JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Birçok biyolojik uygulamada, amphiphilik altın nano-artiküller kullanılabilir. Bir protokol, ligin ikili karışımı ve bu partiküllerin ayrıntılı bir karakterizasyonu ile kaplı altın nanoboya maddeleri sentezlemek için sunulmuştur.

Özet

1-octanethiol (OT) ve 11-mercapto-1-undecane sülfonik asit (MUS) karışımı ile kaplı altın nanopartiküller, hücre membranları, lipid bilayers ve virüsler ile etkileşimleri nedeniyle kapsamlı bir şekilde incelendi. Hidrofilik ligler, sulu çözümlerde bu partiküllerin koloridally kararlı hale ve hidrofobik ligler ile kombinasyon hidrofobik ilaçlar ile yüklenebilir bir amphiphilik parçacık oluşturur, lipid Membranlar ile sigorta, ve nonspesifik karşı karşı protein adsorpsiyon. Bu özelliklerin çoğu nanopartikül boyutu ve ligand kabuk bileşimi bağlıdır. Bu nedenle, nanopetiklerin özelliklerinin ve ligand kabuk bileşiminin belirlenmesine izin veren tekrarlanabilir sentetik bir yöntem ve güvenilir karakterizasyon teknikleri olması çok önemlidir. Burada, bir fazlı kimyasal azaltma, tam bir arıtma tarafından takip 5 Nm altında çapları ile bu nano maddeler sentezlemek için, sunulmuştur. Nanomadde yüzeyinde iki Ligat arasındaki oran sentezleme sırasında kullanılan onların stoichiometrik oranı ile ayarlanabilir. İletim Elektron Mikroskopisi (TEM), nükleer manyetik rezonans (NMR), termogravimetrik analiz (TGA) ve ultraviyole görünür (UV-vis) spektrometrisi gibi çeşitli rutin tekniklerin kapsamlı olarak nasıl birleştirildiğini gösteriyoruz nanopartiküller fizikokimyasal parametrelerini karakterize.

Giriş

Altın nanopartiküller ligand kabuğu biometine1,2,3,4sorunları gidermek için uygulanabilir birkaç farklı özellikleri sergiler için tasarlanabilmektedir. Bu tür çok yönlülük nanopartiküller ve biyomoleküllerin5,6,7arasındaki moleküler etkileşimlerin kontrolünü sağlar. Hydrophobicity ve Charge, Nanopartiküllerin biyomoleküllerin5,8,9ile nasıl etkileşeceğini etkileyen diğer yüzey parametrelerinin yanı sıra belirleyici bir rol oynar. Nanopartiküllerin yüzey özelliklerini ayarlamak için, ligand kabuğu yapan tiyolat moleküllerinin seçimi, tercihlere göre sayısız olasılık sunar. Örneğin, hidrophobic ve hidrofilik (örn., şarj edilmiş) son gruplar ile ligand moleküllerin bir karışımı genellikle amphiphilik nanopartiküller oluşturmak için kullanılır10,11.

Nanopartiküller bu tür önemli bir örnek ot ve mus karışımı ile korunmaktadır (bundan sonra mus denir: ot nanopartiküller) Bu birçok ilgili özelliklere sahip olduğu gösterilmiştir12,13,14. İlk olarak, bir ligand kabuk bileşimi ile 66% MUS (bundan sonra 66:34 MUS: OT), nanopartiküller koloidal istikrar yüksektir, kadar ulaşan 33% deiyonize suda ağırlığı, yanı sıra fosfat-tamponlu tuzlu (1x, 4 mM fosfat, 150 mM NaCl)15. Dahası, bu parçacıklar nispeten düşük pH değerlerinde ÇÖKTÜRMEZ: Örneğin, pH 2,3 ve tuz konsantrasyonları 1 M NaCl15ile, bu nanopartiküller aylar boyunca kolloidally kararlı kalır. Ligand kabuğu üzerindeki iki molekül arasındaki stoichiometrik oranı önemlidir, çünkü yüksek iyonik mukavemet16ile çözümlerde koloidal istikrarı belirler.

Bu parçacıklar, enerji bağımsız bir yolu1,12 üzerinden , onu porating olmadan hücre membranı geçiş gösterilmiştir. Bu parçacıklar ve lipid bilayers arasındaki spontan füzyon hücre membranları ile Yayınım Altlar17. Bu etkileşimin arkasındaki mekanizma, lipid bilayers18ile füzyon üzerine hidrofobik solvent erişimine uygun yüzey alanı ile su molekülleri arasındaki temas minimizasyonu. All-MUS nanopartikülleri (nanopartiküller sadece MUS ligand kendi kabuk) ile karşılaştırıldığında, karışık MUS üzerinde yüksek hidrofobiklik: OT nanopartiküller (örneğin, bir 66:34 MUS: OT bileşimi) lipid ile sigortalı çekirdek çapı span artar bilayers18. Ligand kabuğu farklı Self-montaj örgütleri 66:34 mus farklı bağlama modları ile ilişkilidir: çeşitli proteinler ile ot nano maddeler, albümin ve Ubiquitin gibi, tüm-mus parçacıkları karşılaştırıldığında19. Son zamanlarda, bu 66:34 MUS bildirildi: OT nano-artiküller bir geniş spektrumlu antiviral ajan olarak kullanılabilirler, çünkü geri dönülemez, MUS ligizlerinin multivalent elektrostatik bağları ve OT ligizlerinin yerel olmayan bağlantı elemanlarının kapsid 'e kadar virüslerini yok eder. protein14. Tüm bu durumlarda, hidrofobik içeriğin yanı sıra nanopartiküller çekirdek büyüklüğü, bu Bio-nano etkileşimlerin nasıl gerçekleşeceğini belirler bulunmuştur. MUS: OT nanopartiküllerinin bu çeşitli özellikleri, MUS: OT parçacıkları ve lipid bilayers20gibi çeşitli biyolojik yapılar arasındaki etkileşimlerin altını çizen mekanizmaları açıklığa kavuşturmak amacıyla birçok bilgisayar simülasyonu çalışması istemiştir.

MUS: OT korumalı au nanopartiküller hazırlanması birkaç zorluk oluşturmaktadır. İlk olarak, şarj edilmiş ligand (MUS) ve hidrofobik ligand (OT) immiscible. Böylece, nanopartiküller ve ligin çözünürlüğü sentezleme boyunca dikkate alınması gerekir, yanı sıra karakterizasyonu sırasında. Ayrıca, MUS ligand moleküllerinin saflığı-özellikle, başlangıç malzemesindeki inorganik tuzların içeriği-kalite, yeniden Üretilebilirlik, Nanopartiküllerin kısa ve uzun dönemli kolloidal stabilitesini etkiler.

Burada, MUS ve OT karışımı ile korunan bu sınıf, amphiphilik altın nano-artiküller hakkında ayrıntılı bir sentez ve karakterizasyonu özetlenmiştir. Negatif olarak şarj edilen MUS liginin sentezine yönelik bir protokol, saflığı sağlamak için bildirilmiştir ve bu nedenle, farklı nano madde sentezinin yeniden üretilebilirliği. Daha sonra, bu nanopartiküller oluşturmak için prosedür, yaygın bir tek fazlı sentezine dayalı, ayrıntılı arıtma takip, ayrıntılı olarak bildirilir. Diğer biyolojik deneyler için gerekli tüm parametreleri elde etmek üzere TEM, UV-Vis, TGA ve NMR gibi çeşitli gerekli karakterizasyon teknikleri21' i birleştirilmiştir.

Protokol

1.11-mercapto-1-undecanesulfonate (MUS) sentezi

Not: Bu protokol, istenen herhangi bir ölçekte kullanılabilir. Burada, 10 g ölçekli ürün açıklanmıştır.

  1. Sodyum undec-10-enesulfonat
    1. Ekle 11-Bromo-1-undecene (25 mL, 111,975 mmol), Sodyum Sülfit (28,75 g, 227,92 mmol), ve benzyltriethylammonium bromür (10 mg) bir karışımı için 200 mL metanol (MeOH) ve 450 mL deiyonize (DI) su (4:9 v/v MeOH: H2O oranı) 1 L yuvarlak alt Flask .
    2. Reflü reaksiyonu karışımı 102 ° c için 48 h. sistem bir basınç Rölyef mekanizması ile kapak — Örneğin, bir iğne ile bir balon, ya da sadece bir iğne. Bu reaksiyon atmosferik gazlara duyarlı değildir.
      Not: reaksiyon tamamlandığında çözüm renksiz hale gelir.
    3. MeOH Buharlaştırıcı ve yaklaşık 300 mL hacmi azaltmak için bir döner evaporatör reaksiyon karışımı bağlayın.
    4. Kalan çözümü 1 L ek hunisine aktarın.
    5. Ek huni kullanılarak, kalan sulu solüsyonu, dietil eter ile 5x çıkarın. Reaksiyon göstermemiş 11-Bromo-1-undecene dietil eter fazı ve H2O sülfonlu ürün kalır.
      DIKKAT: ekstraksiyon sırasında sıklıkla herhangi bir basınç birikimini serbest bırakın ve ek Hunilerinin doğru kullanımına danışın.
    6. 1 L tek boyun yuvarlak alt Flask içine son ayıklanan su çözeltisi toplayın.
    7. Flask ve tuzak arasında yağ biraz (veya Teflon yüzük şeritler veya başka bir dolgu) koyarak bir döner buharlaştırıcı için reaksiyon Flask bağlayın.
    8. Bir döner evaporatör içinde sulu faz Buharlaştırıcı yavaşça vakum azaltın. Ürün bir yüzey ürünü olduğu için, buharlaşma sırasında köpürme meydana gelir. Bu sorunu aşmak için sonraki adımda yönergeleri izleyin.
      1. H2O buharlaşma hızlandırmak ve Köpükleme önlemek için karışımı etanol ekleyin. Etanol içeriğinde azalma nedeniyle köpük yeniden başlatıldığında, buharlaşma durdurun, döner buharlaştırıcı gelen Flask kaldırmak, daha fazla etanol eklemek (yaklaşık bir-toplam hacmi üçte), ve döner buharlaştırıcı için Flask yeniden. Çözüm karışımı önemli ölçüde azalır ve kabarcıklar oluşturmaz kadar bu işlemi yineleyin.
    9. Doğrudan yüksek bir vakum için Flask bağlayarak beyaz toz kuru. Kurutucunun tozu, daha az inorganik tuzları sonraki adımlarla sürünecek.
      Not: ısı, ürün kuruması için kullanılabilir — Örneğin, bir 60 °C banyoda vakum altında tutarak ve bir gecede sol.
    10. 400 mL metanol içinde beyaz tozu bir Flask içinde askıya alın. Maksimum ürün miktarını çözmek için sonikat.
      Not: Bu adımın amacı, metanol içinde sınırlı çözünürlüğe sahip olan aşırı sodyum sülfit ve sodyum bromür gibi inorganik yan ürünleri değil, ürünü çözülür. En düşük su içeriği ile metanol kullanın, çünkü metanol içinde su Çözücüdeki inorganik yan ürünlerin çözünürlüğünü artıracaktır.
    11. Ürünün çözünürlüğünü artırmak için, metanol yavaşça kaynama noktasına yakın ısıtılabilir (~ 64 °C).
      DIKKAT: Flask ısıtılması sırasında bir duman kaputu altında çalıştığınızdan emin olun. Buharlanmış metanol dumanları tehlikelidir.
    12. Metanol çözünmez inorganik yan ürünleri kaldırmak için solüsyonu filtreleyin. Bir vakum pompası ve nicel filtre kağıdı veya borosilikat filtre ile bir filtreleme huni bağlı bir filtreleme Flask kullanın. Hem ürün hem de inorganik tuzlar kuru olduğunda beyaz tozlardır: ürün metanol içinde çözünür, tuzlar olmadığında.
    13. Filtrelenmiş solüsyonu filtreleme Flask 'dan 1 L yuvarlak alt Flask 'e aktarın.
    14. Flask 'ı bir döner evaporatörüne bağlayın ve 45 °C ' de metanolik solüsyonu buharlaştırıcı, metanol içinde beyaz tozu yeniden eritin ve çözüme filtre uygulayın (protokol adımları 1.1.7, 1.1.8 ve 1.1.9). İnorganik Tuz miktarını azaltmak için bu işlemi en az 2x olarak tekrarlayın.
    15. Beyaz, metanol çözünür toz toplamak (yaklaşık 30 g, bu ölçekte).
    16. 500 μL D2O 'da yaklaşık 10 mg ürün çözülür ve solüsyonu NMR tüpüne aktarın.
    17. 32 taramaları ile 400 MHz 'de D2O 'da ürün üzerinde 1H NMR spektrometrisi gerçekleştirin.
      Not: en yüksek atamaları 1h NMR (D2O) 5,97 (m, 1h), 5,09 (m, 2h), 2,95 (t, 2h), 2,10 (m, 2h), 1,77 (q, 2h), 1,44 (br s, 12h) vardır.
  2. Sodyum 11-asetilthio-undecanesulfonate
    1. Yaklaşık 30 g sodyum undec-10-enesulfonat (Bölüm 1,1 reaksiyon ürünü) 1 L yuvarlak alt Flask içinde 500 mL metanol içinde çözülür. Çözelti için bir 2.6 x aşırı thioasetic asit ekleyin ve bir UV lambası (250 W) gece (~ 12 h) önünde karıştırın. Bir UV lambası mevcut değilse, reaksiyon, azobisisobutyronitrile (AıBN) gibi radikal bir başlatıcı kullanarak refluxing tarafından gerçekleştirilebilir; Ancak, bir UV lambası kullanımı şiddetle tavsiye edilir.
      DIKKAT: her zaman duman kaputu altında çalıştığınızdan emin olun. Flask UV lambası bulunduğu başka bir alana taşınması gerekiyorsa, thioasetic asit güçlü koku yayılmasını önlemek için Flask mühür. Bir UV lambası çalışırken egzersiz Bakımı: lamba bulunduğu alanı tamamen engelleyin ve UV lambasının nasıl çalıştırılacağı konusunda kurumun güvenlik yönergelerine danışın.
    2. Reaksiyondan ~ 2 ml plakaya alarak reaksiyonu izlemek, solvent Buharlık ve 1H NMR ile kontrol etmek için döterli su ekleyin. Çift Bond 'a karşılık gelen zirveler kaybolduktan sonra reaksiyonu durdurun.
      Not: genellikle, UV lambası önünde 12 saat sonra, reaksiyon tamamlanır. Reaksiyon karışımı bulanıklaşırsa, daha fazla MeOH ekleyin ve altı ek saat için UV ışığa maruz kalmaya devam edin.
    3. Düz kalıntı turuncu-kırmızı hale gelene kadar bir döner evaporatör tüm MeOH buharlaşır. Yeterince uzun bırakılırsa, ürün siyah kahverengi olur.
      DIKKAT: thioasetic asit güçlü kokular nedeniyle dikkatli çalışın. Herhangi bir tiolat dökülmeleri güçlü kokular çamaşır suyu (sodyum hipoklorit) sulu bir solüsyon kullanılarak nötralize edilebilir.
    4. Bir filtreleme Flask kullanarak, herhangi bir aşırı thioasetic asit kaldırmak için dietil eter ile ürünü yıkayın, daha fazla renkli olmadan (turuncu-sarı) maddeler dietyl eter supernatant görünür. Yüksek vakum altında katı kuru ve sonra, metanol içinde çözülür, turuncu bir çözüm sarı verimli.
      Not: ürünü çözmek için yeterli metanol ekleyin.
      Not: Bu adımda renk farklılık gösterebilir.
    5. Solüsyona 3 g karbon siyah ekleyin, şiddetle karıştırın ve karışım filtrasyon Orta (bkz. malzeme tablosu) bir yivli filtre kağıdı üçte ikisini kapsayan ile filtre.
      Not: karbon siyah gözenekli yapısı renkli yan ürün malzemesi (ve bazı ürün) yakalar. Filtre uygulanmış çözüm açık olmalıdır. Filtre uygulanmış çözüm hala renkli (sarı) ise, bu işlemi yineleyin.
    6. Bir döner evaporatör içinde tamamen solvent Buharlaştırıcı ve beyaz toz yaklaşık 35 g toplamak.
    7. Çözülür ~ 10 mg ürünün ~ 500 D2O μL ve solüsyonu NMR tüplerine aktarın.
    8. 32 taramaları ile 400 MHz 'de D2O ürün üzerinde 1H NMR gerçekleştirin.
      Not: en yüksek atamaları H NMR (D2O) için 2,93 (t, 4h), 2,40 (s, 3H), 1,77 (m, 2H), 1,62 (m, 2H), 1,45 (br s, 14h) vardır.
  3. 11-mercapto-1-undecanesulfonate (mus)
    1. Reflü sodyum 11-asetilthio-undecanesulfonate at 102 °c 400 ml 1 M HCL için 12 h türeviyle grubunu Cleave ve bir thiol elde etmek.
    2. Ürün bir 1,5 L veya 2 L yuvarlak alt Flask aktarın. Son solüsyona 1 M NaOH 200 mL ekleyin ve 1 L son hacmine sahip olmak için 400 mL dı suyu ile üst. Bu çözüm asidik tutacak ve yan ürün olarak inorganik tuzların kristalizasyonu önlemek.
      Not: çözeltinin pH 7 ' ye tam bir nötralizasyonu, metanol içinde çözünmeyen bir ürünün kristalleşmesi ile sonuçlanır.
    3. 4 °C ' de net bir çözüm tutun ve bir gecede kristalize olacaktır. Ürün ıslak olduğunda viskoz olan ince kristaller olarak kristalizler.
      Not: kristalizasyon hızlandırmak Için, eğer varsa, çözüme presynthesized MUS ekleyin.
    4. NET süpernatant ve santrifüj 50 ml Santrifüjlü tüpler içinde 5 dk 4.000 x giçin viskoz beyaz ürün aşağı Santrifüjü.
    5. Başka bir Flask içine süpernatant decant ve yüksek vakum altında beyaz Pelet kuru-santrifüjlere bağlı olarak, bu 2-16 tüpler veya daha fazla olabilir.
      Not: ürünün yüzey niteliği nedeniyle filtreleme tavsiye edilmez; aşırı köpüklenme ortaya çıkar ve ürünün çoğu kaybolacak.
    6. Bu arıtma adımından metanol çözünür MUS yaklaşık 12 g (yaklaşık% 30 verim) toplayın.
      Not: toz iyi ve elektrostatik olduğunu dikkatli olun-bu Spatulalar ve konteynerlerin yüzeyleri sopa eğilimindedir. Ayrıca, daha fazla malzeme hacim azaltarak santrifüjleme adımının süpernatant ayıklanabilir (orijinal değerinin üçte biri) ve 4 °c ' de tutarak. Hacmi daha da azaltın (% 75) Bu adımda verim artırmak için.
    7. Çözülür ~ 10 mg ürünün ~ 500 D2O μL ve solüsyonu NMR tüplerine aktarın.
    8. 32 taramaları ile 400 MHz 'de D2O ürün üzerinde 1H NMR gerçekleştirin.
      Not: en yüksek atamaları H NMR (D2O) vardır 2,93 (t, 4h), 2,59 (t, 3H), 1,78 (m, 2H), 1,65 (m, 2H), 1,44 (br s, 14h). Ürünün hesaplanan molar kütlesi (sodyum counterion dahil) 290,42 g/mol olduğunu.

2. nanopmakale sentezi: Reaktiflerin hazırlanması

  1. Temiz tüm cam (1 250 mL ve 1 500 mL tek boyun yuvarlak alt Flask, bir 100 mL ek huni, ve küçük bir huni) ile taze Aqua Regia (üç parça hidroklorik asit bir parçası nitrik asit). Bir duman kaputu içinde su fazla miktarda cam yıkayın ve tüm dumanı çıkarın. Daha sonra, cam etanol ile durulayın ve bir laboratuar cam fırınında kurutun (40-60 °C önerilir).
  2. Tartmak 177,2 mg (0,45 mmol) altın (III) klorür trihidrat (HAuCl4∙ 3H2O) küçük bir cam şişede (10 veya 20 ml temiz cam şişeler, veya tartım kağıdı).
  3. Tartım 87 mg (0,3 mmol) MUS bir cam şişede 20 mL.
  4. MUS 'ı çözmek için 10 mL metanol ekleyin. tam çözünmesini sağlamak için hiçbir katı malzeme görünür olana kadar bir ultrasonik banyoda Sonikat.
    Not: Alternatif olarak, bir ısı tabancası veya sıcak bir banyo (~ 60 °C) kullanarak, çözümü hafifçe ısıtın. Isıtıldığında, oda sıcaklığına geri getirmek için Flask dışında soğuk su çalıştırın.
  5. Metanol çözeltisi için 26 μL (0,15 mmol) OT ekleyin ve liglerini karıştırmak için onu karıştırın.
  6. Tartım 500 mg (13 mmol) sodyum serhydride (NaBH4) ve 250 ml Yuvarlak alt Flask içinde etanol 100 ml ekleyin. Manyetik karıştırma (600-800 rpm) kullanarak şiddetle karıştırın. (NaBH4 , sınıf bağlı olarak, etanol açık bir çözüm oluşturmak için 10 ila 20 dakika sürer.)

3. altın nanopartiküller sentezi

  1. 500 mL yuvarlak alt Flask 100 mL etanol içinde altın tuzu çözülür ve bir karıştırma plakası üzerinde bir manyetik çubuk ile 800 rpm 'de karıştırmaya başlayın. Altın tuzu tamamen çözünür emin olun.
  2. Yuvarlak alt Flask üzerinde bir 100 mL ek huni yerleştirin. İçinde nicel kağıt filtresi ile ek hunisinin üstüne bir huni koyun. NaBH4 etanol içinde çözüldüğünde, çözümü hunideki filtre kağıdıyla ek huniye filtrelemeye başlayın.
  3. Reaksiyon karışımı ligand solüsyonu ekleyin. Altın-tiolat kompleksi oluşumu için 15 dakika bekleyin. Saydam sarı bulanık sarı gelen reaksiyon karışımı renk değişikliği altın-tiolat kompleks oluşumunu gösterir.
  4. Süzülmüş NaBH4 çözüm ilavesi huni dropwise eklemeye başlayın. NaBH4 ilavesi yaklaşık 1 saat sürer, böylece damla aralığı süresini ayarlayın.
  5. NaBH4' ün tam ilavesi yapıldıktan sonra, huni çıkarın. Reaksiyonu bir saat daha karıştırmaya devam et. Reaksiyon sonunda, manyetik karıştırma çubuğunu Flask dışında yerleştirilen bir mıknatıs kullanarak çıkarın.
  6. Flask kapatmak için bir septum kullanın ve reaksiyondan sonra evrimleşecek H2 gaz serbest bırakmak için septum içine bir iğne delmek.
  7. Bir laboratuar buzdolabının içinde reaksiyon karışımı tutun (4 °C) bir gecede nanopartiküller çökeltmek için.

4. sentezi çalışma

  1. Hacmi azaltmak için süpernatant etanol decant.
  2. Kalan çökelme 50 mL Santrifüjü tüplerine aktarın ve 4.000 x g'de 3 dakika santrifüje gidin.
  3. Supernatant decant, yeniden etanol ile nanopartiküller tekrar vortexing tarafından dağıtmak ve tekrar santrifüjler. Bu yıkama sürecini 4X olarak tekrarlayın.
  4. Kalıntı etanol kaldırmak için vakum altında nanopartiküller kuru.
  5. Ücretsiz hidrofilik ligler/moleküllerden nanopartikülleri temizlemek için, 15 mL DI su içinde çökelteleri çözülür ve 30 kDa kesme molekül ağırlığı filtrasyon membranı ile Santrifüjlü tüplere aktarabilirsiniz. Dializ de bu prosedür için imkan sağlar.
  6. Bu tüpler için Santrifüjü 5 dakika 4.000 x g nanopartikül solüsyonu konsantre.
  7. Bu çözüme 15 mL DI su ekleyin ve tekrar konsantre santrifüjün. Bu temizleme işlemini en az 10X olarak tekrarlayın.
    Not: su çözünür kirlenme çıkarılmış bir gösterge sulu atık ajitasyon zaman köpüklenme yokluğunda olduğunu; Sonuçta, kirlerin çoğu kendini ya da ot ile mus devlerinin vardır (Bu malzeme toplayarak ve 1H NMR performans tespit edilebilir).
  8. Santrifüjden sonra, konsantre nanopartiküller 15 mL santrifüj tüpüne aktarılır. Nanopartiküller yönetilebilir bir toz haline getirmek için, ya da aseton gibi bir solvent onları çökeltir veya kalan sulu çözeltisi dondurmak kuru. Dondurulduğunda, nanopartiküller yüzeylere yapışan ve manipüle etmek zor olabilecek gevşek bir toz oluşturmak eğilimindedir.

5. nanopartiküller karakterizasyonu

  1. Saf -lık
    1. Nanopartiküllerin ilişkisiz ligden serbest olup olmadığını kontrol etmek için, 5 mg kuru nanopartiküller D2O 600 μL 'de çözülür ve partiküllerin 1H NMR ölçümünü gerçekleştirin. Eğer liglerin keskin doruklarına sahip değilse, nano opartiküllerin küçük organik moleküllerden serbest olduğu anlamına gelir.
  2. Ligand oranı
    1. Hazırlamak bir 20 mg/mL metanol-d4 iyot çözeltisi. Eklemek 600 bu çözümün μL ~ 5 mg nanopartiküller bir cam şişede, nanopartiküller etch için.
    2. Parafin filmi ile Şişenin kapağını sarın ve 20 dakika boyunca bir ultrasonik banyoda sonikat. çözümü bir NMR tüpüne aktarın ve 32 taramaları ile 1H NMR (400 MHz) spektrumunu kazanın.
  3. Ligand yoğunluğu
    1. Bir TGA pota için 2 ila 8 mg nanopartiküller aktarın. 30 °C ila 900 °C arasında bir sıcaklık aralığı ve N2 gazı altında dakikada 5 °c hız seçin.
  4. Boyut dağılımı
    1. Tem
      1. Hazırlamak 0,1 dı su mg/mL nanopmakale solüsyonu. Hazırlanan çözeltinin 5 μL 'i 400-Mesh karbon destekli bakır ızgaraya bırakın. Kurutana kadar bekle.
      2. Bir TEM tutucusuna ızgarayı aktarın ve mikroskop içine takın. 200 kV 'da işletilen en az 64, 000X büyütme ile 5-10 görüntü kazanın.
        Not: kontrast artırmak Için, 20 Nm objektif bir diyafram eklenebilir.
    2. UV-Vis spektrumları
      1. Hazırlamak a 0,2 mg/ml nanopartikül çözelti içinde dı su.
      2. Bu çözümün gerekli miktarını Quartz küvette yerleştirin ve 200 Nm 'den 700 nm 'ye kadar tarayın.

Sonuçlar

MUS sentezine yönelik reaksiyon adımları Şekil 1' de gösterilir. Her adımın ürün 1H NMR spektrumları Şekil 2' de temsil edilir. İkili MUS sentezi iş akışı: OT amphiphilik altın nano opartiküller Şekil 3' te açıklanmıştır. Sentezi takiben, Nanopartiküllerin işlenme parçacıkları etanol ve dı su ile birkaç kez yıkama oluşuyordu. Nanopartiküller herhangi bir k...

Tartışmalar

Bu protokol ilk olarak MUS ligand sentezi ve ardından, amphiphilik MUS sentezini ve karakterizasyonu: OT altın nano-artiküllerini açıklar. En az tuz içeriğine sahip mus synthesizer, nanopetikler sentezi sırasında ligler arasında stoichiometrik oranın daha iyi güvenilirliğini sağlar, bu da mus 'un tekrarlanabilir sentezi için önemli bir faktördür: bir hedef hidrofobik ile ot nanopartikülleri (Şekil 8). MUS ve OT için ortak bir solvent olarak metanol kullanımı, etanol pa...

Açıklamalar

Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.

Teşekkürler

Z.P.G. ve F.S. Isviçre Ulusal Bilim Vakfı ve özellikle, NCCR ' moleküler Sistem Mühendisliği ' teşekkür ederiz. Z.L. ve F.S. Isviçre Ulusal Bilim Vakfı Division II hibe desteği teşekkür ederiz. Tüm yazarlar verimli tartışmalar için ve el yazması redaksiyon için Quy Ong teşekkür ederiz.

Malzemeler

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

Referanslar

  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).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Kimyasay 149amphiphilik alt n nanopartik llers lfonlu liglersentezkarakterizasyonikili ligand kaplamakendinden monte tek tabakal

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır