Name: production of metal nanoparticles by pulsed laser-ablation in liquids: a tool for studying the antibacterial properties of nanoparticles
Uploaded: 2017-06-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles at JoVE.com

이 연구는 국립 과학 재단 (NSF 어워드 DB에 CMMI-0922946, DB 및 S.O&#39;M.에 CMMI-1300920, S.O.M., DB 및 EAK에 CMMI-1531789) 및 EAK와 S.O&#39;M에게 Busch Biomedical Research Grant 부여.

1. 나노초 레이저 집중 및 Fluence 측정 <ol><li> 50 ML 유리 비커 안에 자기 교반 막대와 다공성 절제 단계를 배치하여 절제 장치를 조립. 참고 : 절삭 단계는 직경 0.65cm의 구멍 10 개와 직경 1cm의 구멍 5 개가있는 3.81cm 직경의 1.6mm 두께의 스테인리스 강 플랫폼과 그림 1 에 나와 있는 패턴으로 뚫린 직경 0.50cm의 구멍으로 구성됩니다. 이 구?...

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	<li>Amendola, V., Meneghetti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+controls+the+composition+and+the+structure+of+nanomaterials+generated+by+laser+ablation+in+liquid+solution?.">What controls the composition and the structure of nanomaterials generated by laser ablation in liquid solution?.</a> Phys Chem Chem Phys. 15 (9), 3027-3046 (2013).</li><li>Anastas, P., Eghbali, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Green+chemistry:+principles+and+practice.">Green chemistry: principles and practice.</a> Chem Soc Rev. 39 (1), 301-312 (2010).</li><li>Mafune, F., Kohno, J. 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Photoejection of Electrons and Fragmentation.</a> J Phys Chem B. 102 (17), 3123-3128 (1998).</li><li>Yamada, K., Tokumoto, Y., Nagata, T., Mafune, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+laser-induced+size-reduction+of+gold+nanoparticles+as+studied+by+nanosecond+transient+absorption+spectroscopy.">Mechanism of laser-induced size-reduction of gold nanoparticles as studied by nanosecond transient absorption spectroscopy.</a> J Phys Chem B. 110 (24), 11751-11756 (2006).</li><li>Pecora, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Light+Scattering+Measurement+of+Nanometer+Particles+in+Liquids.">Dynamic Light Scattering Measurement of Nanometer Particles in Liquids.</a> J. Nanoparticle Res. 2 (2), 123-131 (2000).</li><li>Pyrz, W. D., Buttrey, D. 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NP의 재현성있는 항균 효과는 비슷한 크기와 농도의 NP를 지속적으로 생산해야한다. 따라서 플루 언스 (fluence), 파장 및 펄스 지속 시간 등의 레이저 매개 변수를 표준화하는 것이 중요합니다. 동적 광 산란은 NP 크기를 추정하기위한 쉽고 신속한 방법이지만, 크기 분포의 정확한 정량화는 TEM에 의한 직접 측정이 필요합니다. 각 레이저 빔은 모드 프로파일 및 발산 측면에서 뚜렷한 특성을 가지므로 ...

Nanoparticles (NPs)는 일반적으로 길이가 100nm 미만인 하나 이상의 치수를 갖는 입자로 정의됩니다. 전통적인 화학적 NP 합성 방법은 전형적으로 보로 하이드 라이드 및 히드라진과 같은 유해한 환원제를 필요로합니다. 대조적으로, 액체 매질 (액체의 펄스 레이저 절삭 - PLAL)에 잠긴 고체 금속 표적의 레이저 절삭은 녹색 화학 원리 1,2의 모든 12 개를 충족시키는 NP 합성을위한 환경 친화적 인 경로를 제공합니다. PLAL에서, 잠긴 금속 표적은 반복 된 레이저 펄스에 의해 조사된다. 레이저가 타겟을 제거하면, 원자 클러스터 및 증기의 조밀 한 기둥이 NP가 신속하게 합체되는 액체 매질로 방출된다. PLAL에 의해 생성 된 NP는 수성 매질에 미세하게 분산되고, NP의 크기, 다 분산도 및 조성은 수성 제거 액체 및 레이저 파를 변화시킴으로써 용이하게 제어 될 수있다ameters 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 . 나노 입자 특성은 플루 언스, 파장 및 펄스 지속 시간 (참고 자료 7 에서 검토 됨)을 비롯한 많은 레이저 매개 변수를 조정하여 조정할 수 있습니다. 레이저 플루 언스는 펄스 에너지를 타겟 표면상의 레이저 스폿의 면적으로 나눈 값으로 계산됩니다. NP의 크기와 다분 산성에 미치는 fluence의 정확한 효과는 다소 논란의 여지가있다. 일반적으로 &#39;긴&#39;및 &#39;매우 짧은&#39;펄스 레이저 시스템의 경우 크기가 음수 및 양수로 각각 8 , 9 , 10 , 11 을 발생하는 낮은 및 높은 플루 언스 영역이 있음이 나타났습니다. NP 크기 분포동적 광산란 및 투과 전자 현미경 (TEM)과 같은 기술을 사용하여 경험적으로 측정 할 수 있습니다. 레이저 파장의 선택은 NP가 형성되는 물리적 메커니즘에 영향을 줄 수 있습니다. 더 짧은 (자외선) 파장에서 고 에너지 광자는 원자 간 결합을 파괴 할 수 있습니다 12 . 이 광 절삭 메커니즘은 하향식 NP 합성의 한 예이며, 이는 침지 액체 12 , 13 , 14 에서 급냉시 더 큰 다 분산 샘플을 생성하는 경향이있는 초소형 물질 조각을 방출하기 때문입니다. 대조적으로, 근적외선 제거 (λ = 1,064 nm)는 플라즈마 제거에 의해 지배되는 상향식 합성 메커니즘을 산출합니다 12 . 목표물에 의한 레이저 흡수는 전자와 충돌 해 전자를 자유롭게 만듭니다. C로물질이 이온화되어 플라즈마를 점화시킨다. 주변 액체는 플라즈마를 가두어주고 안정성을 높이며 흡수를 더욱 증가시킵니다 12 . 팽창하는 플라즈마가 구속 액체에 의해 급냉됨에 따라, NP는 다양한 기하학적 형상 4 , 12 , 15로 응축된다. 레이저 펄스 지속 시간의 선택은 NP 형성 과정에 더 영향을 줄 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 긴 펄스 레이저는 펄스 지속 시간이 수 피코 초보다 크며 모든 밀리, 마이크로, 나노 및 일부 피코 초 펄스 레이저를 포함합니다. 이 펄스 폭 영역에서, 레이저 펄스 지속 시간은 전자 - 포논 평형 시간보다 길며, 전형적으로 수 피코 초 4 , 16 , 17 , 18 , 19. 이것은 열 이온 방출, 기화, 비등 및 용융과 같은 열적 메커니즘에 의해 주변 절제 매질로의 에너지 누출 및 NP의 형성을 초래한다. NP의 항균 활성은 입자 크기 21 , 22 , 23 , 24 에 크게 영향을받습니다. 크기 감소 및 단 분산을 향상시키기 위해, NP는 NP의 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 부근의 파장을 갖는 레이저를 사용하여 두 번째로 조사 될 수있다. 입사 된 레이저 복사는 SPR의 여기를 통해 NP에 흡수됩니다. NP의 분열은 열 증발 25 , 26 또는 쿨롱 폭발 27 , 28 을 통해 발생할 수 있습니다. photoexcitation은 t를 발생시킵니다.그는 NP의 융점보다 높은 온도로 입자의 외부 층을 흘린다. 폴리 비닐 피 롤리 돈 (PVP)이나 나트륨 도데 실 설페이트 (SDS)와 같은 제제를 용액에 첨가하면 방사선 조사 후 효과를 크게 향상시킬 수 있다는 것이 밝혀졌습니다 5 . 다양한 용질의 첨가의 영향은 여러 보고서 1 , 4 , 6에 기술되어 있다. PLAL에 의한 NP 특성 조작의 용이성은 새로운 NP 기반 항균제를 개발하는 새로운 방법을 제공합니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="851">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Nanosecond Nd:YAG laser</td>
			<td style="width:184px;">Ekspla</td>
			<td style="width:119px;">NL303</td>
			<td style="width:279px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Motorized xy scanning stage</td>
			<td style="width:184px;">Standa</td>
			<td style="width:119px;">8MTF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">UV-VIS spectrophotometer</td>
			<td style="width:184px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">Cary 60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Dynamic light scattering unit</td>
			<td style="width:184px;">Malvern</td>
			<td style="width:119px;">Zetasizer ZS 90</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Microbalance</td>
			<td style="width:184px;">Maktek</td>
			<td style="width:119px;">TM 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Transmission electron microscope</td>
			<td style="width:184px;">Zeiss</td>
			<td style="width:119px;">EM 902</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Silver foil target</td>
			<td style="width:184px;">Alfa Aesar</td>
			<td align="right" style="width:119px;">12127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">250 mm focal length lens</td>
			<td style="width:184px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:119px;">69-624</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Copper TEM grids</td>
			<td style="width:184px;">Pacific Grid-Tech</td>
			<td style="width:119px;">Cu-400LD</td>
			<td>Lacey/thin film coated grid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">E. coli MG1655</td>
			<td style="width:184px;">ATCC</td>
			<td align="right" style="width:119px;">47076</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Bacto-tryptone</td>
			<td style="width:184px;">BD Biosciences</td>
			<td align="right" style="width:119px;">211705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Yeast extract</td>
			<td style="width:184px;">BD Biosciences</td>
			<td align="right" style="width:119px;">212750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Sodium chloride</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">BP3581</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Bacto-agar</td>
			<td style="width:184px;">BD Biosciences</td>
			<td align="right" style="width:119px;">214010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Sodium dodecyl sulfate</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td>BP166-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Polyvinylpyrrolidone</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">BP431-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Stainless steel disc (for ablation stage)</td>
			<td style="width:184px;">Metal Remnants, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>1.5 inch diameter, 16 gauge</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Beaker</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">02-540G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Magnetic stir bar</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">14-513-57</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Magnetic stir plate</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">11-100-49SH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Laser energy and power meter</td>
			<td style="width:184px;">Coherent</td>
			<td style="width:119px;">1098579</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Carbon tape</td>
			<td style="width:184px;">Shinto Chemitron Co. Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">STR Tape</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Sonicating water bath</td>
			<td style="width:184px;">Branson</td>
			<td align="right" style="width:119px;">1510</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Air compressor</td>
			<td style="width:184px;">GMC</td>
			<td style="width:119px;">Syclone 3010</td>
			<td>For drying ablation target</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">75 mm focal length lens</td>
			<td style="width:184px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:119px;">34-096</td>
			<td>Focusing lens for post-irradiation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Quartz cuvette</td>
			<td style="width:184px;">Precision Cells Inc</td>
			<td style="width:119px;">21UV40</td>
			<td>50 mm light path (for post-irradiation)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Kanamycin</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td>BP906-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:269px;">Light microscope</td>
			<td style="width:184px;">Nikon</td>
			<td style="width:119px;">50i</td>
			<td style="width:279px;">This microscope is used to focus the laser on the ablation stage. This particular model is no longer available, but any light microscope with a 4X objective will work.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">CCD camera</td>
			<td style="width:184px;">AmScope</td>
			<td style="width:119px;">MT5000-CCD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Micrometer slide</td>
			<td style="width:184px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:119px;">2280-70</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production of metal nanoparticles by pulsed laser-ablation in liquids: a tool for studying the antibacterial properties of nanoparticles

다제 내성 세균의 출현은 전 세계적으로 임상 적으로 우려되고 있으며, 일부 사람들은 &#39;항생제 전 처치&#39;시대로의 복귀를 예상하고 있습니다. 새로운 소분자 항균제를 확인하려는 노력 외에도, 항균 특성으로 인해 의료 기기, 상처 드레싱 및 소비자 패키징 용 코팅제로 금속 나노 입자를 사용하는 데 큰 관심이있었습니다. 나노 입자 합성에 사용할 수있는 다양한 방법은 항균 효과에 영향을 줄 수있는 광범위한 화학적 및 물리적 특성을 나타냅니다. 이 원고는 나노 입자를 만들기위한 액체의 펄스 레이저 절제 (PLAL) 방법을 설명합니다. 이 접근법은 조사 후 방법과 계면 활성제 또는 체적 제외 물의 첨가를 사용하여 나노 입자 크기, 조성 및 안정성을 미세 조정할 수있게합니다. 입자 크기와 조성을 조절함으로써, 금속 nanopa의 물리적 및 화학적 특성의 넓은 범위항균 효과에 기여할 수있는 항생제가 개발 될 수 있으므로 항균제 개발을위한 새로운 길을 열 수 있습니다.

실버 타겟을 사용하여 위에서 설명한 레이저 매개 변수와 절제 액에서 60 mM SDS를 사용하면은 NP가 SPR에서 특징적인 UV-VIS 흡광도로 생성됩니다 ( 그림 2A ). TEM과 DLS 측정은 조사 후 약 25 nm의 평균 NP 직경을 나타냅니다 ( 그림 2B ). 30 분 동안은 표적을 제거하면 일반적으로 200 μg / mL의 NP 농도가 산출됩니다. 은 NPs의 항균 독성을 평...

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Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

구리 및은과 같은 금속의 항균 특성은 수세기 동안 인정되어왔다. 이 프로토콜은 액체의 펄스 레이저 절제 (pulsed laser ablation)를 기술하며,이 나노 입자의 특성을 미세 조정하여 항균 효과를 최적화 할 수있는 금속 나노 입자를 합성하는 방법입니다.

액체에서의 펄스 레이저 어블 레이션에 의한 금속 나노 입자의 제조 : 나노 입자의 항균성 연구를위한 도구

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...

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Bioengineering

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