Yazarlar, burada sunulan protokolün hazırlanmasının tüm aşamalarında verimli tartışmalar için tüm ACEnano konsorsiyumuna teşekkür eder. Yazarlar ayrıca ACEnano projesi çerçevesinde nº 720952 hibe anlaşması kapsamında Avrupa Birliği Horizon 2020 Programı'ndan (H2020) fon sağlamayı takdir etmektedir.

1. AF4 sistem kurulumu
<ol><li>AF4 kartuşunu monte edin ve af4 sisteminin tüm donanım bileşenlerini ve UV-vis dedektörünü(Malzeme Masası)üretici kılavuzunda verilen talimatları izleyerek bağlayın.</li>
	<li>Üretici kılavuzunda verilen talimatları izleyerek kontrol, veri toplama, işleme ve değerlendirme için gerekli tüm yazılım paketlerini yükleyin.</li>
	<li>AF4 sistemi ile UV-vis dedektörü arasında gerekli tüm sinyal bağlantılarının kurulduğundan emin olun.</li>
	<li>Kurulu AF4-UV-vis bağlantılarının sıkı ve sızıntı olmadan olduğundan emin olun, kurulumu 15 dakika boyunca ultra saf su (UPW) ile yıkayın (uç akış hızı 1 mL⭐dk-1, odak akış hızı 1 mL⭐dk-1ve çapraz akış hızı 1,5 mL min-1). Bunu yapmak için AF4 kontrol yazılımını açın ve açılış sayfasının sağ üst tarafındaki ilgili panellere akış hızlarını girin. Gerekirse ilgili konektörleri (bağlantı parçaları) sıkın ve sızıntı gözlenemeyene kadar prosedürü tekrarlayın. NOT: Tüm ölçümler sırasında dahili sistem basıncı izlenmeli ve 4 ila 12 bar içinde olmalıdır. Basıncın daha yüksek veya daha düşük olması durumunda, geri basınç tüpünün ayarlanması gerekir. Ayrıca, kanal basıncı eğilimi tam ölçüm süresi boyunca sabit olmalıdır. NOT: Bir kanal fırını varsa, tüm AF4 denemeleri boyunca karşılaştırılabilir ölçüm koşulları sağlamak için sıcaklığını 25 °C olarak ayarlayın.</li>
</ol>2. AF4-UV-vis sistem kalifikasyonu ve numune analizi için çözeltilerin ve süspansiyonların hazırlanması
<ol><li>Temizleme çözümü<ol>
<li>1 L UPW'ye 8 g katı sodyum hidroksit (NaOH) ve 2 g sodyum dodecyl sülfat (SDS) ekleyin ve çözeltiyi tamamen çözünene kadar karıştırın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Eluent<ol>
<li>Unu elde etmek için 2 L filtrelenmiş ve gazsız UPW'ye 500 μL filtrelenmiş yüzey aktif madde karışımı ekleyin (%0,025 (v/v), pH yaklaşık 9,4). NOT: Yüzey aktif madde karışımının bileşiklerinin ayrıntılı bir açıklaması Tablo 1'de (ayrıca Malzeme Tablosu) verilmiştir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Toplu kurtarma belirleme için rastgele AuNP boyut standardı<ol>
<li>Vortex 2 dakika boyunca rastgele bir AuNP boyutu standardı (50 mg⭐L-1)ve 12.5 mg⭐L -1 nihai kütle konsantrasyonu elde etmek için UPW ile1:4seyreltin. Elde edilen süspansiyonu homojenize etmek için seyreltmeden sonra 2 dakika daha girdap. DİkKAT: Kimyasallarla, özellikle NaOH peletleriyle çalışırken gerekli ihtiyati tedbirler ve uygun koruyucu ekipman gereklidir. NOT: AF4-UV-vis-deneyleri sırasında düşük partikül arka planları sağlamak için genellikle 0,1 μm membran filtresi (hidrofilik PVDF veya benzeri) kullanarak gerekli tüm çözeltilerin (temizleme çözeltisi hariç) gazdan arındırılması ve filtrelenmeniz önerilir. Bu, özel bir vakum filtrasyon ünitesi veya şırınna filtreleri kullanılarak kurulabilir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. AF4-UV-vis sistem yeterliliği
<ol><li>Sistemi 30 dakika boyunca temizleme çözümüyle yıkamak için 1.4 adımında açıklanan yazılım ayarlarını kullanın (Uç akış hızı 1 mL⭐dk-1, Odak akış hızı 1 mL⭐min-1ve Çapraz akış hızı 1.5 mL⭐dk-1).</li>
	<li>İlgili yılan balığı şişesini değiştirin ve sistemi 20 dakika boyunca UPW ile yıkayın (Uç akış hızı 1 mL⭐dk-1, Odak akış hızı 1 mL⭐dk-1ve Çapraz akış hızı 1,5 mL⭐dk-1).</li>
	<li>İlgili satır içi pompa filtrelerini değiştirin.</li>
	<li>AF4 kartuşunu açın ve AF4 zarını değiştirin. AF4 kartuşunu yeniden bir araya alıp AF4-UV-vis sistemine yeniden bağlayın.</li>
	<li>Temizlenen AF4-UV-vis sistemini, membranı dengelemek ve sistemi stabilize etmek için en az 30 dakika boyunca elüent ile yıkayın (Uç akış hızı 1 mL⭐dk-1, Odak akış hızı 1 mL⭐dk-1ve Çapraz akış hızı 1,5 mL min-1). Olası sızıntıları tekrar denetleyin (bkz. adım 1.4).</li>
	<li>Rasgele bir AuNP boyutu standardı kullanarak kütle kurtarma ve tutma süresinin değişimini belirleyerek AF4-UV-vis sistemini niteleyebilirsiniz.<ol>
<li>Ayırma kuvveti uygulamadan doğrudan enjeksiyon çalışması gerçekleştirin.<ol>
<li>Dosya |'nı açarak yeni bir ölçüm dosyası oluşturma Yeni | AF4 kontrol yazılımında çalıştırın.</li>
			<li>Örnek ve ölçüm açıklamasının yanı sıra çalıştırma sekmesindeki ekleme hacmini ve örnek adını tanımlayın. Ölçüm koşulları Tablo 2'de görüntülenir.</li>
			<li>İkinci sekme FFF yöntemindeki ölçüm parametrelerini Tablo 2'ye göre ayarlayın.</li>
			<li>Ölçümü başlatmak için Çalıştır düğmesini tıklatın.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Ayırma kuvveti (Çapraz akış) uygulamasıyla kesirli bir çalışma gerçekleştirin.<ol>
<li>Tablo 3'tebelirtilen kesir koşullarını kullanarak önceki bölümde açıklandığı gibi kesir yöntemini tanımlayın.</li>
			<li>Ölçümü başlatmak için Çalıştır düğmesini tıklatın.</li>
			<li>Ölçümü dört katına çıkar. NOT: İlk çalıştırma sistemi (yani AF4 zarını) şartlandırmayı amaçlamaktadır ve sistem yeterlilik sonuçlarının nihai değerlendirmesinin dışında kalacaktır. NOT: Dosya |'i açarak oluşturulan tüm çalıştırma dosyalarını kaydetmeniz önerilir AF4 kontrol yazılımına kaydedin. </li>
			<li>Rasgele AuNP boyut standardı için >%80 toplu kurtarma ve tutma süresi <2% varyasyonu elde edilirse AF4-UV-vis-sisteminin nitelikli olduğunu düşünün.</li>
			<li>Enjeksiyon sistemi olarak bir otosampler kullanırken, optimum çalışma koşulları sağlamak için otomatik örnekleyicinin iğne yıkama rezervuar şişesini AF4-UV-vis sisteminden pompalanan çözeltiyle (örneğin, temizleme çözeltisi, UPW veya ilgili elüent) doldurun. Eluent değiştirilirken, genellikle UV-vis-dedektör sinyalini sabit bir seviyede sabit kalana kadar izleyerek AF4 sisteminin yeniden dengelenmesine uyulması önerilir.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. AF4-UV-vis numune analizi
<ol><li>İlgili AuNP süspansiyonunu (20 nm, 40 nm, 80 nm, 100 nm, her 50 mg) girdaplayarak harici boyut kalibrasyonu için tüm AuNP boyut standartlarını hazırlayın. L-1) 2 dakika boyunca ve 12,5 mg⭐L -1 nihai kütle konsantrasyonu elde etmek için UPW ile1:4seyreltin. Elde edilen süspansiyonları homojenize etmek için seyreltmeden sonra 2 dakika daha girdap.</li>
	<li>Bilinmeyen AuNP örneğini, adım 4.1'de açıklanan kalibrasyon standartlarıyla aynı prosedürü uygulayarak analize hazırlayın.</li>
	<li>Tablo 2'degörüntülenen AF4 yöntemini kullanarak tüm AuNP boyut standartlarının doğrudan enjeksiyon ölçümünü gerçekleştirin.<ol>
<li>Bunu yapmak için, ayırma ve örnek parametreleri tanımlamak için uygun konumlarda üreticinin yazılımına Tablo 2'de özetlenen ilgili değerleri girin ve denemeyi başlatmak için Çalıştır düğmesine basın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Harici boyut kalibrasyon işlevini oluşturmak için Tablo 3'te görüntülenen AF4 yöntemini kullanarak her AuNP boyutu standardını ayrı ayrı kesirlendir.<ol>
<li>Tablo 3'te özetlenen ilgili değerleri uygun konumlarda üreticinin yazılımına girin. Kesirleme yöntemi bir odaklama adımı, birkaç elution adımı ve bir durulama adımı ile tanımlanır. Yöntemi ayarladıktan sonra, denemeyi başlatmak için Çalıştır düğmesine basın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tablo 2'degörüntülenen AF4 yöntemini kullanarak bilinmeyen AuNP örneğinin doğrudan enjeksiyon ölçümünü gerçekleştirin.</li>
	<li>Tablo 3'te listelenen AF4 yöntemini yürüterek bilinmeyen AuNP örneğinin kesirlemesini gerçekleştirin.</li>
	<li>Anlamlı ve istatistiksel olarak ilgili sonuçlar elde etmek için aksi belirtilmedikçe Bölüm 3 ve 4'te belirtilen tüm ölçümleri üç taraflı olarak gerçekleştirin.<ol>
<li>Kullanmadan önce 50 mg⭐L-1 AuNP stok süspansiyonlarını 4–8 °C'de saklayın. Seyreltilmiş AuNP süspansiyonlar uygulamadan önce 30 dakika içinde ideal olarak hazırlanır. NOT: Girdap genellikle yeterlidir ve süspansiyonların ultrasonikasyonu gerekli değildir.</li>
		<li>Bilinmeyen AuNP örneğinin saklama süresinin AuNP boyut standartları için elde edilen saklama süreleriyle ilişkilendirilmesini sağlamak için, aynı AF4 yöntemini kullanarak tüm örnekleri ölçün. NOT: Sabit ve geçerli ayırma koşullarını sağlamak için, sistem yeterlilik bölümünde açıklanan kesir adımını (bkz. adım 3.6.2) tanımlanmış sayıda örnek ölçümden (ör. 10 ölçüm) sonra ekleyin/tekrarlayın. Buna ek olarak, kayıt sistemi basıncı ve UV-vis dedektör taban çizgisi stabilitesi. Tam bir AF4-UV-vis çalıştırması boyunca sabit ve sabit kalmalıdırlar. NOT: Genellikle, UV-vis dedektörü (veya varsa Çok Açılı Işık Saçılma (MALS) dedektörü) artan bir gürültü seviyesi gösterdiğinde veya kurtarma, numune tepe şekli veya tekrarlanabilirlik gibi tanımlanmış sistem yeterlilik kriterleri kaçırıldığında (veya AF4-UV-vis-sistemi kapsamlı bir temizleme prosedürüne tabi tutulduğunda) ultrafiltrasyon membranını değiştirin. Burada açıklanan koşullar altında, nitelikli AF4-UV-vis sistemi genellikle aynı membran kullanılarak en az 50 ölçüm için kararlıdır; ancak, tanımlanan kalite kriterlerini karşılayan olası ardışık ölçümlerin sayısı numune, numune matrisi ve elüent bileşimine bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Veri değerlendirmesi
<ol><li>Af4-UV-vis sistem üreticisi tarafından sağlanan veri değerlendirme yazılımını veya üretici kılavuzunda verilen talimatları izleyerek ilgili veri toplama yazılımından gerekli tüm ham verilerin (yani UV-vis tepe alanı) dışa aktarılmasından sonra elektronik tablo analizini kullanarak toplu kurtarma hesaplamasını gerçekleştirin.<ol>
<li>Aşağıdaki denklemi kullanarak kesir ölçümünün (Afraksiyonasyonu)ve doğrudan enjeksiyon ölçümünün(Doğrudan enjeksiyon)ilgili UV-vis tepeleri altındaki alanları karşılaştırarak AuNP kütle geri kazanımını hesaplayın: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61757/61757equ02.jpg"> NOT: Doğrudan enjeksiyon ölçümü sırasında ayırma kuvveti uygulanmaz ve bu nedenle bir analit türünün biriktirme duvarı ile potansiyel etkileşimleri ihmal edilebilir. İlgili bir UV-vis zirvesi altındaki alan, örnekteki başka hiçbir türün ilgili dalga boyunda emilmeyeceği ve/veya i) fraksiyonasyon koşulları altında başka bir tutma zamanında elutes ii) AF4 zarı aracılığıyla çıkarıldığı varsayılarak Bira-Lambert yasası kullanılarak AuNP kütlesi ile doğrudan ilişkilendirilebilir.</li>
		<li>Hem doğrudan ekleme hem de kesirleme çalıştırmasından elde edilen dat.</li>
		<li>Genel Bakış sekmesinde UV-vis dedektör izlemesini seçin.</li>
		<li>Tüm ölçümler için sinyal ve taban çizgisi görünümünde bir İlgi Alanı (YG) ve bir taban çizgisi tanımlayın.</li>
		<li>Insert ile Doğrudan Enjeksiyon Kalibrasyonu takın.</li>
		<li>Doğrudan Enjeksiyon Kalibrasyon Ayarları görünümünde tüm doğrudan enjeksiyon çalıştırmalarını seçin ve bir UV yok olma katsayısı girin. NOT: Hem kalibrasyon hem de fraksiyon ölçümü için aynı UV-vis yok olma katsayısının kullanılması önemlidir.</li>
		<li>Yatırım getirisi içindeki UV-vis sinyal izlemesi altındaki alanı ve girilen konsantrasyondan ve enjeksiyon hacminden hesaplanan enjekte edilen miktarı kullanarak kalibrasyon hattını kurun. Elde edilen kalibrasyon ayrı Doğrudan Enjeksiyon Kalibrasyon İşlevi penceresinde gösterilecektir.</li>
		<li>Kalibrasyon işlevini ilgili kesir ölçümlerine atayın. NOT: Her kalibrasyon boyutu standardı ve bilinmeyen AuNP numunesi için, AuNP'nin boyuta bağlı UV-vis absorbansı nedeniyle ayrı bir kalibrasyon fonksiyonu kurulması gerekir. UV-vis dedektörünün bu dezavantajı, ICP-MS gibi kütleye duyarlı bir dedektör kullanılarak atlatılabilir.</li>
		<li>Nicel Sonuçlar hesaplaması ekleyerek analizleri gerçekleştirin ve sonuçlar sağdaki bir tabloda konsantrasyon ve enjekte edilen miktar değerleri olarak görüntülenir.</li>
	</ol></li>
	<li>Af4 sistem üreticisi tarafından sağlanan veri değerlendirme yazılımını veya gerekli tüm ham verilerin (örneğin, AuNP kalibrasyon standartlarının ilgili UV-vis peak maxima ve ilgili boşluk sürelerinde saklama süreleri) üretici kılavuzunda verilen talimatları izleyerek ilgili veri toplama yazılımından dışa aktarılmasından sonra elektronik tablo analizini kullanarak saklama süresinin varyasyonunu hesaplayın.<ol>
<li>İçe aktarılan tüm ölçümler için ilgili UV izlemelerini görüntülemek üzere Genel Bakış penceresini açın.</li>
		<li>Pik algılama otomatik olarak gerçekleştirilecektir; performansı optimize etmek için sinyal işleme araç kutusundaki tepe algılama parametrelerini ayarlayın. Tüm ölçüm dosyalarını gözden geçirerek ilgili tepe maxima'yı ayıklayın.</li>
		<li>Aşağıdaki denklemi kullanarak tüm ölçümler için göreli standart sapması hesaplayın: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61757/61757equ01.jpg"> Hesaplama, ilgili bir elektronik tablo yazılımı kullanılarak da gerçekleştirilebilir.</li>
	</ol></li>
	<li>Üretici kılavuzunda verilen talimatları izleyerek ilgili veri toplama yazılımından gerekli tüm ham verilerin (UV-vis tepe maksimum analit ve ilgili boşluk süresinde saklama süresi) dışa aktarmasından sonra üretici tarafından sağlanan veri değerlendirme yazılımını veya elektronik tablo analizini kullanarak boyut belirleme gerçekleştirin. Daha önce yapılan DLS ölçümlerinden elde edilen hidrodinamik boyutlarına karşı AuNP boyut standartlarının (20 nm, 40 nm, 80 nm, 100 nm) boşluk süresi düzeltilmiş saklama süreleri (net saklama süreleri, bkz. Tablo 5)çizilerek harici bir boyut kalibrasyon fonksiyonu oluşturulabilir (bkz. Tablo 4). NOT: DLS ölçümleri, karşılaştırılabilir numune özelliklerini sağlamak için ilgili kesir ölçümleriyle aynı gün ideal olarak yapılmalıdır.<ol>
<li>.dat dosyaları içe aktarıldıktan sonra tüm ölçümler Genel Bakış sekmesinde görüntülenir. Kaplama penceresinin altında görüntülenen dedektörler listesinden UV-vis dedektör sinyalini seçin. Her ölçüm için Sinyal ve Taban Çizgisi görünümünde ayarlanabilen bir yatırım getirisi ve taban çizgisi tanımlayın. Gürültülü sinyalleri yumuşatmak için sağdaki Sinyal işleme araç kutusunu kullanın. Parametrelerin sırasıyla sinyaller gibi diğer ölçümlere ayrılmasına izin vermek için İşleme Parametrelerini Diğer Çalıştırmalara Ata işlevini kullanın.</li>
		<li>Ekle sekmesinden Parçacık Boyutu Kalibrasyonu'nun öğesini seçin. </li>
		<li>Sağ üst taraftaki Kalibrasyon referanslarını seç tablosundaki ilgili ölçüme tıklayarak tüm kalibrasyon çalıştırmalarını seçin. Seçilen tüm ölçümler aşağıdaki tabloda görüntülenecektir. Tablo 4'tebelirtilen tüm kalibrasyon ölçümleri için hidrodinamik yarıçapı girin. İşlev Parçacık boyutu kalibrasyonu – fonksiyon penceresinde görüntülenecek ve denklem de gösterilecektir. NOT: Kurulan boyut kalibrasyon fonksiyonunun korelasyon katsayısı (R2)0,990 ≥ olmalıdır.</li>
		<li>Atama için Çalıştırmaları Seç listesindeki ilgili kesirleri seçerek kalibrasyon işlevini bilinmeyen AuNP örneğinin ölçümlerine atayın.</li>
		<li>Ekleme sekmesinde parçacık boyutu dağıtım hesaplaması açarak sonuçları görüntüleyin. Daha önce oluşturulan parçacık boyutu kalibrasyonu, sağ pencere ayarlarındagörüntülenen bilinmeyen AuNP numune ölçümleri için Kalibrasyon olarak listelenir. Hesaplanan boyut, en tepeye etiketlenmiş boyut dağıtım penceresinde gösterilir. Bir örneğin tüm ölçümlerini ortalamak ve sonucu en yüksek maksimum etikette listelemek için Örnek için Ortalama Sinyaller onay kutusunu seçin.</li>
		<li>Ayrıca, Kalibrasyon eğrisini göster onay kutusunu seçerek kalibrasyon çizgisini fraktogramın üzerine çizin. Kümülatif dağılım göster onay kutusu seçilerek bir kümülatif boyut dağılımı kullanılabilir. NOT: Veri değerlendirmesi için üreticinin yazılımını kullanırken, Ekle sekmesinin içindeki Rapor'a tıklayarak oluşturulabilecek tüm sonuçların bir rapora eklenmesi önerilir. Rapor düğmesi belgeye tüm sonuçları, tabloları ve diyagramları ekler. Rapor sekmesinin altında, Rapor kurulumu Belge bölümünde açılarak rapor ayarları değiştirilebilir.</li>
	</ol></li>
</ol>

Bu makalenin tüm yazarları, ürünleri bu protokolde kullanılan Postnova Analytics GmbH çalışanlarıdır.

Bilinmeyen bir AuNP'nin hidrodinamik boyutu, AF4 tarafından 20 nm ila 100 nm arasında iyi tanımlanmış AuNP boyut standartları kullanılarak bir UV-vis dedektörü ile birlikte doğru bir şekilde değerlendirildi. Geliştirilen AF4 yöntemi, ölçülen tutma süresi ile AuNP boyutu arasında doğrusal bir ilişki kurmak için sabit bir çapraz akış profili kullanılarak optimize edildi ve böylece doğrusal regresyon analizinden basit bir boyut belirlemesi sağladı. Özellikle odak noktası, fraksiyonasyon sırasında önemli bir numune kaybı olmadığını gösteren yeterince yüksek geri kazanım oranları elde etmek ve uygulanan yılan balığı ve membran da dahil olmak üzere geliştirilen AF4 yönteminin tüm fraksiyone edilmiş AuNP örnekleriyle iyi eşleşmesiydi.
Yöntem geliştirme, AF4'teki tartışmasız en kritik adımdır ve belirli bir elüasyon süresi penceresinde fraksiyonasyonu iyileştirmek için kanal boyutları, akış parametrelerinin yanı sıra atık su, membran, ara parça yüksekliği ve hatta örnek özellikleri de dahil olmak üzere çeşitli parametrelerin dikkate alınması gerekir. Bu paragrafın amacı, burada tartışılan bilinmeyen AuNP örneğinin boyutunu başarıyla belirlemek için en iyi duruma getirilmiş kritik adımlarda okuyucuya rehberlik etmektir. Genellikle bir AF4 yönteminin nasıl geliştirileceği hakkında daha ayrıntılı bir açıklama için, okuyucu 'ISO/ TS21362:2018 - Nanoteknolojiler - Asimetrik akış ve santrifüj alan akışı fraksiyonasyonu kullanılarak nano nesnelerin analizi'25'inAF4 bölümüne atıfta bulunulmaktadır. Tablo 3'te verilen uygulanan fraksiyonasyon koşullarına daha yakından bakmak , ilk kritik adım AF4 kanalındaki AuNP örneğinin tanıtılması ve gevşemesidir. Bu adım, etkileşimi örneği membran yüzeyine yakın bulmaya ve temelde fraksiyonun başlangıç noktasını tanımlayan AF4 kanalının enjeksiyon portuna yakın dar bir bantta konsantre etmeye zorlayan enjeksiyon akışı, odak akışı ve çapraz akış tarafından yönetilir. Bu adım sırasında, farklı boyutlardaki örnek bileşenlerin AF4 kanalının farklı yüksekliklerinde bulunması ve böylece başarılı bir boyut fraksiyonasyonu için temel oluşturması nedeniyle numunenin yeterli bir şekilde gevşetilmesi zorunludur. Tamamlanmamış numune gevşemesi genellikle boyanmamış (yani rahat olmayan) örnek bileşenlerden kaynaklanan artan bir boşluk tepe alanı ile görülebilir. Bu etki enjeksiyon süresi ve/veya uygulanan çapraz akış hızı artırılarak azaltılabilir. Bununla birlikte, her iki parametre de özellikle AF4 membranına aglomerasyon ve adsorpsiyona eğilimli numuneler için dikkatli optimizasyona ihtiyaç duyar ve farklı parametre ayarları36,37için elde edilen ilgili kurtarma oranları ile izlenebilir. 5 dakikalık uygulanan enjeksiyon süresi ve 1,0 mL⭐dk-1 çapraz akış hızı, tüm AuNP örnekleri için geri kazanım oranlarını >%80 ve neredeyse optimum gevşeme koşullarını gösteren ihmal edilebilir bir boşluk tepe alanını ortaya çıkardı. AuNP örneğinin yeterli gevşemesinin ardından odak akışı durduruldu ve AF4 kanal uzunluğu boyunca ikinci kritik adımı temsil eden ilgili UV-vis dedektörüne numune taşınması başlatıldı. Makul analiz sürelerinde yeterince yüksek fraksiyonasyon gücü sağlamak için, 30-50 dakika boyunca (ilgili fraksiyone AuNP boyut standardına bağlı olarak) 1,0 mL/dk-1 sabit çapraz akış hızı ve ardından 0,5 mL.dk -1 dedektör akış hızında10 dk doğrusal çapraz akış bozunması uygulanmıştır. Tüm AuNP boyut standartlarının ayrımı boyunca sabit bir çapraz akış profili kullanmak, FFF-teorisi22'yitakiben tutma süresi ile AuNP boyutu arasında doğrusal bir ilişki ortaya çıkardı, böylece bilinmeyen AuNP örneğinin basit doğrusal regresyon analizi ile boyut belirlemesini sağladı. Bununla birlikte, sabit bir çapraz akış dışındaki profiller de nanopartiküllerin boyutlandırılması için sömürülmüştür ve sonuçta tutma süresi ile parçacık boyutu38,39arasında doğrusal olmayan bir ilişkiye yol açmaktadır. Ek olarak, AF4'te iyi tanımlanmış boyut standartları kullanılarak boyut belirleme AuNP ile sınırlı değildir, ancak diğer boyutlarda ve element bileşiminde (örneğin, gümüş38, 40 veya silika nanopartiküller41,42)nanopartiküllere de uygulanabilir. Ek olarak, seyreltilmiş numunelerle çalışırken, ICP-MS, AF4 ile birleşebilen ve süspansiyondaki çok çeşitli nanopartiküllerin boyutlandırılması için bu analitik yaklaşımın çok yönlülüğüne katkıda bulunan son derece hassas bir elementel dedektördür.
Yaygın uygulamasına rağmen, AF4'te iyi tanımlanmış boyut standartları kullanılarak dış boyut kalibrasyonu, bilinmeyen numunelerin doğru boyutlandırılması için kullanırken dikkate alınması gereken bazı özelliklere sahiptir. Her şeyden önce, büyük ölçüde ilgili boyut standartlarının ve gerçek numunenin fraksiyonasyonu sırasında karşılaştırılabilir koşulların uygulanmasına dayanır. Burada sunulan durumda, hem AuNP boyut standartlarının hem de bilinmeyen AuNP örneğinin aynı AF4 yönteminin yanı sıra aynı eluent ve aynı membranın bu yaklaşımı oldukça esnek olmayan hale getirmesi zorunludur. Ayrıca, örneğin hafif saçılma (MALS ve DLS) gibi boyuta duyarlı dedektörler olmadan, boyut standartlarını kullanan ilgili bir AF4 yönteminin yeterince iyi çalışıp çalışmadığını belirlemek zordur. Bu, özellikle çok geniş boyutlu dağılımlar sergileyen bilinmeyen örnekler için geçerlidir, burada tüm örnek bileşenlerin normal elution desenini izleyip izlemediği belirsizliğini korur: daha küçük parçacıklardan daha büyük parçacıklara fraksiyonasyon veya daha büyük örnek bileşenlerin sterik-hiperlayer modunda zaten elute olup olmadığı ve böylece potansiyel olarak daha küçük örnek bileşenleri43,44ile birlikte elde edilip edilmediği. Buna ek olarak, FFF-teorisi AF4'ü sadece hidrodinamik boyuttaki farklılıklara dayanarak ayırdığını ve parçacıkların çevreleriyle herhangi bir etkileşimde bulunmadan nokta kütleleri olarak kabul edildiğini vurgulasa da22, gerçeklik parçacık-parçacık ve parçacık-mem ile farklı bir hikaye anlatır beyin etkileşimleri (elektrostatik çekim/itme veya van-der-Waals cazibesi gibi) önemli bir rol oynayabilir ve harici boyut kalibrasyonu45,46aracılığıyla boyut belirlemelerine ölçülebilir bir önyargı getirebilir. Bu nedenle, ilgi çekici parçacığın bileşimine ve yüzey özelliklerine (Zeta potansiyeli) ideal olarak uyan boyut standartlarının kullanılması önerilir40,42 veya, bunlar mevcut değilse, en azından iyi karakterize edilmiş partikül boyutu standartlarını (örneğin, polistiren lateks parçacıklar) kullanın ve özellikle analizinyapılacağıilgili ortamdaki yüzey Zeta potansiyeli açısından ilgi parçacıkları ile karşılaştırılılabilirliklerini dikkatlice değerlendirin.
AF4'ün çok yönlülüğü genellikle en büyük gücü olarak kabul edilir, çünkü bu alandaki diğer yaygın boyutlandırma tekniklerinin çoğunun ötesine geçen bir uygulama aralığı sunar22,48,49. Aynı zamanda, ilişkili muhtemel karmaşıklığı nedeniyle, özellikle DLS, Nanopartikül İzleme Analizi veya tek parçacıklı ICP-MS gibi hızlı ve görünürde kullanımı kolay boyutlandırma tekniklerine karşı en önemli dezavantajı olarak da kabul edilebilir. Bununla birlikte, AF4'ü bu popüler boyutlandırma teknikleri ile perspektife koyarken, tüm tekniklerin artıları ve eksileri olduğu açıktır, ancak hepsi nanopartiküllerin fiziko-kimyasal doğasının daha kapsamlı bir şekilde anlaşılmasına katkıda bulunur ve bu nedenle rekabetçi değil tamamlayıcı olarak kabul edilmelidir.
Burada sunulan standart çalışma prosedürü (SÇP), BILINMEYEN bir AuNP örneğinin süspansiyonda boyutlandırılması için harici boyut kalibrasyonu ile AF4-UV-vis'in mükemmel uygulanabilirliğini vurgular ve sonunda Horizon 2020 projesi ACEnano (bu ILC'nin sonucu gelecekteki bir yayına konu olacaktır) çerçevesinde yürütülen uluslararası bir detaylandırma karşılaştırması (ILC) içinde bilinmeyen bir AuNP örneğinin AF4 analizi için önerilen bir kılavuz olarak uygulanmıştır. Bu nedenle, bu protokol, AF4'ün nanopartikül karakterizasyonu alanındaki umut verici potansiyelinin altını çizen AF4 metodolojileri25,50,51,52'yi doğrulamak ve standartlaştırmak için teşvik edici ve devam eden uluslararası çabalara katkıda bulunur.

Kolloidal altın şeklindeki altın nanopartiküller (AuNP), nanopartiküllerin ne olduğu konusunda bir anlayış olmadan çok önce ve nanopartikül terimi çağdaş, bilimsel kelime hazinesine girmeden çok önce insan kültürünün bir parçasıydı. Nano ölçekli görünümleri hakkında farklı bir bilgi olmadan, askıya alınan AuNP, V-VI yüzyıllar MÖ1'deantik Çin, Arabistan ve Hindistan'da tıbbi ve diğer amaçlar için zaten kullanılmıştır ve ayrıca eski Romalılar, British Museum2'dekiLycurgus Cup sergisinde çömleklerini ünlü bir şekilde lekelemek için yakut kırmızı renklerinden yararlanmışlardı. Batı dünyasında, Orta Çağ'dan Modern Çağ'a kadar yüzyıllar boyunca, askıya alınan AuNP ağırlıklı olarak cam ve emaye (Cassius Moru)3 için renklendirici ajanlar olarak ve ayrıca frengi4başta olmak üzere çeşitli hastalıkları (İçilebilir Altın) tedavi etmek için kullanılmıştır.
Bununla birlikte, tüm bu çalışmalar öncelikle askıya alınmış AuNP uygulamasına odaklanmıştı ve oluşumlarını, doğalarını ve özelliklerini araştırmak için ilk rasyonel yaklaşımı tanıtmak 1857'de Michael Faraday'a bağlıydı5. Faraday, bu AuNP'nin çok dakika boyutlarına sahip olması gerektiğinin zaten farkında olmasına rağmen, boyut dağılımları hakkında açık bilgilereerişilebilen 6,7, sonunda boyut ve diğer AuNP özellikleri arasındaki korelasyonu sağlayan elektron mikroskopisinin geliştirilmesine kadar değildi.
Günümüzde, oldukça kolay ve basit sentezleri, dikkat çekici optik özellikleri (yüzey plazmon rezonansı), iyi kimyasal stabilitesi ve dolayısıyla küçük toksisiteleri ve mevcut boyutlar ve yüzey modifikasyonları açısından yüksek çok yönlülükleri sayesinde, AuNP nanoelektronik8,teşhis9,kanser tedavisi10veya ilaç teslimi11gibi alanlarda yaygın uygulamalar bulmuştur. Açıkçası, bu uygulamalar için, uygulanan AuNP'nin boyut ve boyut dağılımı hakkında kesin bilgi, optimum etkinlik12'yi sağlamak için temel bir ön koşuldur ve bu önemli fiziko-kimyasal parametreyi belirlemek için sağlam ve güvenilir araçlara önemli bir talep vardır. Bugün, aunp'yi süspansiyonda boyutlandırabilen çok sayıda analitik teknik vardır. örneğin, UV-vis Spektroskopisi (UV-vis)13, Dinamik Işık Saçılımı (DLS)14 veya Tek Parçacık Endüktif Olarak Eşleştirilmiş Plazma Kütle Spektrometresi (spICP-MS)15 ile Alan Akış Fraksiyonasyonu (FFF) bu alanda önemli bir oyuncu16,17,18,19,20.
İlk olarak 1966 yılında J. Calvin Giddings21tarafından kavramsallaştırılan FFF, ayırmanın sabit bir faz 22,23olmadan ince, kurdele benzeri bir kanalda gerçekleştiği, elution tabanlı fraksiyonasyon teknikleri bir aileden oluşur. FFF'de ayırma, bir numunenin laminer kanal akışının yönüne dik hareket eden bir dış kuvvet alanıyla etkileşimi ile indüklenen, numunenin genellikle ilgili satır içi dedektörlere doğru aşağı doğru taşındığı yerdir. Bu ilgili FFF teknikleri arasında, ikinci bir akışın (çapraz akış) kuvvet alanı olarak işlev gördüğü Asimetrik Akış Alanı-Akış Fraksiyonasyonu (AF4), en yaygın kullanılan alt tip24 halinegelmiştir. AF4'te, kanal tabanı (biriktirme duvarı), çapraz akışın membrandan geçmesine ve ekstra bir çıkış yoluyla kanaldan ayrılmasına izin verirken numuneyi koruyabilen yarı geçirgen bir ultrafiltrasyon membranı ile donatılmıştır. Bu sayede çapraz akış, numuneyi biriktirme duvarına doğru itebilir ve böylece difüzyon kaynaklı akısına (Brownian hareketi) karşı koyabilir. Alan ve difüzyon kaynaklı akıların ortaya çıkan dengesinde; daha yüksek difüzyon katsayıları sergileyen daha küçük numune bileşenleri kanal merkezine daha yakın hizalanırken, daha düşük difüzyon katsayıları sergileyen daha büyük numune bileşenleri biriktirme duvarına daha yakın bulunur. Kanalın içindeki parabolik akış profili nedeniyle, daha küçük numune bileşenleri bu nedenle kanal akışının daha hızlı laminasında taşınır ve daha büyük numune bileşenlerinden önce elüte edilir. FFF tutma parametresi ve Stokes-Einstein difüzyon katsayısı denklemleri kullanılarak, AF4'teki bir örneğin elüasyon süresi ve sırasıyla elüasyon hacmi doğrudan hidrodinamik boyutuna çevrilebilir22. Burada açıklanan elution davranışı normal elution modunu ifade eder ve genellikle AF4 için yaklaşık 1-500 nm (bazen parçacık özelliklerine ve fraksiyonasyon parametrelerine bağlı olarak 2000 nm'ye kadar) arasında bir parçacık boyutu aralığında geçerlidir, oysa sterik-hiperlayer elution genellikle bu boyuteşiğinin üzerinde gerçekleşir 25.
FFF tarafından ayrıldıktan sonra boyut bilgilerini türetmenin üç yaygın yolu vardır. FFF modüler bir cihaz olduğundan, ek şekil bilgileri elde etmek için Çok Açılı Işık Saçılma (MALS)26 , 27, Dinamik Işık Saçılma (DLS)28,29ve hatta her ikisinin bir kombinasyonuna dayanan boyuta duyarlı ışık saçılma dedektörleri gibi birden fazla dedektörle aşağı akışta birleştirilebilir 30,31. Bununla birlikte, bir örneğin FFF kanalındaki tutma davranışı genellikle iyi tanımlanmış fiziksel kuvvetler tarafından yönetildiği için, boyut, basit bir konsantrasyon dedektörünün (örneğin, bir UV-vis dedektörü)32 , 33.
Üçüncü bir seçenek olarak,burada,UV-vis algılaması ile birlikte AF4 kullanılarak süspansiyonda bilinmeyen bir altın nanopartikül örneğinin boyutlandırılması için 20-100 nm boyut aralığında iyi tanımlanmış AuNP standartları kullanılarak harici boyut kalibrasyonu 34,35 uygulamasını rapor ediyoruz. Bu basit deneysel kurulum, daha sonra burada sunulan protokole dayanarak Avrupa Birliği Horizon 2020 projesi ACEnano çerçevesinde gerçekleştirilen uluslararası bir detay karşılaştırmasına (ILC) mümkün olduğunca çok laboratuvarın katılmasına izin vermek için bilerek seçildi.

<table><tbody><tr><td>0.1 &amp;micro;m Membrane Filters (hydrophilic PVDF)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>Z-FIL-TEF-002</td><td>Used for filtration of aqueous solutions</td></tr><tr><td>0.22 &amp;micro;m PVDF Syringe Filter (d = 33 mm)</td><td>Merck Millipore</td><td>Durapore Millex</td><td>Used for filtration of NovaChem100</td></tr><tr><td>Adjustable Volume Pipettes (1000 &amp;micro;L)</td><td>Eppendorf AG</td><td>Research Plus</td><td>Used to prepare diluted AuNP suspensions</td></tr><tr><td>AF4 cartridge</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>AF2000 MF - AF4 Analytical Channel</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>AF4 Membrane - Regenerated Cellulose (10 kDa MWCO)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>Z-AF4-MEM-612-10KD</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Analytical Balance (0.1 mg precision)</td><td>Sartorius</td><td>ENTRIS124I-1S</td><td>Used to weigh SDS and NaOH pellets for preparation of cleaning solution</td></tr><tr><td>Autosampler</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN5300</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Channel Oven</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN4020</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Crossflow Module</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>AF2000 MF Control Module</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Disposable Pipette Tips (1000 &amp;micro;L)</td><td>Eppendorf AG</td><td>ep T.I.P.S</td><td>Used to prepare diluted AuNP suspensions</td></tr><tr><td>Flasks (e.g. 2 liter volume)</td><td>neoLab</td><td>1-0199</td><td>Used for eluent storage</td></tr><tr><td>Focus Pump</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN1131</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Glass Vials (e.g. 1.5 mL volume)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>VIA-002</td><td>Used for sample storage</td></tr><tr><td>Gold Nanoparticle Size Standards (20 nm, 40 nm, 80 nm, 100 nm)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaCal Gold</td><td>50 mg L-1 each, used to establish the size calibration function</td></tr><tr><td>Magnetic Stirrer</td><td>IKA</td><td>VIBRAX-VXR</td><td>Used to accelerate dissolution of SDS and NaOH pellets in UPW</td></tr><tr><td>Personal Computer (PC)</td><td>Dell Technologies</td><td>/</td><td>Unit to control AF4 runs, record and evaluate collected data, for necessary hardware and software requirements the reader is referred to the Postnova AF2000 manual</td></tr><tr><td>Personal protection gear (gloves, lab coat, glasses etc.)</td><td>/</td><td>/</td><td>In accordance with respective laboratory&amp;rsquo;s safety rules for working with chemicals including engineered nanomaterials</td></tr><tr><td>Screw Top for Glass Vials (e.g. 1.5 mL volume)</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>Z-VIA-09150868</td><td>Used for sample storage</td></tr><tr><td>Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), &amp;ge;99 %, Blotting Grade</td><td>Carl Roth GmbH &amp;amp; Co KG</td><td>2326.1</td><td>Used for the preparation of the cleaning solution</td></tr><tr><td>Sodium Hydroxide (NaOH) Pellets, &amp;ge;98 %, p.a</td><td>Carl Roth GmbH &amp;amp; Co KG</td><td>6771.1</td><td>Used for the preparation of the cleaning solution</td></tr><tr><td>Software Package for Control and Data Acquisition</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaFFF AF2000 Software</td><td>Software for performing Af4 runs and data aquisition, for necessary hardware and software requirements the reader is referred to the Postnova AF2000 manual</td></tr><tr><td>Software Package for Data Evaluation</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaAnalysis Software</td><td>Software for AF4 data evaluation, for necessary hardware and software requirements the reader is referred to the Postnova NovaAnalysis manual</td></tr><tr><td>Software Package for final Data Processing</td><td>OriginLab Corporation</td><td>Origin 2019</td><td>Used for final data processing</td></tr><tr><td>Solvent Degasser</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN7520</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Solvent Selector</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN7310</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Solvent Organizer</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN7140</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Surfactant Mixture</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>NovaChem100</td><td>Mixture of different surfactants and salts used for eluent preparation</td></tr><tr><td>Tip Pump</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN1130</td><td>Component of the AF2000 MF - MultiFlow FFF setup, which is described as AF4-system in the manuscript</td></tr><tr><td>Unknown AuNP sample</td><td>BBI Solutions</td><td>EM.GC60</td><td>60 nm AuNP sample used for size determination via size calibration function</td></tr><tr><td>UV-vis Detector</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>PN3211</td><td>UV-vis detector For downstream coupling with the AF4 system</td></tr><tr><td>Vacuum Filtration Unit</td><td>Postnova Analytics GmbH</td><td>Eluent Filtration System</td><td>Used to ensure low particle backgrounds and removal of dissolved air in the used eluents to ensure optimum AF4 fractionation conditions</td></tr><tr><td>Vortex</td><td>IKA</td><td>Vortex Genie 2</td><td>Used for homogenization of diluted AuNP suspensions</td></tr><tr><td>Water Purification System</td><td>Merck Millipore</td><td>Milli-Q Integral 5</td><td>Used to generate ultrapure water (UPW, 18.2 M&amp;Omega;cm resistivity) for preparation of cleaning solution, eluents and dilution of AuNP suspensions</td></tr></tbody></table>

asymmetrical flow field-flow fractionation for sizing of gold nanoparticles in suspension

Parçacık boyutu, nanopartikül kavramı ile ilişkili tartışmasız en önemli fiziko-kimyasal parametredir. Nanopartiküllerin boyut ve boyut dağılımı hakkında kesin bilgi, çeşitli uygulamalar için son derece önemlidir. Boyut aralığı, nanopartikül dozunun en "aktif" bileşenini tanımladığı için de önemlidir.
Asimetrik Akış Alanı-Akış Fraksiyonasyonu (AF4), süspansiyondaki parçacıkların yaklaşık 1–1000 nm boyut aralığında boyutlandırılması için güçlü bir tekniktir. Bir AF4 deneyinden boyut bilgisi elde etmenin birkaç yolu vardır. AF4'ü Çok Açılı Işık Saçılma veya Dinamik Işık Saçılma ilkelerine dayanan boyuta duyarlı dedektörlerle çevrimiçi olarak bağlamanın yanı sıra, iyi kurulmuş bir teorik yaklaşım (FFF teorisi) kullanarak veya iyi tanımlanmış parçacık boyutu standartlarının (harici boyut kalibrasyonu) tutma süreleriyle karşılaştırarak bir numunenin boyutunu tutma süresiyle ilişkilendirme imkanı da vardır.
Burada, bilinmeyen bir altın nanopartikül örneğinin AF4 tarafından boyutlandırılması için standart bir işletim prosedürünün (SÇP) geliştirilmesini ve şirket içinde doğrulanmasını ve 20-100 nm boyut aralığında altın nanopartikül standartlarına sahip harici boyut kalibrasyonu kullanılarak UV-vis tespiti ile birleştiğinde açıklanmaktadır. Bu prosedür, numune hazırlama, AF4 enstrüman kurulumu ve kalifikasyonu, AF4 yöntemi geliştirme ve bilinmeyen altın nanopartikül örneğinin fraksiyonasyonu ve elde edilen sonuçların yerleşik dış boyut kalibrasyonu ile korelasyonu dahil olmak üzere geliştirilen iş akışının ayrıntılı bir açıklamasını sağlar. Burada açıklanan SÇP, süspansiyondaki nanopartikül örneklerinin boyutlandırılması için AF4'ün mükemmel sağlamlığını ve güvenilirliğini vurgulayan bir detaylandırma karşılaştırma çalışması çerçevesinde başarıyla doğrulandı.

İlk olarak, AuNP boyut standartları AF4 ile kesirlendi ve 532 nm dalga boyunda (AuNP'nin yüzey plazmon rezonansı) AuNP'nin emiciliğini ölçen UV-vis ile tespit edildi. Elde edilen fraktogramların yer paylaşımı Şekil 1'desunulmuştur. Her AuNP'nin triplikat ölçümlerinden elde edilen ilgili UV-vis tepe maksimumunda tutma süreleri Tablo 5'telistelenmiştir. Tüm saklama sürelerinin göreli standart sapması, artan boyutla azalan ölçüm farkı ile % 1,1'in altındaydı. Genel olarak, mükemmel bir tekrarlanabilirlik elde edildi. Elution süresi ve hidrodinamik boyutun doğrusal bir ilişkisi ile sonuçlanan sabit bir ayırma kuvveti uygulandı. Dış boyut kalibrasyon hattı, belirtilen hidrodinamik yarıçapın, düzeltilen boş işleme süresine (net tutma süresi) karşı çizilmesiyle kurulmuştur. Doğrusal regresyon analizi, a = -3.373 nm ± 1.716 nm ve eğim b = 1.209 nm⭐dk-1 ± 0.055 nm min-1ile doğrusal kalibrasyon fonksiyonu ile sonuçlandı. Elution'ın doğrusal davranışı 0.9958'in kare korelasyon katsayısı R2 ile doğrulandı. İlgili kalibrasyon fonksiyonu Şekil 2'degörsel olarak görüntülenir.
İkinci bölümde bilinmeyen AuNP örneğinin analizi ele alındı. Protokol bölümünde(bölüm 4.2)açıklanan prosedüre göre numunenin üç aliquots hazırlandı. Üç aliquot'un her biri, AuNP boyut standartları için de uygulanan aynı AF4 fraksiyonasyon yöntemi kullanılarak üç taraflı olarak araştırılmıştır. Bilinmeyen AuNP örneğinin elde edilen dokuz AF4-UV-vis fraktogramının tümü Şekil 3'te sunulmuştur ve ilgili değerlendirmeleri Tablo 6'daözetlenmiştir. İlgili saklama sürelerinin göreli standart sapması önemli ölçüde düşüktü ve% 0.1 ile% 0.5 arasında değişiyordu. AuNP boyut standartlarının kesirlenmesinden elde edilen parçacık boyutu kalibrasyon fonksiyonu kullanılarak ve UV-vis tepe maksimumda bilinmeyen AuNP örneğinin elde edilen tutma süreleriyle ilişkilendirilerek, 29,4 nm ± 0,2 nm'lik genel ortalama bir hidrodinamik yarıçap hesaplanabilir. Ayrıca, AuNP örneğinin önemli bir aglomera veya çözünmesi veya parçacıkların membran yüzeyine önemli ölçüde adsorpsiyonu olmadığını gösteren% 83.1 ±% 1.2'lik makul bir kütle geri kazanımı elde edildi. Şekil 4, elde edilen parçacık boyutu dağılımını, uygulanan AF4 yönteminin mükemmel sağlamlığını vurgulayan ortalama dokuz UV-vis sinyal izinin tümüyle görüntüler.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig01.jpg"> Şekil 1: Normalleştirilmiş sinyal yoğunlukları ve uygulanan sabit çapraz akış hızı (siyah çizgi) ile dört ayrı AuNP boyut kalibrasyon standardının triplikat analizinden elde edilen AF4-UV-vis fraktogramlar. Boşluk zirvesi yaklaşık 5,9 dk'da gri renkle <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig01large.jpg" target="_blank">vurgulanır.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig02.jpg"> Şekil 2: DLS ölçümlerinin ilgili standart sapmalarından (Tablo 4) elde edilen hata çubukları ve elde edilen AF4 saklama sürelerindeki farklılıklar (Tablo 5) dahil olmak üzere, belirtilen hidrodinamik yarıçapı her bir AuNP boyut kalibrasyon standardının tutma süresine göre çizildikten sonra elde edilen harici boyut kalibrasyon fonksiyonu. Doğrusal regresyon analizinden y = a + bx, = -3.373 nm ± 1.716 nm ve b = 1.209 nm·dk-1 ± 0.055 nm·dk-1 şeklinde standart hatalar içeren doğrusal kalibrasyon fonksiyonu hesaplanmıştır. Doğrusal bir ilişkiyi gösteren R2 = 0.9958 ile kare korelasyon katsayısı belirlendi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig03.jpg"> Şekil 3: Bilinmeyen AuNP'yi gösteren üç aliquot'un üç taraflı ölçümlerinin AF4-UV-vis fraktogramları. Ölçüm süresi boyunca uygulanan sabit çapraz akış hızı siyah bir çizgi olarak gösterilmiştir. Yaklaşık 5,9 dakikadaki boşluk zirvesi gri renkle vurgulanır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig03large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61757/61757fig04.jpg"> Şekil 4: Bilinmeyen AuNP örneğinin elde edilen ortalama partikül boyutu dağılımının (kırmızı) ve uygulanan doğrusal kalibrasyon işlevinin (noktalı çizgi) yer paylaşımı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61757/61757fig04large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="2">Bileşen</td>
			<td>CAS-Hayır</td>
			<td>Ağırlık (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Su</td>
			<td>7732-18-5</td>
			<td>88.8</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">9-Oktandesnoik asit (Z)-, bileşik ile 2,2',2''-nitrilotris[etanol](1:1)</td>
			<td>2717-15-9</td>
			<td>3.8</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Sodyum karbonat</td>
			<td>497-19-8</td>
			<td>2.7</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Alkoller, C12-14-sekonder, etoksilatlı</td>
			<td>84133-50-6</td>
			<td>1.8</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Tetrasosyum EDTA</td>
			<td>64-02-8</td>
			<td>1.4</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Polietilen glikol</td>
			<td>25322-68-3</td>
			<td>0.9</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Sodyum oleat</td>
			<td>143-19-1</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Sodyum bikarbonat</td>
			<td>144-55-8</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: Eluent hazırlamak için kullanılan yüzey aktif madde karışımının bileşenlerinin listesi (ayrıca bkz. Malzeme Tablosu).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>AF4-UV-vis parametreleri</td>
			<td>Birim</td>
			<td>Değer</td>
		</tr>
<tr>
<td>Aralayıcı kalınlığı</td>
			<td>Μm</td>
			<td>350</td>
		</tr>
<tr>
<td>Dedektör akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Çapraz akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0 (8 dakika sabit)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Odak akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>Gecikme süresi / stabilizasyon süresi</td>
			<td>Dk</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>Enjeksiyon akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Geçiş zamanı</td>
			<td>Dk</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>Enjeksiyon süresi</td>
			<td>Dk</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Elution adımı</td>
			<td>Dk</td>
			<td>8</td>
		</tr>
<tr>
<td>Durulama adım süresi</td>
			<td>Dk</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Adım akış hızını durula</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Enjeksiyon hacmi</td>
			<td>μL</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Numune konsantrasyonu</td>
			<td>mg L-1
</td>
			<td>12.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Membran tipi</td>
			<td></td>
			<td>Rejenere selüloz</td>
		</tr>
<tr>
<td>Membran moleküler ağırlık kesme</td>
			<td>Kartal</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Eluent</td>
			<td></td>
			<td>%0,025 (v/v) yüzey aktif madde karışımı</td>
		</tr>
<tr>
<td>UV-vis dalga boyu</td>
			<td>Nm</td>
			<td>532</td>
		</tr>
<tr>
<td>UV-vis hassasiyeti</td>
			<td>-</td>
			<td>0.001</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 2: Bir ayırma kuvveti uygulamadan doğrudan enjeksiyon çalışmasını gerçekleştirmek için AF4-UV-vis fraksiyonasyon yöntemi parametrelerinin özeti.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>AF4-UV-vis parametreleri</td>
			<td>Birim</td>
			<td>Değer</td>
		</tr>
<tr>
<td>Aralayıcı kalınlığı</td>
			<td>Μm</td>
			<td>350</td>
		</tr>
<tr>
<td>Dedektör akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Çapraz akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>1 (60 dk sabit, 10 dk doğrusal)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Odak akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>1.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Gecikme süresi / stabilizasyon süresi</td>
			<td>Dk</td>
			<td>2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Enjeksiyon akış hızı</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0.2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Geçiş zamanı</td>
			<td>Dk</td>
			<td>0.2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Enjeksiyon süresi</td>
			<td>Dk</td>
			<td>5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Elution adımı</td>
			<td>Dk</td>
			<td>70 (60 dk sabit, 10 dk doğrusal)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Durulama adımı</td>
			<td>Dk</td>
			<td>9</td>
		</tr>
<tr>
<td>Adım akış hızını durula</td>
			<td>mL min-1
</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Enjeksiyon hacmi</td>
			<td>μL</td>
			<td>50</td>
		</tr>
<tr>
<td>Numune konsantrasyonu</td>
			<td>mg L-1
</td>
			<td>12.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Membran tipi</td>
			<td></td>
			<td>Rejenere selüloz</td>
		</tr>
<tr>
<td>Membran moleküler ağırlık kesme</td>
			<td>Kartal</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Eluent</td>
			<td></td>
			<td>%0,025 (v/v) yüzey aktif madde karışımı</td>
		</tr>
<tr>
<td>UV-vis dalga boyu</td>
			<td>Nm</td>
			<td>532</td>
		</tr>
<tr>
<td>UV-vis hassasiyeti</td>
			<td>-</td>
			<td>0.001</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 3: Kesirleme çalışmasını ayırma kuvveti olarak çapraz akış uygulamasıyla gerçekleştirmek için AF4-UV-vis fraksiyonasyon yöntemi parametrelerinin özeti.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Kalibrasyon standardı</td>
			<td>Kapatma aracısı</td>
			<td>Ortalama Boyut (TEM) (nm)</td>
			<td>CV (ortalama boyut TEM) (%)</td>
			<td>Zeta potansiyeli (mV)</td>
			<td>SD (zeta potansiyeli) (mV)</td>
			<td>Hidrodinamik Yarıçap (DLS) (nm)</td>
			<td>SD (hidrodinamik yarıçap) (nm)</td>
			<td>Pdı</td>
			<td>SD (PDI)</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 20 nm</td>
			<td>Sitrat</td>
			<td>20.1</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-48.9</td>
			<td>1.5</td>
			<td>10.95</td>
			<td>0.12</td>
			<td>0.082</td>
			<td>0.009</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 40 nm</td>
			<td>Sitrat</td>
			<td>40.8</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-30.4</td>
			<td>1.0</td>
			<td>20.30</td>
			<td>0.13</td>
			<td>0.127</td>
			<td>0.006</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 80 nm</td>
			<td>Sitrat</td>
			<td>79.2</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-51.5</td>
			<td>1.3</td>
			<td>38.85</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.138</td>
			<td>0.013</td>
		</tr>
<tr>
<td>AuNP 100 nm</td>
			<td>Sitrat</td>
			<td>102.2</td>
			<td>≤ 8</td>
			<td>-50.9</td>
			<td>0.9</td>
			<td>52.30</td>
			<td>0.37</td>
			<td>0.078</td>
			<td>0.009</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 4: Kapaklama maddesi, TEM ortalama boyutu, yerel süspansiyonda belirlenen Zeta potansiyeli ve sıvıda belirlenen DLS hidrodinamik yarıçapı ve polidispersite indeksi (PDI) dahil olmak üzere uygulanan AuNP kalibrasyon standartlarının fiziko-kimyasal parametrelerinin özeti.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Kalibrasyon standardı</td>
			<td>Çalıştırmak</td>
			<td>En yüksek maksimumda saklama süresi (min)</td>
			<td>En yüksek (min) net saklama süresi</td>
			<td>Ortalama net saklama süresi (min)</td>
			<td>SD (%) (net saklama süresi)</td>
			<td>SD (min) (net saklama süresi)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 20 nm</td>
			<td>1</td>
			<td>17.368</td>
			<td>11.468</td>
			<td rowspan="3">11.56</td>
			<td rowspan="3">1.02</td>
			<td rowspan="3">0.12</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>17.409</td>
			<td>11.509</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>17.589</td>
			<td>11.689</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 40 nm</td>
			<td>1</td>
			<td>25.316</td>
			<td>19.416</td>
			<td rowspan="3">19.49</td>
			<td rowspan="3">0.68</td>
			<td rowspan="3">0.13</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>25.32</td>
			<td>19.42</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>25.548</td>
			<td>19.648</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 80 nm</td>
			<td>1</td>
			<td>42.095</td>
			<td>36.195</td>
			<td rowspan="3">36.29</td>
			<td rowspan="3">0.23</td>
			<td rowspan="3">0.08</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>42.219</td>
			<td>36.319</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>42.257</td>
			<td>36.357</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">AuNP 100 nm</td>
			<td>1</td>
			<td>50.975</td>
			<td>45.075</td>
			<td rowspan="3">45.06</td>
			<td rowspan="3">0.07</td>
			<td rowspan="3">0.03</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>50.924</td>
			<td>45.024</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>50.986</td>
			<td>45.086</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 5: AuNP kalibrasyon standartlarının, Tablo 3'teaçıklanan yöntem kullanılarak ilgili AF4-UV-vis fraktogramlardan elde edilen ilgili UV-Vis zirvesindeki tutma süreleri maksimum.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Aliquote</td>
			<td>Çalıştırmak</td>
			<td>Saklama süresi en yüksek (min)</td>
			<td>En yüksek maksimumda ortalama saklama süresi (min)</td>
			<td>En yüksek (min) net saklama süresi</td>
			<td>SD (%) saklama süresi</td>
			<td>Hidrodinamik yarıçap (nm)</td>
			<td>Kurtarma (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">1</td>
			<td>1</td>
			<td>32.689</td>
			<td rowspan="3">32.70</td>
			<td>26.789</td>
			<td rowspan="3">0.07</td>
			<td rowspan="3">29.03</td>
			<td rowspan="3">85.34</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>32.687</td>
			<td>26.787</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>32.719</td>
			<td>26.819</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">2</td>
			<td>1</td>
			<td>32.989</td>
			<td rowspan="3">33.08</td>
			<td>27.089</td>
			<td rowspan="3">0.37</td>
			<td rowspan="3">29.49</td>
			<td rowspan="3">81.73</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>33.073</td>
			<td>27.173</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>33.187</td>
			<td>27.287</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">3</td>
			<td>1</td>
			<td>33.053</td>
			<td rowspan="3">33.14</td>
			<td>27.153</td>
			<td rowspan="3">0.49</td>
			<td rowspan="3">29.56</td>
			<td rowspan="3">82.14</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>33.071</td>
			<td>27.171</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>33.291</td>
			<td>27.391</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 6: İlgili UV-Vis tepe maksimumundaki tutma sürelerinin özeti, dış boyut kalibrasyonundan hesaplanan hidrodinamik yarıçap (Şekil 2) ve AF4-UV-vis analizinden elde edilen bilinmeyen AuNP örneğinin geri kazanım oranı.

Watch this Scientific Journal Video about Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation for Sizing of Gold Nanoparticles in Suspension at JoVE.com

Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation for Sizing of Gold Nanoparticles in Suspension

Bu protokol, bilinmeyen bir altın nanopartikül örneğinin boyutunun belirlenmesi için UV-vis algılaması ile birlikte Asimetrik Akış Alanı Akış Fraksiyonu'nun kullanımını açıklar.

Süspansiyonda Altın Nanopartiküllerin Boyutlandırılması için Asimetrik Akış Alanı-Akış Fraksiyonasyonu

Particle size is arguably the most important physico-chemical parameter associated with the notion of a nanoparticle. Precise knowledge of the size and ...

asymmetrical-flow-field-flow-fractionation-for-sizing-gold

Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.1K Görüntüleme.  Postnova Analytics GmbH. Bu protokol, bilinmeyen bir altın nanopartikül örneğinin boyutunun belirlenmesi için UV-vis algılaması ile birlikte Asimetrik Akış Alanı Akış Fraksiyonu'nun kullanımını açıklar.

Video: Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation for Sizing of Gold Nanoparticles in Suspension

Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we present the fabrication protocol for a multilayered SAW acoustic counterflow device. The device is fabricated starting from a lithium niobate (LN) substrate onto which two interdigital transducers (IDTs) and appropriate markers are patterned. A polydimethylsiloxane (PDMS) channel cast on an SU8 master mold is finally bonded on the patterned substrate. Following the fabrication procedure, we show the techniques that allow the characterization and operation of the acoustic counterflow device in order to pump fluids through the PDMS channel grid. We finally present the procedure to visualize liquid flow in the channels. The protocol is used to show on-chip fluid pumping under different flow regimes such as laminar flow and more complicated dynamics characterized by vortices and particle accumulation domains.

In this video we first describe fabrication and operation procedures of a surface acoustic wave (SAW) acoustic counterflow device. We then demonstrate an experimental setup that allows for both qualitative flow visualization and quantitative analysis of complex flows within the SAW pumping device.

Yüzey-akustik dalga odaklı Akustik-ters akışlı Mikroakiskan Fabrikasyon, İşletme ve Akış Görselleştirme

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we ...

Mühendislik

Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed assembly1-3, drug delivery4, improved hydrocarbon recovery5-7, and flowable electrodes for energy storage8. Suspensions containing fluorescent colloids and non-adsorbing polymers are appealing model systems, as the ratio of the polymer radius of gyration to the particle radius&#160;and concentration of polymer control the range and strength of the interparticle attraction, respectively. By tuning the polymer properties and the volume fraction of the colloids, colloid fluids, fluids of clusters, gels, crystals, and glasses can be obtained9.&#160;Confocal microscopy, a variant of fluorescence microscopy, allows an optically transparent and fluorescent sample to be imaged with high spatial and temporal resolution in three dimensions. In this technique, a small pinhole or slit blocks the emitted fluorescent light from regions of the sample that are outside the focal volume of the microscope optical system. As a result, only a thin section of the sample in the focal plane is imaged. This technique is particularly well suited to probe the structure and dynamics in dense colloidal suspensions at the single-particle scale: the particles are large enough to be resolved using visible light and diffuse slowly enough to be captured at typical scan speeds of commercial confocal systems10. Improvements in scan speeds and analysis algorithms have also enabled quantitative confocal imaging of flowing suspensions11-16,37.&#160;In this paper, we demonstrate confocal microscopy experiments to probe the confined phase behavior and flow properties of colloid-polymer mixtures. We first prepare colloid-polymer mixtures that are density- and refractive-index matched. Next, we report a standard protocol for imaging quiescent dense colloid-polymer mixtures under varying confinement in thin wedge-shaped cells. Finally, we demonstrate a protocol for imaging colloid-polymer mixtures during microchannel flow.

Confocal microscopy is used to image quiescent and flowing colloid-polymer mixtures, which are studied as model systems for attractive suspensions. Image analysis algorithms are used to calculate structural and dynamic metrics for the colloidal particles that measure changes due to geometric confinement.

Kuşatılmış Quiescent ve akan Koloidno polimer Karışımlarının Eşodaklı Görüntüleme

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed ...

Kimya

Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the first, synthesis of ultra-small copper nanoclusters is described. The second example provides their utility for investigating time resolved kinetics of chemical reactions by analyzing gold nanoparticle formation using in situ X-ray absorption spectroscopy. The final example demonstrates continuous flow catalysis of reactions inside millifluidic channel coated with nanostructured catalyst.

Millifluidic devices are utilized for controlled synthesis of nanomaterials, time-resolved analysis of reaction mechanisms and continuous flow catalysis.

Kimyasal Sentez ve Zaman-çözülmesi Mekanistiksel Çalışmaları Millifluidics

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the ...

Biyomühendislik

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

Tarama Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanılarak Sıvı Nano-ölçekli Nesnelerin dinamik Süreçlerinin İncelenmesi

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

The Diffusion of Passive Tracers in Laminar Shear Flow

A simple method to experimentally observe and measure the dispersion of a passive tracer in a laminar fluid flow is described. The method consists of first injecting fluorescent dye directly into a pipe filled with distilled water and allowing it to diffuse across the cross-section of the pipe to obtain a uniformly distributed initial condition. Following this period, the laminar flow is activated with a programmable syringe pump to observe the competition of advection and diffusion of the tracer through the pipe. Asymmetries in the tracer distribution are studied and correlations between the pipe cross-section and the shape of the distribution is shown: thin channels (aspect ratio &#60;&#60; 1) produce tracers arriving with sharp fronts and tapering tails (front-loaded distributions), while thick channels (aspect ratio ~1) present the opposite behavior (back-loaded distributions). The experimental procedure is applied to capillary tubes of various geometries and is particularly relevant to microfluidic applications by dynamical similarity.

A protocol for the study of the diffusion of passive tracers in laminar pressure-driven flow is presented. The procedure is applicable to various capillary pipe geometries.

Laminer kesme akışı pasif izleyiciler Difüzyon

A simple method to experimentally observe and measure the dispersion of a passive tracer in a laminar fluid flow is described. The method consists of ...

Microfluidic Buffer Exchange for Interference-free Micro/Nanoparticle Cell Engineering

Engineering cells with active-ingredient-loaded micro/nanoparticles (NPs) is becoming an increasingly popular method to enhance native therapeutic properties, enable bio imaging and control cell phenotype. A critical yet inadequately addressed issue is the significant number of particles that remain unbound after cell labeling which cannot be readily removed by conventional centrifugation. This leads to an increase in bio imaging background noise and can impart transformative effects onto neighboring non-target cells. In this protocol, we present an inertial microfluidics-based buffer exchange strategy termed as Dean Flow Fractionation (DFF) to efficiently separate labeled cells from free NPs in a high throughput manner. The developed spiral microdevice facilitates continuous collection (&#62;90% cell recovery) of purified cells (THP-1 and MSCs) suspended in new buffer solution, while achieving &#62;95% depletion of unbound fluorescent dye or dye-loaded NPs (silica or PLGA). This single-step, size-based cell purification strategy enables high cell processing throughput (106 cells/min) and is highly useful for large-volume cell purification of micro/nanoparticle engineered cells to achieve interference-free clinical application.

This protocol describes the use of an inertial microfluidics-based buffer exchange strategy to purify micro/nanoparticle engineered cells with efficient depletion of unbound particles.

Parazit Mikro / Nanoparçacık Hücre Mühendisliği mikroakışkan Tampon Değişim

Engineering cells with active-ingredient-loaded micro/nanoparticles (NPs) is becoming an increasingly popular method to enhance native therapeutic ...

Nanoparticle Tracking Analysis of Gold Nanoparticles in Aqueous Media through an Inter-Laboratory Comparison

In the field of nanotechnology, analytical characterization plays a vital role in understanding the behavior and toxicity of nanomaterials (NMs). Characterization needs to be thorough and the technique chosen should be well-suited to the property to be determined, the material being analyzed and the medium in which it is present. Furthermore, the instrument operation and methodology need to be well-developed and clearly understood by the user to avoid data collection errors. Any discrepancies in the applied method or procedure can lead to differences and poor reproducibility of obtained data. This paper aims to clarify the method to measure the hydrodynamic diameter of gold nanoparticles by means of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA). This study was carried out as an inter-laboratory comparison (ILC) amongst seven different laboratories to validate the standard operating procedure&#8217;s performance and reproducibility. The results obtained from this ILC study reveal the importance and benefits of detailed standard operating procedures (SOPs), best practice updates, user knowledge, and measurement automation.

The protocol described here aims to measure the hydrodynamic diameter of spherical nanoparticles, more specifically gold nanoparticles, in aqueous media by means of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA). The latter involves tracking the movement of particles due to Brownian motion and implementing the Stokes-Einstein equation to obtain the hydrodynamic diameter.

Laboratuvarlar Arası Karşılaştırma yoluyla Sulu Medyada Altın Nanopartiküllerin Nanopartikül Takip Analizi

In the field of nanotechnology, analytical characterization plays a vital role in understanding the behavior and toxicity of nanomaterials (NMs). ...

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.

Altın Nanopartikül Sentezi

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

Optimization of Flow Cytometric Sorting Parameters for High-Throughput Isolation and Purification of Small Extracellular Vesicles

Small extracellular vesicles (sEV) can be released from all cell types and carry protein, DNA, and RNA. Signaling molecules serve as indicators of the physiological and pathological state of a cell. However, there is no standard method for sEV isolation, which prevents downstream biomarker identification and drug intervention studies. In this article, we provide a detailed protocol for the isolation and purification of 50-200 nm sEV by a flow cell sorter. For this, a 50 &#181;m nozzle and 80 psi sheath fluid pressure were selected to obtain a good sorting rate and stable side stream. Standard sized polystyrene microspheres were used to locate populations of 100, 200, and 300 nm particles. With additional optimization of the voltage, gain, and forward scatter (FSC) triggering threshold, the sEV signal could be separated from the background noise. These optimizations provide a panel of critical sort settings that enables one to obtain a representative population of sEV using FSC vs. side scatter (SSC) only. The flow cytometry-based isolation method not only allows for high-throughput analysis but also allows for synchronous classification or proteome analysis of sEV based on the biomarker expression, opening numerous downstream research applications.

This protocol provides a rapid and size-specific isolation method for small extracellular vesicles by optimizing the size of the air spray nozzle, sheath fluid pressure, sample flow pressure, voltage, gain, and triggering threshold parameters.

Yüksek verimli izolasyon ve küçük hücre dışı veziküllerin saflaştırılması için akış sitometrik sıralama parametrelerinin optimizasyonu

Small extracellular vesicles (sEV) can be released from all cell types and carry protein, DNA, and RNA. Signaling molecules serve as indicators of the ...

Biyokimya

Tangential Flow Ultrafiltration: A  &ldquo;Green&rdquo; Method for the Size Selection and Concentration of Colloidal Silver Nanoparticles

Nowadays, AgNPs are extensively used in the manufacture of consumer products,1 water disinfectants,2 therapeutics,1, 3 and biomedical devices4 due to their powerful antimicrobial properties.3-6 These nanoparticle applications are strongly influenced by the AgNP size and aggregation state. Many challenges exist in the controlled fabrication7 and size-based isolation4,8 of unfunctionalized, homogenous AgNPs that are free from chemically aggressive capping/stabilizing agents or organic solvents.7-13 Limitations emerge from the toxicity of reagents, high costs or reduced efficiency of the AgNP synthesis or isolation methods (e.g., centrifugation, size-dependent solubility, size-exclusion chromatography, etc.).10,14-18 To overcome this, we recently showed that TFU permits greater control over the size, concentration and aggregation state of Creighton AgNPs (300 ml of 15.3 &mu;g ml-1 down to 10 ml of 198.7 &mu;g ml-1) than conventional methods of isolation such as ultracentrifugation.19
TFU is a recirculation method commonly used for the weight-based isolation of proteins, viruses and cells.20,21 Briefly, the liquid sample is passed through a series of hollow fiber membranes with pore size ranging from 1,000 kD to 10 kD. Smaller suspended or dissolved constituents in the sample will pass through the porous barrier together with the solvent (filtrate), while the larger constituents are retained (retentate). TFU may be considered a "green" method as it neither damages the sample nor requires additional solvent to eliminate toxic excess reagents and byproducts. Furthermore, TFU may be applied to a large variety of nanoparticles as both hydrophobic and hydrophilic filters are available.
The two main objectives of this study were: 1) to illustrate the experimental aspects of the TFU approach through an invited video experience and 2) to demonstrate the feasibility of the TFU method for larger volumes of colloidal nanoparticles and smaller volumes of retentate. First, unfuctionalized AgNPs (4 L, 15.2 &mu;g ml-1) were synthesized using the well-established Creighton method22,23 by the reduction of AgNO3 with NaBH4. AgNP polydispersity was then minimized via a 3-step TFU using a 50-nm filter (460 cm2) to remove AgNPs and AgNP-aggregates larger than 50 nm, followed by two 100-kD (200 cm2 and 20 cm2) filters to concentrate the AgNPs. Representative samples were characterized using transmission electron microscopy, UV-Vis absorption spectrophotometry, Raman spectroscopy, and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. The final retentate consisted of highly concentrated (4 ml, 8,539.9 &mu;g ml-1) yet lowly aggregated and homogeneous AgNPs of 1-20 nm in diameter. This corresponds to a silver concentration yield of about 62%.

Tangential flow ultrafiltration (TFU) is a recirculation method used for the weight-based separation of biosamples. TFU was adapted to size-select (1-20 nm diameter) and highly concentrate a large volume of polydisperse silver nanoparticles (4 L of 15.2 &mu;g ml-1 down to 4 ml of 8,539.9 &mu;g ml-1) with minimal aggregation.

Teğet Akış Ultrafiltrasyon: Kolloidal Gümüş Nanopartiküllerin Boyutu Seçme ve Konsantrasyon için &quot;Yeşil&quot; Yöntemi

Nowadays, AgNPs are extensively used in the manufacture of consumer products,1 water disinfectants,2 therapeutics,1, 3 and biomedical devices4 due to ...