly injecting a solution of 150 mg (0.15 mmol) of tetrachloroauric acid in 3.0 g (3.7 mmol, 3.6 mL) of oleylamine (technical grade) and 3.0 mL of toluene into a boiling solution of 5.1 g (6.4 mmol, 8.7 mL) of oleylamine in 147 mL of toluene. While boiling and mixing the reaction solution for 2 hours, the color of the reaction mixture changed from clear, to light yellow, to light pink, and then slowly to dark red. The heat was then turned off, and the solution was allowed to gradually cool down to room temperature for 1 hour. The gold nanoparticles were then collected and separated from the solution using a centrifuge and washed three times; by vortexing and dispersing the gold nanoparticles in 10 mL portions of toluene, and then precipitating the gold nanoparticles by adding 40 mL portions of methanol and spinning them in a centrifuge. The solution was then decanted to remove any remaining byproducts and unreacted starting materials. Drying the gold nanoparticles in a vacuum environment produced a solid black pellet; which could be stored for long periods of time (up to one year) for later use, and then redissolved in organic solvents such as toluene.

A protocol for synthesizing ~12 nm diameter gold nanoparticles (Au nanoparticles) in an organic solvent is presented. The gold nanoparticles are capped with oleylamine ligands to prevent agglomeration. The gold nanoparticles are soluble in organic solvents such as toluene.

Gold-Nanopartikel-Synthese

Gold nanoparticles (Au nanoparticles) that are ~12 nm in diameter were synthesized by rapidly injecting a solution of 150 mg (0.15 mmol) of ...

Synthesis of Functionalized 10-nm Polymer-coated Gold Particles for Endothelium Targeting and Drug Delivery

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting and drug delivery are some of the applications of these AuNPs, but endothelial extracellular matrices&#39; defensive properties hamper particle uptake. To address this issue, we describe a synthesis method for ultrasmall gold nanoparticles to improve vascular delivery, with customizable functional groups and polymer lengths for further adjustments. The protocol yields 2.5 nm AuNPs that are capped with tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride (THPC). The replacement of THPC with hetero-functional polyethylene glycol (PEG) on the surface of the AuNP increases the hydrodynamic radius to 10.5 nm while providing various functional groups on the surface. The last part of the protocol includes an optional addition of a fluorophore to allow the AuNPs to be visualized under fluorescence to track nanoparticle uptake. Dialysis and lyophilization were used to purify and isolate the AuNPs. These fluorescent nanoparticles can be visualized in both in vitro and in vivo experiments due to the biocompatible PEG coating and fluorescent probes. Additionally, the size range of these nanoparticles render them an ideal candidate for probing the glycocalyx without disrupting normal vasculature function, which may lead to improved delivery and therapeutics.

We describe a method of synthesizing biocompatible 10-nm gold nanoparticles, functionalized by coating poly-ethylene glycol onto the surface. These particles can be used in vitro and in vivo for delivering therapeutics to nanoscale cellular and extracellular spaces that are difficult to access with conventional nanoparticle sizes.

Synthese von funktionalisierten 10 nm Polymer beschichteten Goldpartikeln für Targeting Endothel und Drug-Delivery

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting ...