Este protocolo aborda a reprodutibilidade em lote a lote de nanopartículas de ouro sulfoto e anfílica que nosso laboratório usa em experimentos com células, vírus e proteínas. Esta técnica aborda os contaminantes inorgânicos comuns a esse tipo de síntese. Também introduz verificações e equilíbrios após cada passo para garantir a reprodutibilidade de nanopartículas de ouro anfílica.
Esta técnica é trabalhosa e requer paciência. O nível de dificuldade depende da escala, então comece em pequena escala, e familiarize-se com cada instrumento e passo antes de escalar. Primeiro, adicione 11-bromo-1-undeceno, sulfito de sódio e brometo de benziltrietilamônio a 200 mililitros de metanol e 450 mililitros de água deionizada, em um frasco de fundo redondo de um litro.
Refluxo a mistura de reação a 102 graus Celsius por 48 horas até que a solução se torne incolor. Após o trabalho, suspenda o pó branco isolado em 400 mililitros de metanol em um frasco fundo redondo. Utilizando um frasco filtrante e filtro de borossilicato, filtrar a solução para remover os subprodutos inorgânicos inoveis do metanol.
Em seguida, dissolva aproximadamente 30 gramas de sódio undec-10-enesulfonate em 500 mililitros de metanol, em um frasco fundo redondo de um litro. Adicione 2,6 vezes mais de ácido tioacético à solução e mexa na frente de uma lâmpada UV de 250 watts durante a noite. Uma vez que a reação esteja completa, evapore o metanol completamente.
Seque o pó sob vácuo e, em seguida, disperse-o em éter dietil. Filtre a mistura e lave o produto sólido com éter dietil para remover qualquer excesso de ácido tioacético até que não apareçam mais substâncias coloridas no supernatante de éter dietil. Depois de secar o sólido sob alto vácuo, dissolva-o em metanol, produzindo uma solução amarela para laranja.
Em seguida, adicione três gramas de carbono preto à solução e misture vigorosamente. Em seguida, filtre a mistura através do Celite, cobrindo 2/3 de um papel filtro fluted. Para sintetizar o MUS, misture aproximadamente 400 mililitros de um ácido clorídrico molar e 35 gramas de sódio 11-acetilthio-undecanesulfonate em um frasco de fundo redondo de um litro.
Refluxo a mistura a 102 graus Celsius por 12 horas para cortar o grupo de tiaacetato e obter um thiol. No dia seguinte, transfira o produto para um frasco traseiro redondo de dois litros. Para manter a solução ácida e evitar a cristalização de sais inorgânicos, adicione 200 mililitros de um hidróxido de sódio molar, e 400 mililitros de água desionizada ao frasco para dar um volume final de um litro.
Armazene a solução clara a quatro graus Celsius durante a noite para cristalizar o produto como sólidos finos que são viscosos quando molhados. No dia seguinte, decante o supernatante claro. Em seguida, transfira o produto para tubos de centrífugas de 50 mililitros e centrífuga por cinco minutos a 4000 vezes g.
Após a centrifugação, decante o supernatante em outro frasco fundo redondo. Transfira as pelotas brancas para tubos centrífugas e seque sob alto vácuo para obter MUS solúvel de metanol em cerca de 30%. Pesar 177,2 miligramas de trihidrato de cloreto de ouro (III) em um pequeno frasco de vidro.
Na sequência, dissolva 87 miligramas de MUS em 10 mililitros de metanol, em um frasco de vidro de 20 mililitros. Sonicar a solução em um banho ultrassônico até que nenhum material sólido seja visível, para garantir a dissolução completa. Adicione 26 microliters de 1-Octanethiol à solução de metanol e agitar-o para misturar os ligantes.
Adicione 500 miligramas de boroidido de sódio a 100 mililitros de etanol em um frasco fundo redondo de 250 mililitros. Mexa vigorosamente até que a solução esteja clara. Dissolva o sal dourado em 100 mililitros de etanol em um frasco fundo redondo de 500 mililitros e mexa a 800 RPM até que o sal dourado se dissolva completamente.
Em seguida, adicione a solução de ligante à mistura de reação. Aguarde 15 minutos para a formação do complexo ouro-thiolato, que é indicado por uma mudança de cor do amarelo translúcido para o amarelo turvo. Adicione a solução de boroidderide de sódio previamente preparada à mistura de reação, usando um funil separador.
Ajuste o tempo de intervalo das gotas de modo que a adição de boroidrido de sódio leve cerca de uma hora. Uma vez que a adição de boroidido de sódio esteja completa, remova o funil de adição e deixe a mistura de reação mexer por mais uma hora. Em seguida, remova a barra de agitação magnética usando um ímã colocado na parte externa do frasco traseiro redondo.
Armazene a mistura de reação a quatro graus Celsius durante a noite para precipitar as nanopartículas. Depois de decantar o etanol supernacido, transfira o precipitante restante para tubos de centrífugas de 50 mililitros e centrífuga por três minutos a 4000 vezes g. Depois da centrifugação, decante o supernatante.
Disperse as nanopartículas novamente com etanol por vórtice. Então, centrifugar as amostras novamente. Seque as nanopartículas sob vácuo para remover o etanol residual.
Para limpar as nanopartículas de ligantes hidrofílicos livres, dissolva os precipitados em 15 mililitros de água deionizada, e transfira as soluções para tubos de centrífuga com membranas de filtragem de 30 kilodalton cortar peso molecular. Concentre as soluções de nanopartículas por centrifugação por cinco minutos a 4000 vezes g. Após a centrifugação, adicione 15 mililitros de água deionizada e centrífuga para se concentrar novamente.
Para transformar as nanopartículas em pó gerenciável, seque a solução aquosa restante. Para caracterizar as nanopartículas por razão de ligante, prepare uma solução de 150 miligramas por mililitro de metanol-d4 de iodo. Adicione 600 microliters da solução a aproximadamente cinco miligramas de nanopartículas em um frasco de vidro para gravar as nanopartículas.
Enrole a tampa do frasco com filme de parafina e sonice-o em um banho ultrassônico por 20 minutos. Em seguida, transfira a solução para um tubo NMR e adquira um espectro NMR de prótons com 32 scans. A síntese mus é mostrada aqui.
Os espectros de NMR de prótons do produto de cada etapa estão representados aqui. O fluxo de trabalho da síntese binária MUS Octanethiol anfílico nanopartículas de ouro é descrito aqui. Antes da caracterização, a limpeza das nanopartículas de ligantes livres não vinculados era monitorada por NMR de prótons.
A distribuição de tamanho das nanopartículas foi caracterizada pelo TEM, o que mostra que o diâmetro médio é de 2,4 nanômetros apontando aproximadamente 18,08 nanômetros quadrados de área de superfície, e 7,23 nanômetros cúbicos de volume por partícula. O plasma de superfície localizado e a absorção de ressonância foram medidos pela aquisição de espectros UV-vis. Espectros representativos de NMR de prótons com atribuições de pico e integração para determinar a razão de ligantes nas nanopartículas gravadas por iodo são mostrados aqui.
O espectro NMR das nanopartículas mostrou que a razão entre MUS e Octanethiol é de 85 a 15. A cobertura superficial das nanopartículas foi examinada pela TGA. Com base nos dados da TGA, estima-se que a densidade de ligantes seja de 4,8 ligantes por nanômetro.
As relações estequiométricas versus as relações NMR de Octanethiol resultantes de várias sínteses são comparadas aqui. As coisas mais importantes a serem lembradas neste procedimento são, de um lado, a remoção de impurezas inorgânicas enquanto preparam ligantes MUS, e do outro lado, o trabalho das nanopartículas. Este procedimento é acessível a várias combinações de ligantes, mas certifique-se de sempre caracterizar cada lote individualmente.
Uma pergunta que este procedimento pode responder, por exemplo, é até que ponto a razão de ligante corresponde à estequiometria encontrada na superfície das nanopartículas. Aumentar a produção do ligante e comprovar a reprodutibilidade em lote das nanopartículas, nos permitiu abordar questões importantes relacionadas à biologia e medicina. Por exemplo, estabelecemos as propriedades virucidas dessas nanopartículas.
Por favor, trabalhe cuidadosamente ao usar a lâmpada UV, e use sempre luvas de proteção ao manusear nitrogênio líquido. Siga sempre as regras de segurança química.
