이 작품은 부분적으로 ERANET + 프로젝트 LU를 거품과 BI-TRE의 프레임 내에서 Regione 토스와 유럽 공동체에 의해 지원되었다.

참고 : 금 나노 막대의 모든 농도는 명목 금 몰 농도의 관점에서 표현된다. 다른 작품과의 비교를 위해, 1 M 금은 대략 우리의 경우, 20 μM 금 나노 막대에 대응 있습니다. 양이온 금 나노 막대의 1. 준비 참고 :..이 방법은 Ratto 등 (26)에 따라 Nikoobakht 등 (25)에 의해 도입 및 적응 프로토콜에 따라, 아스 코르 빈산와 HAuCl 4의 촉매 환원에 의한 세트 리모 늄 브로마이드 (CTAB) 캡핑 된 금 나노 막대의 합성으로 시작한다. 다음 이러한 금 나노로드가 폴리에틸렌 글리콜의 조합에 의해, 혈장 멤브레인보다 생체 적합성 및 친 화성을 ​​얻기 위해 수정 된 10, 11, 27, 28 가닥 4 급 암모늄 화합물 22. <ol><li> concentratio 24 ㎖의 CTAB 덮인 금 나노 막대를 정화이 원심 분리의 사이클 (12,000 XG, 30 분) 및 경사 450 μM 금의 n은. 초기 볼륨 죽은 볼륨의 비율이 프로토콜의 모든 원심 분리 단계는 약 1/200 이하 있는지 확인합니다. 세척 용액으로 500 μM 수성 CTAB를 사용하여 최종적으로 500 μM C​​TAB와 0.005 % (v / v)의 폴리 소르 베이트 20을 함유하는 pH가 5에서 6 ml의 100 mM의 아세테이트 버퍼에 입자를 전송합니다. </li><li> 30 ㎕의 10 mM의 수성 알파 - 메 톡시, 오메가 머 캅토, 폴리 (에틸렌 글리콜) (MW ~ 5000)를 첨가하고, 37 ° C에서 30 분 동안 반응 떠난다. </li><li> 디메틸 설폭 사이드에서 N, N, N 트리메틸 암모늄 브로마이드 및 37 ° C에서 24 시간 동안 휴식 떠나 - 30 μL 100 밀리미터 (11 Mercaptoundecyl)를 추가합니다. </li><li> 다음으로, 네 개의 원심 분리의 사이클 (12,000 XG, 30 분) 및 경사 이러한 입자를 물에 18 ml의 0.005 % (v / v)의 폴리 소르 베이트 20을 추가하고 정화. 세정액으로서 물을 0.005 % (V / V) 폴리 소르 베이트 20을 사용하여 최종 pH를 2.4 ml의 멸균 PBS로 입자를 전송할7.4. 금의 공칭 최종 농도는 4.5 mm이다. </li></ol> 금 나노 막대와 쥐 대 식세포의 2.로드 <ol><li> J774A.1 DMEM과 10 % 소 태아 혈청, 1mM의 글루타민, 100 유닛 / ㎖ 페니실린 및 100 μg의 / ㎖ 스트렙토 배지 보충 단핵구 / macrophagic 세포주를 사용한다. 플레이트 (5) 5 내지 60 × 10 mm 직경의 네 개의 배양 접시에 세포 분리시 subconfluent되도록 그들을 24 시간 동안 성장하는 것을 허용한다 (단계 2.2 참조). <ol><li> 프로토콜을 통해, 표준 배양 조건 (37 ℃로, 5 % CO 2, 95 % 공기 및 100 % 상대 습도)하에 세포를 유지한다. 세포를 조작하는 층류 캐비닛과 적절한 개인 보호 장비를 사용합니다. </li></ol></li><li> 24 시간 후, 키토산 필름에 포함되는 양이온 성 금 나노 막대와 세포를로드하고 그들을 준비 : <ol><li> 입자가 세포에 의해 흡수되도록하기 위해서는, 4.5 추가 분취각각 페트리 접시에 PBS에 mM의 Au로 양이온 금 나노로드 (100)의 Au μM의 최종 농도를 달성하기 위해서. 24 시간 동안 배양에서 배양 접시를 남겨주세요. </li><li> 다음에, 그 좋은 조건으로 업로드 확인하기 위해 광학 현미경으로 세포를 관찰한다. 세포는 정상적인 형태와 어두운 세포 내 소포의 수를 전시한다. 다음 단계 (적어도 2 × 106 세포)에 대한 세포의 적당한 양을 달성하기 위해, 두 개의 배양 접시에서 그 병합 스크레이퍼로 세포를 분리 및 제거하도록 (120 XG 6 분) 원심 양이온 금 나노 막대의 초과. 휴대 펠릿은 거의 검은 보일 것입니다. </li><li> 2 ml의 PBS에서 펠렛을 중단하고 BURKER 챔버를 이용하여 세포 수를 계산. 원심 2 × 106 세포 (120 XG 6 분), 실온에서 십분 PBS 포름 알데히드 (/ V W)을 2 ml의 3.6 % 그들의 펠릿 수정을 포함하는 현탁액. 마지막으로, centrifugat하여 펠렛을 세 번 씻어이온 정착액을 제거하기 위해 (120 XG 6 분). 세척 용액으로 PBS를 사용합니다. </li></ol></li></ol> 키토산 필름으로 대 식세포의 3 매설 주 : 키토산 26, 27, 28의 특유한 특성, (29)는 양이온 금 나노로드로 염색 대 식세포를 함유하는 생체 모방 팬텀을 생성 시키는데 이용된다. 같은 아가로 오스와 같은 다른 하이드로 겔에 대해, 키토산은 PA 현미경 6 중요 훨씬 강하고 얇은 필름을 할 수 있습니다. 이러한 팬텀의 제작은 이전 프로토콜 (29), (30), 다음 (30)에 규정 된 일부 수정 31에 따라 수행된다. <ol><li> 산성화 (아세트산을 첨가하여 pH를 4.5 수득)과 점성이 3 %를 준비 저분자 키토산 (/ V W) (평균 MW 120 kDa의) 용액은, 철저하게 혼합그것은 40 ° C에서 24 시간 동안 균질화 할 수 있습니다. </li><li> 다음에, 키토산 용액 500 μL와 양이온 금 나노로드 (2 × 106 세포)를 함유하는 뮤린 대 식세포를 섞는다. </li><li> ~ 50 μm의 두께를 얻기 팬텀 1.91 cm 2 폴리스티렌 주형에 혼합물 250 mg을 붓고 24 시간 동안 질소 기류하에을 탈퇴 할 수있다. 그 후, 가교 결합을 유도하기 위해, 500 ㎕의 1 M NaOH로 이러한 샘플들을 처리하고, 초순수 10 ㎖로 헹구고. </li></ol> 광 음향 변환의 안정성 4. 테스트 주 : PA 변환의 안정성 REF 6에서 설명 수제 설치와 PA 실험에 의해 조사 하였다. <ol><li> 플레이트의 바닥으로부터 ~ 5mm의 거리를 유지하기 위하여, 배양 접시에 침지 플라스틱 홀더를 사용하여 예를 들어 탈 이온수에서 대 식세포를 함유하는 키토산 막을 일시. 마이크로 미터 XY 스테이지에이 판을 넣어샘플의 위치를​​ 제어하기 위해서이다. </li><li> 2500 - 400의 파장 범위 YAG 레이저하십시오 Q 스위치 Nd를 3 차 고조파에 의해 펌핑 광 파라 메트릭 발진기로부터, 예를 들어 금 나노로드 (의 길이 플라즈몬 밴드 공진 ~ 5 나노초 펄스 폭을 가진 레이저 빔을 집중 ~ 300 ㎛의 스팟 직경을 막면에 수직 인 5 내지 나노초의 펄스 지속 시간). <ol><li> 조정 레이저 플루 언스를 레이저 출입구 앞의 감쇠기를 놓고 플루 언스 변동 에너지 측정기 (예를 들면, 초전 검출기)에 레이저 빔의 일부를 초점을 모니터링하는 빔 스플리터를 사용한다. 정렬하는 동안 엠제이 / 펄스 당 cm 2 1 ~ 아래의 광 플루 언스을 유지한다. 레이저를 켤 때마다 적절한 레이저 안전 안경을 사용합니다. </li></ol></li><li> 필름 표면의 오프 페트리 접시 ~ 2mm로하고 번역 마이크로 미터를 사용하여 그 위치를 조정 - 초음파 트랜스 듀서 (20 MHz의 하나의 주파수 범위)을 찍어및 회전 스테이지가 막으로부터 방출 된 PA 신호를 최대화한다. </li><li> 샘플 6에 손상을주지 않는 프로브 플루 언스 F LO를 결정합니다 : <ol><li> 1 엠제이 / 최소 500 펄스에 대한 펄스 당 cm 2 주위 플루 언스에서 시료의 임의의 지점을 조사. 각 펄스를 들면, 오실로스코프 에너지 미터의 초음파 변환기 및 레이저 플루 언스에서 해당 PA 신호를 획득. F LO 시험으로 평균 플루 언스의 이름을 지정합니다. </li><li> 펄스 수의 함수로서 피크 - 투 - 피크 진폭으로서 PA 신호의 세기를 계산한다. 레이저 강도 변동 평형 추가하기 위해, F LO 시험 자체 플루 언스의 비율을 각각 PA 신호의 크기를 정상화. 펄스 수의 함수로서 정규화 된 PA 강도의 추이를 분석하고 시간이 지남에 따라 그 안정성을 확인. </li><li> 불안정성의 경우, 반복 F LO의 낮은 값으로 4.4.3에 4.4.1 단계 <s&gt; 시험입니다. 안정성의 손실이 발생 될 때까지 안정성의 경우, 높은 ~ 10 % F LO 재판의 값을 반복한다. 안정성을 보장 F LO 재판의 두 번째로 높은 값으로 프로브 플루 언스 F LO를 설정합니다. </li></ol></li><li> 재편 임계 플루 언스를 측정 : <ol><li> 샘플의 또 다른 임의의 지점을 선택하고 F LO 500 펄스 이상 평균 PA 강도 (I LO a를) 프로브. </li><li> F LO보다 큰 공칭 플루 언스를 설정하고 50 펄스를 제공합니다. F의 EXC으로 평균 플루 언스의 이름을 지정합니다. </li><li> 다시 한 번 F LO 500 펄스 이상 평균 PA 강도 (I LO의 B)를 조사. 비율 R = I LO의 B / I LO을 계산합니다. 통일 아래의 R 값은 시료의 광학 특성의 돌이킬 수없는 변화의 증거를 제공합니다. </li><li> 필름을 이동하는 XY 스테이지 마이크로 미터를 사용하여 변경 poin랜덤 샘플 t. 반복 주위와 화합의 위, 아래 R의 몇 가지 값을 가질 수 있도록, F EXC의 다른 값으로 4.5.4에 4.5.1 단계를 반복합니다. 15 점은 적당하다. </li><li> F의 EXC의 함수로서 플롯 R 및 R 통계적 불확실성 초과 한 상이하기 시작할 때 그 값으로 고쳐 번째 한계 플루 언스 F를 식별한다. (6) </li></ol></li></ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.

종양 관련 대 식세포를 대상으로하는 개념은 암 34, 35, 36을 방지 할 수있는 강력한 개념으로 부상하고있다. 여기에, 대신 자신의 멸망,이 세포는 자신의 친 화성의 착취에 의해, 종양에 금 나노 막대를 가지고 세포 차량으로 채용된다. 이 관점은 입자의 사려 깊은 디자인, 세포 및 특성에 자신의 통합이 필요합니다. 우리는 양이온 금 나노 막대로드 쥐의 대 ...

지난 10 년간, 금 나노로드, 나노 쉘과 같은 다양한 nanocages 플라즈몬 입자 의치 광학 1, 2, 3, 4의 응용 프로그램에 대한 상당한 관심을 받고있다. 표준 금 나노에 저촉이 새로운 입자는 몸을 통해 깊은 광학 침투 및 내인성 구성 요소 1 이상의 높은 광학 대비를 제공하는 근적외선 (NIR) 창에 끌어 들여. 이 기능은 광 음향 (PA) 이미징 및 암의 광열 절제와 같은 혁신적인 애플리케이션에 대한 관심을 자극하고있다. 그러나, 몇 가지 문제는 이들 입자의 임상 침투를 억제. 예를 들면, 광학적 활성은 8 그 과열을 유도하고 photoinstability 5, 6, 7에서 더 많은 구형 프로파일을 향해 기능적 형상을 수정하는 경향 </SUP&gt; 9. 과학적 논쟁을 지배하는 또 다른 문제는 종양에 자신의 전신 전달합니다. 특히, 금 나노 막대는 향상된 침투성 및 보존 및 악성 마커의 특정 프로브와 활용의 용이성을 표시 종양을 전면적으로 퍼지다에 이상적 크기를 결합합니다. 따라서, 혈류로 직접 분사에 대한 이들의 제조가 가능한 방식 10, 11, 12, 13로 인식한다. 입자의 대부분이 단핵 식세포 시스템 10, 11, 12에 의하여 촬영 해짐 그러나,이 경로는 문제가 남아있다. 또 다른 관심사는 본체 (14)를 통해 순환 후의 입자의 생화학 광 안정성이다. 입자가 콜로이드 안정성 및 집계를 잃을 때, 자신의 플라즈몬 기능 및 열 전달 역학 플라즈몬 커플 링 (15)으로 고생 할 수있다, </s&gt; 16, 17 및 18 개를 크로스 과열. 최근 종양 관련 식세포의 친 화성을 ​​악용 할 수있는 개념은 스마트 대체 19, 20, 21로 떠오르고있다. 이 세포를 감지하고 높은 특이성과 종양을 전면적으로 퍼지다 수있는 타고난 능력을 보유. 따라서, 하나의 관점에서는, 환자에서 이러한 세포를 분리 관내 금 나노로드로로드하고 전달을 담당하는 셀룰러 자동차로 사용하는 목적으로, 환자에게 다시 주입 할 수있다. 또 다른 이점은 생물학적 인터페이스가 시험 관내에서 구성 될 것이기 때문에, 입자의 광학 생화학 적 안정성을 더 제어 할 수있다. 그럼에도 불구하고, 광학 조영제 이러한 세포 차량의 성능은 중요한 분석이 필요합니다. 이 작품에서, 우리는 준비와 cellul의 중요한 문제에 대해 설명암의 PA 이미징을위한 금 나노 막대를 포함 아칸소 차량. PEG 화 금 나노로드는 혈장 막 (23), (24)과의 상호 작용을 촉진 할 것으로 예상된다 양이온 프로파일을 달성하기 위해, 급 암모늄 화합물 (22)로 변형된다. 이 입자들은 희망 생물학적 기능 대부분을 방해하지 않고, 대부분의 세포 종류에서 효율적이고 불특정 흡수를 겪는다. 쥐의 대 식세포는 최대 꽉 세포 내 이입 소포 내에 국한 될 셀 당 많은 000, 200 등의 양이온 금 나노로드에로드됩니다. 이 구성은 때문에이 소포 내부 플라즈몬 커플 링 및 크로스 과열의 위협의 우려를 발생한다. 따라서, 대 식세포는 입자의 PA 전환의 안정성의 대부분은 세포 내 이입 소포로 성장 매체에서 전송에 유지되어 있는지 확인하기 위해, 생체 조직을 모방 biopolymeric 하이드로 겔에 포함된다. Effectiv전자 측정 기준 PA 촬상 즉각적인 관심 조건 하에서 PA 변환의 안정성을 측정하기 위해 밖으로 일된다. 재 형성 임계 값은 10 Hz에서의 전형적인 반복률 50 레이저 펄스의 트레인 후에 광 불안정성의 바로 시작에서 설정된다. 우리는이 결과는 종양 플라즈몬 입자를 제공하는 새로운 전략의 개발을위한 모멘텀을 제공 할 것으로 확신한다.

<table><tbody><tr><td>Hexadecyltrimethylammonium bromide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H6269</td><td>To synthesize gold nanorods</td></tr><tr><td>Gold(III) chloride trihydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>520918</td><td>To synthesize gold nanorods</td></tr><tr><td>Silver nitrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6506</td><td>To synthesize gold nanorods</td></tr><tr><td>L-ascorbic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5960</td><td>To synthesize gold nanorods</td></tr><tr><td>Sodium borohydride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>To synthesize gold nanoseeds</td></tr><tr><td>MeO-PEG-SH</td><td>Iris Biotech</td><td>PEG1171</td><td>To PEGylate gold nanorods. Molecular weight about 5,000 Da.</td></tr><tr><td>Acetic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320099</td><td>To PEGylate gold nanorods and solubilize chitosan</td></tr><tr><td>Sodium acetate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8750</td><td>To PEGylate gold nanorods</td></tr><tr><td>(11-Mercaptoundecyl)-&lt;em&gt;N,N,N&lt;/em&gt;-trimethylammonium bromide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>733305</td><td>To modify gold nanorods with quaternary ammonium compounds</td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>276855</td><td>To solubilize (11-mercaptoundecyl)-&lt;em&gt;N,N,N&lt;/em&gt;-trimethylammonium bromide</td></tr><tr><td>Polysorbate 20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2287</td><td>To centrifuge PEGylated gold nanorods</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Lonza</td><td>BE17-516F</td><td>To suspend gold nanorods before incubation with cells and to treat pellets of cells</td></tr><tr><td>J774a.1</td><td>ATCC</td><td>TIB-67</td><td>Monocyte/macrophage murine cell line</td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Lonza</td><td>BE12-707F</td><td>Cell culture medium</td></tr><tr><td>FBS</td><td>Lonza</td><td>DE14-801F</td><td>To be added to cell culture medium</td></tr><tr><td>L-glutamine</td><td>Lonza</td><td>BE17-605E</td><td>To be added to cell culture medium</td></tr><tr><td>Penicillin/streptomycin</td><td>Lonza</td><td>DE17-602E</td><td>To be added to cell culture medium</td></tr><tr><td>Petri dish</td><td>NEST</td><td>705001</td><td>Cell culture dish</td></tr><tr><td>Cell scraper</td><td>EuroClone</td><td>ES7018</td><td>To detach cells</td></tr><tr><td>Formaldehyde</td><td>Fluka</td><td>47630</td><td>To fix cells</td></tr><tr><td>Chitosan, low molecular weight</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448869</td><td>75-85% deacetylated. Molecular weight about 120,000 Da.</td></tr><tr><td>Sodium hydroxyde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>306576</td><td>To insolubilize chitosan and generate the hydrogel</td></tr><tr><td>Polystyrene cell culture plates</td><td>NEST</td><td>702011</td><td>Used as molds to fabricate chitosan hydrogels</td></tr><tr><td>Optical parametric oscillator pumped by the third harmonic of a Q-switched Nd:YAG laser</td><td>Continuum, Santa Clara, USA</td><td>Surelite OPO plus</td><td>Source of optical excitation for photoacoustic tests</td></tr><tr><td>Pyroelectric detector&amp;nbsp;</td><td>Gentec, Quebec, Canada</td><td>QE8SP</td><td>To monitor optical fluence for photoacoustic tests</td></tr><tr><td>Pre amplified needle hydrophone</td><td>Precision Acoustic, Dorset, UK</td><td>Model with 1 mm sensor diameter and 1-20 MHz frequency range</td><td>To measure photoacoustic signals</td></tr></tbody></table>

preparation and photoacoustic analysis of cellular vehicles containing gold nanorods

금 나노 막대는 종양에 집에 근적외선 창, 낮은 세포 독성 및 잠재적 인 자신의 강렬한 광 흡수 덕분에 같은 광열 절제와 암의 광 음향 이미징 생물 의학 응용 프로그램의 범위 매력적이다. 그러나 종양에 자신의 배달은 여전히​​ 문제가 남아있다. 혁신적인 접근 방법은 체외에서 금 나노 막대로 로딩 될 수있다 종양 관련 식세포의 친 화성의 착취로 구성되어 있습니다. 여기, 우리는 준비와 금 나노 막대를 포함하는 세포 차량의 광 음향 검사에 대해 설명합니다. PEG 화 금 나노로드는 양이온 프로파일을 달성하기 위해, 사차 암모늄 화합물로 변형된다. 일반 배양 접시에서 쥐의 대 식세포와의 접촉에서 이러한 입자는 세포 내 이입 소포에 다량 흡수를 받아야 발견된다. 이어서 이들 세포를 확인하기 위해 사용된다 biopolymeric 하이드로 겔에 포함되는 음향 변환의 안정성입자의 세포 차량에 자신의 포함에 유지됩니다. 우리는이 결과는 종양 플라즈몬 입자를 제공하는 새로운 전략의 개발을위한 새로운 영감을 제공 할 수 있음을 확신합니다.

여기에서, 암의 PA 이미징을위한 금 나노 막대를 포함하는 세포 차량의 가능성은 프로토콜의 일반적인 결과와 함께 표시됩니다. 도 1의 TEM 이미지는 단계 2. 입자의 TEM 영상 및 용 셀의 제조는 다른 17 설명한 후 1 단계 후의 입자 및 셀룰러 차량의 일반적인 모양을 나타낸다. 양이온 금 나노 막대는 정상적?...

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Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

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

금 나노 막대를 포함하는 세포 차량의 제조 및 광 음향 분석

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

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.8K 조회수.  Italian National Research Council. We show the preparation and address the feasibility of cellular vehicles containing gold nanorods for the photoacoustic imaging of cancer.

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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.

실버 씨앗 중재 성장 방법과 골드 Nanostar 합성

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 ...

연구

생체공학

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.

주변 조건에 따라 금 나노 입자의 안정 올리고머 클러스터의 크기 제어 합성을위한 간단한 방법

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

화학

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.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

금 나노 막대의 하이드로 퀴논 기반 합성

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

Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies

Nanostructured materials with feature sizes in tens of nanometers have enhanced the performance of several technologies, including fuel cells, biosensors, biomedical device coatings, and drug delivery tools. Nanoporous gold (np-Au), produced by a nano-scale self-assembly process, is a relatively new material that exhibits large effective surface area, high electrical conductivity, and catalytic activity. These properties have made np-Au an attractive material to scientific community. Most studies on np-Au employ macro-scale specimens and focus on fundamental science of the material and its catalytic and sensor applications. The macro-scale specimens limit np-Au's potential in miniaturized systems, including biomedical devices. In order to address these issues, we initially describe two different methods to micropattern np-Au thin films on rigid substrates. The first method employs manually-produced stencil masks for creating millimeter-scale np-Au patterns, while the second method uses lift-off photolithography to pattern sub-millimeter-scale patterns. As the np-Au thin films are obtained by sputter-deposition process, they are compatible with conventional microfabrication techniques, thereby amenable to facile integration into microsystems. These systems include electrically-addressable biosensor platforms that benefit from high effective surface area, electrical conductivity, and gold-thiol-based surface bioconjugation. We describe cell culture, immunostaining, and image processing techniques to quantify np-Au's interaction with mammalian cells, which is an important performance parameter for some biosensors. We expect that the techniques illustrated here will assist the integration of np-Au in platforms at various length-scales and in numerous applications, including biosensors, energy storage systems, and catalysts.

We report on techniques to micropattern nanoporous gold thin films via stencil printing and photolithography, as well as methods to culture cells on the microfabricated patterns. In addition, we describe image analysis methods to characterize morphology of the material and the cultured cells using scanning electron and fluorescence microscopy techniques.

세포 물질의 상호 작용 연구를위한 나노 기공 골드 패턴의 미세

Nanostructured materials with feature sizes in tens of nanometers have enhanced the performance of several technologies, including fuel cells, biosensors, ...

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and artificial nanomotors and may provide new routes towards single cell analysis, studies of non-equilibrium thermodynamics, and mechanical actuation of nanoscale systems. A facile way to drive rotation is to use focused circularly polarized laser light in optical tweezers. Using this approach, metallic nanoparticles can be operated as highly efficient scattering-driven rotary motors spinning at unprecedented rotation frequencies in water.
In this protocol, we outline the construction and operation of circularly-polarized optical tweezers for nanoparticle rotation and describe the instrumentation needed for recording the Brownian dynamics and Rayleigh scattering of the trapped particle. The rotational motion and the scattering spectra provides independent information on the properties of the nanoparticle and its immediate environment. The experimental platform has proven useful as a nanoscopic gauge of viscosity and local temperature, for tracking morphological changes of nanorods and molecular coatings, and as a transducer and probe of photothermal and thermodynamic processes.

Plasmonic gold nanorods can be trapped in liquids and rotated at kHz frequencies using circularly-polarized optical tweezers. Introducing tools for Brownian dynamics analysis and light scatteringspectroscopy leads to a powerful system for research and application in numerous fields of science.

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...

공학

Visualizing Diffusional Dynamics of Gold Nanorods on Cell Membrane using Single Nanoparticle Darkfield Microscopy

Analyzing the diffusional dynamics of nanoparticles on cell membrane plays a significant role in better understanding the cellular uptake process and provides a theoretical basis for the rational design of nano-medicine delivery. Single particle tracking (SPT) analysis could probe the position and orientation of individual nanoparticles on cell membrane, and reveal their translational and rotational states. Here, we show how to use traditional dark-field microscopy to monitor the dynamics of gold nanorods (AuNRs) on live cell membrane. We also show how to extract the location and orientation of AuNRs using ImageJ and MATLAB, and how to characterize the diffusive states of AuNRs. Statistical analysis of hundreds of particles show that single AuNRs perform Brownian motion on the surface of U87 MG cell membrane. However, individual long trajectory analysis shows that AuNRs have two distinctly different types of motion states on the membrane, namely long-range transport and limited-area confinement. Our SPT methods can be potentially used to study the surface or intracellular particle diffusion in different biological cells and can become a powerful tool for investigations of complex cellular mechanisms.

Here, we show the use of traditional dark-field microscopy to monitor the dynamics of gold nanorods (AuNRs) on cell membrane. The location and orientation of single AuNRs are detected using ImageJ and MATLAB, and the diffusive states of AuNRs are characterized by single particle tracking analysis.

단일 나노 입자 암장 현미경 검사를 사용하여 세포 막에 금 나노로드의 확산 역학 시각화

Analyzing the diffusional dynamics of nanoparticles on cell membrane plays a significant role in better understanding the cellular uptake process and ...

생화학

Synthesis of Gold Nanoparticle Integrated Photo-responsive Liposomes and Measurement of Their Microbubble Cavitation upon Pulse Laser Excitation

Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control over the drug release. However, most of the relevant technologies are still in the development process and are unprocurable by clinics. Here, we describe a facile fabrication of these photo-responsive NPs with commercially available gold NPs and thermo-responsive liposomes. Calcein is used as a model drug to evaluate the encapsulation efficiency and the release kinetic profile upon heat/light stimulation. Finally, we show that this photo-triggered release is due to the membrane disruption caused by microbubble cavitation, which can be measured with hydrophone.

This protocol describes a simple preparation method for gold nanoparticle integrated photo-responsive liposomes with the commercially available materials. It also shows how to measure the microbubble cavitation process of the synthesized liposomes upon the treatment of pulsed laser.

펄스 레이저인가 전압에 따라 금 나노 입자 통합 사진 응답 리포좀과 그들의 마이크로 버블 공동 현상의 측정의 합성

Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control ...

Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared light by water in neuronal tissue. This technique holds great potential for replacing or complementing standard stimulation techniques, due to the potential for increased localization of the stimulus and minimization of mechanical contact with the tissue. However, optical approaches are limited by the inability of visible light to penetrate deep into tissues. Moreover, thermal modelling suggests that cumulative heating effects might be potentially hazardous when multiple stimulus sites or high laser repetition rates are used. The protocol outlined below describes an enhanced approach to the infrared stimulation of neuronal cells. The underlying mechanism is based on the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods, which can cause triggering of neuronal cell differentiation and increased levels of intracellular calcium activity. These results demonstrate that nanoparticle absorbers can enhance and/or replace the process of infrared neural stimulation based on water absorption, with potential for future applications in neural prostheses and cell therapies.

This protocol outlines how to use the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods to stimulate differentiation and intracellular calcium activity in neuronal cells. These results potentially open up new applications in neural prostheses and fundamental studies in neuroscience.

골드 신경 세포의 자극을 광학 나노로드가 보조

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared ...

신경과학

Synthesis of Near-Infrared Emitting Gold Nanoclusters for Biological Applications

Over the past decade, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) have witnessed growing popularity in biological applications and enormous efforts have been devoted to their development. In this protocol, a recently developed, facile method for preparation of water soluble, biocompatible, and colloidally stable near-infrared emitting AuNCs have been described in detail. This room-temperature, bottom-up chemical synthesis provides easily functionalizable AuNCs capped with thioctic acid and thiol-modified polyethylene glycol in aqueous solution. The synthetic approach requires neither organic solvents or additional ligand exchange nor extensive knowledge of synthetic chemistry to reproduce. The resulting AuNCs offer free surface carboxylic acids, which can be functionalized with various biological molecules bearing a free amine group without adversely affecting the photoluminescent properties of the AuNCs. A quick, reliable procedure for flow cytometric quantification and confocal microscopic imaging of AuNC uptake by HeLa cells also been described. Due to the large Stokes shift, proper setting of filters in flow cytometry and confocal microscopy is necessary for efficient detection of near-infrared photoluminescence of AuNCs.

A reliable and easily reproducible method for preparation of functionalizable, near-infrared emitting photoluminescent gold nanoclusters and their direct detection inside HeLa cells by flow cytometry and confocal laser scanning microscopy is described.

생물학적 응용 을 위한 근적외선 방출 금 나노클러스터의 합성

Over the past decade, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) have witnessed growing popularity in biological applications and enormous efforts have been ...

단백질 국소화 분석을 위한 금 나노입자의 직접 합성

Direct Synthesis of EM-Visible Gold Nanoparticles in Cells for Protein Localization Analysis with Well-Preserved Ultrastructure

Analyzing the precise localization of protein molecules in cells with ultrastructural resolution is of great significance for the study of various physiological or pathological processes in all living organisms. Therefore, the development of clonable tags that can be used as electron microscopy probes is of great value, just as fluorescent proteins have played a crucial role in the field of optical imaging. The autonucleation suppression mechanism (ANSM) was recently uncovered, which allows for the specific synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) on cysteine-rich tags, such as metallothionein (MT) and antifreeze protein (AFP).
Based on the ANSM, an electron microscopy labeling technology was developed, which enables the specific detection of tagged proteins in prokaryotic and eukaryotic cells with an unprecedented labeling efficiency. This study illustrates a protocol for the detection of MTn (an engineered MT variant lacking aldehyde-reactive residues) fusion proteins in mammalian cells with well-preserved ultrastructure. In this protocol, high-pressure freezing and freeze-substitution fixation were performed using non-aldehyde fixatives (such as tannic acid, uranyl acetate) to preserve near-native ultrastructure and avoid damage to the tag activity caused by aldehyde crosslinking.
A simple one-step rehydration was used prior to the ANSM-based AuNP synthesis. The results showed that the tagged proteins targeted various organelles, including the membranes and the lumen of the endoplasmic reticulum (ER), and mitochondrial matrices were detected with high efficiency and specificity. This research provides biologists with a robust protocol to address an enormous range of biological questions at the single-molecule level in cellular ultrastructural contexts.

저자 스포트라이트: Direct synthesis of EM-Visible gold nanoparticles in cells for Protein Localization Analysis with Well-Preserved Ultrastructure(잘 보존된 초세구조를 이용한 단백질 국소화 분석을 위한 세포 내 EM-Visible 금 나노입자의 직접 합성)

The present protocol describes a clonable electron microscopy labeling technology for detecting metallothionein-tagged proteins in cells using a novel autonucleation suppression mechanism-based gold nanoparticle synthesis technique.