Name: synthesis and characterization of amphiphilic gold nanoparticles
Uploaded: 2019-07-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles at JoVE.com

Z.P.G. ו-F.S. מודים הקרן הלאומית למדעים השוויצרי, במיוחד, NCCR ' הנדסת מערכות מולקולרית. Z.L. ו F.S. מודים לתמיכה של מלגת המדע הלאומי השוויצרי הקרן השנייה. כל הסופרים מודים לקיי אונג לדיונים פוריים ולהגהת כתב היד.

1. סינתזה של 11-mercapto-1-undecane, (MUS)
הערה: ניתן להשתמש בפרוטוקול זה בכל קנה מידה רצוי. כאן, מתואר בקנה מידה של 10 גר'.
<ol><li>נתרן undec-10-אנסולולייט
	<ol>
<li>הוסף 11-bromo-1-undecene (25 מ"ל, 111.975 ממול), נתרן סולפיט (28.75 g, 227.92 ממול), ו בנזיל ברומיד (10 מ"ג) לתערובת של 200 mL של מתנול (MeOH) ו-450 mL של המים המיו?...

<ol>
	<li>Verma, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+properties+on+nanoparticle-cell+interactions.">Effect of surface properties on nanoparticle-cell interactions.</a> Small. 6 (1), 12-21 (2010).</li><li>Yeh, Y. -. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticles:+preparation,+properties,+and+applications+in+bionanotechnology.">Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology.</a> Nanoscale. 4 (6), 1871-1880 (2012).</li><li>Mirza, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+drug+delivery+system+of+gold+nanorods+with+doxorubicin+and+study+of+drug+release+by+single+molecule+spectroscopy.">A novel drug delivery system of gold nanorods with doxorubicin and study of drug release by single molecule spectroscopy.</a> Journal of Drug Targeting. 23 (1), 52-58 (2015).</li><li>Mirza, A. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+characterization+of+doxorubicin+functionalized+PSS+coated+gold+nanorod.">Fabrication and characterization of doxorubicin functionalized PSS coated gold nanorod.</a> Arabian Journal of Chemistry. , (2014).</li><li>Nel, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+biophysicochemical+interactions+at+the+nano-bio+interface.">Understanding biophysicochemical interactions at the nano-bio interface.</a> Nature Materials. 8 (7), 543-557 (2009).</li><li>Yeo, E. L. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+Corona+around+Gold+Nanorods+as+a+Drug+Carrier+for+Multimodal+Cancer+Therapy.">Protein Corona around Gold Nanorods as a Drug Carrier for Multimodal Cancer Therapy.</a> ACS Biomaterials Science and Engineering. 3 (6), 1039-1050 (2017).</li><li>Lin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+membranes+open+&amp;#34;doors&amp;#34;+for+cationic+nanoparticles/+biomolecules:+Insights+into+uptake+kinetics.">Cell membranes open &amp;#34;doors&amp;#34; for cationic nanoparticles/ biomolecules: Insights into uptake kinetics.</a> ACS Nano. 7 (12), 10799-10808 (2013).</li><li>Saha, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+Macrophage+Recognition+through+the+Interplay+of+Nanoparticle+Surface+Functionality+and+Protein+Corona.">Regulation of Macrophage Recognition through the Interplay of Nanoparticle Surface Functionality and Protein Corona.</a> ACS Nano. 10 (4), 4421-4430 (2016).</li><li>Moyano, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+corona-free+nanoparticles+with+tunable+hydrophobicity.">Fabrication of corona-free nanoparticles with tunable hydrophobicity.</a> ACS Nano. 8 (7), 6748-6755 (2014).</li><li>Pengo, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticles+with+patterned+surface+monolayers+for+nanomedicine:+current+perspectives.">Gold nanoparticles with patterned surface monolayers for nanomedicine: current perspectives.</a> European Biophysics Journal. 46 (8), 749-771 (2017).</li><li>Kuna, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+nanometre-scale+structure+on+interfacial+energy.">The effect of nanometre-scale structure on interfacial energy.</a> Nature Materials. 8 (10), 837-842 (2009).</li><li>Verma, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-structure-regulated+cell-membrane+penetration+by+monolayer-protected+nanoparticles.">Surface-structure-regulated cell-membrane penetration by monolayer-protected nanoparticles.</a> Nature Materials. 7 (7), 588-595 (2008).</li><li>Van Lehn, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+tail+protrusions+mediate+the+insertion+of+nanoparticles+into+model+cell+membranes.">Lipid tail protrusions mediate the insertion of nanoparticles into model cell membranes.</a> Nature Communications. 5, 4482-4493 (2014).</li><li>Cagno, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Broad-spectrum+non-toxic+antiviral+nanoparticles+with+a+virucidal+inhibition+mechanism.">Broad-spectrum non-toxic antiviral nanoparticles with a virucidal inhibition mechanism.</a> Nature Materials. 17 (2), 195-203 (2018).</li><li>Uzun, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-soluble+amphiphilic+gold+nanoparticles+with+structured+ligand+shells.">Water-soluble amphiphilic gold nanoparticles with structured ligand shells.</a> Chemical Communications. 2 (2), 196-198 (2008).</li><li>Huang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+stability+of+self-assembled+monolayer-coated+gold+nanoparticles:+The+effects+of+surface+compositional+and+structural+heterogeneity.">Colloidal stability of self-assembled monolayer-coated gold nanoparticles: The effects of surface compositional and structural heterogeneity.</a> Langmuir. 29 (37), 11560-11566 (2013).</li><li>Carney, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+method+to+quantify+nanoparticle+interaction+with+lipid+bilayers.">Electrical method to quantify nanoparticle interaction with lipid bilayers.</a> ACS Nano. 7 (2), 932-942 (2013).</li><li>Van Lehn, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+particle+diameter+and+surface+composition+on+the+spontaneous+fusion+of+monolayer-protected+gold+nanoparticles+with+lipid+bilayers.">Effect of particle diameter and surface composition on the spontaneous fusion of monolayer-protected gold nanoparticles with lipid bilayers.</a> Nano Letters. 13 (9), 4060-4067 (2013).</li><li>Huang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+surface+compositional+and+structural+heterogeneity+on+nanoparticle-protein+interactions:+Different+protein+configurations.">Effects of surface compositional and structural heterogeneity on nanoparticle-protein interactions: Different protein configurations.</a> ACS Nano. 8 (6), 5402-5412 (2014).</li><li>Van Lehn, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+energy+change+for+insertion+of+charged,+monolayer-protected+nanoparticles+into+lipid+bilayers.">Free energy change for insertion of charged, monolayer-protected nanoparticles into lipid bilayers.</a> Soft Matter. 10 (4), 648-658 (2014).</li><li>Ong, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Ligand+Shell+for+Mixed-Ligand+Coated+Gold+Nanoparticles.">Characterization of Ligand Shell for Mixed-Ligand Coated Gold Nanoparticles.</a> Accounts of Chemical Research. 50 (8), 1911-1919 (2017).</li><li>Marbella, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NMR+techniques+for+noble+metal+nanoparticles.">NMR techniques for noble metal nanoparticles.</a> Chemistry of Materials. 27 (8), 2721-2739 (2015).</li><li>Templeton, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactivity+of+Monolayer-Protected+Gold+Cluster+Molecules+Steric+Effects.">Reactivity of Monolayer-Protected Gold Cluster Molecules Steric Effects.</a> Journal of American Chemical Society. 120 (8), 1906-1911 (1998).</li><li>Harkness, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+structural+mass+spectrometry+strategy+for+the+relative+quantitation+of+ligands+on+mixed+monolayer-protected+gold+nanoparticles.">A structural mass spectrometry strategy for the relative quantitation of ligands on mixed monolayer-protected gold nanoparticles.</a> Analytical Chemistry. 82 (22), 9268-9274 (2010).</li></ol>

פרוטוקול זה מתאר תחילה את הסינתזה של MUS ליגונים ולאחר מכן, סינתזה ואפיון של מטוס ממוס: OT חלקיקי זהב. סינתזה MUS עם תוכן מלח מינימלי מאפשר אמינות טובה יותר של היחס stoichiometric בין הליחים במהלך סינתזה הננו-חלקיק, שהוא גורם מפתח לסינתזה ה, של MUS: OT חלקיקים עם הידרופובי היעד תוכן (איור 8)...

ליגונים פגז של חלקיקי זהב ניתן לתכנן להציג מספר תכונות שונות, כי ניתן להחיל על אתגרים כתובת ביודינין1,2,3,4. רב-תכליתיות כזו מאפשרת את השליטה של האינטראקציות הבינמולקולריות בין חלקיקים ו biomolecules5,6,7. Hydrophobicity ואת החיוב לשחק תפקיד מכריע, כמו גם פרמטרים אחרים משטח המשפיעים כיצד חלקיקים אינטראקציה עם biomolecules5,8,9. כדי לכוונן את מאפייני השטח של חלקיקים, את הבחירה של מולקולות thiolate העושים את ליגו פגז מציע מספר עצום של אפשרויות, על פי המאפיינים המבוקש. לדוגמה, תערובת של ליגנד מולקולות עם הידרופובי והידרופיפילית (למשל, טעונה) קבוצות הקצה משמשות לעתים קרובות כדי לייצר חלקיקי חלקיקים10,11.
דוגמה אחת בולטת של סוג זה של חלקיקי חלקיקים מוגן על ידי תערובת של OT ו-mus (להלן הנקרא MUS: OT חלקיקים) כי הוכח להחזיק נכסים רלוונטיים רבים12,13,14. ראשית, עם הרכב ליגולי פגז של 66% MUS (להלן 66:34 MUS: OT), את היציבות הקולאידית של חלקיקים הוא גבוה, להגיע עד 33% במשקל במים מוהים, כמו גם מלוחים באגירה פוספט (1x, 4 מ"מ פוספט, 150 מ"מ הנאל)15. יתר על כן, חלקיקים אלה לא מזרז את ערכי ה-pH נמוך יחסית: למשל, ב-pH 2.3 עם ריכוזי מלח של 1 M הנאל15, חלקיקים אלה נשארים יציבים באופן מעשי במשך חודשים. היחס הסטואיכמטרי בין שתי המולקולות על התרמיל חשוב משום שהוא מכתיב את היציבות הקולאידית בפתרונות עם כוח יוניים גבוה16.
חלקיקים אלה הוכחו לחצות את קרום התא מבלי לקבל את זה, דרך האנרגיה עצמאית מסלול1,12. המיזוג הספונטני בין החלקיקים האלה לבין השומנים הללו מהווה את התפוצתם דרך ממברנות התאים17. המנגנון מאחורי האינטראקציה הזאת הוא מיניטיזציה של מגע בין שטח שטח נגיש הידרופובי ומולקולות מים על היתוך עם bilayers השומנים18. לעומת חלקיקי כל-MUS (חלקיקים שיש רק את ה-mus ליגנד על המעטפת שלהם), ההידרופוטטי גבוה יותר ב-mus מעורב: ot חלקיקים (למשל, ב 66:34 mus: ot הרכב) מגדיל את הטווח של קוטר הליבה כי יכול הפתיל עם השומנים . בילאיירס18 ארגוני הרכבה עצמית שונים של הליפס והפגז מתקרבים למצבי קשירה נפרדים של 66:34 MUS: OT חלקיקים עם חלבונים שונים, כגון אלבומין ו אוביקוויב, בהשוואה לחלקיקים כל-MUS19. לאחרונה, זה דווח כי 66:34 MUS: OT חלקיקים יכולים להיות מנוצל כסוכן הספקטרום רחב ויראלי כי בלתי הפיך הורס את וירוסים בגלל איגודים אלקטרוסטטית רב-שכבתי של ליגניות וזיווגים לא מקומיים של OT ליגנדס לקפיסיד חלבונים14. בכל המקרים האלה, זה נמצא כי התוכן הידרופובי, כמו גם גודל הליבה של חלקיקים, קובע כיצד האינטראקציות ביו-ננו מתקיימים. אלה תכונות מגוונות של MUS: OT חלקיקים התבקשו מחקרים רבים סימולציה המחשב שמטרתו להבהיר את המנגנונים המהצמדת את האינטראקציות בין MUS: OT חלקיקים ומבנים ביולוגיים שונים כגון bilayers השומנים20.
הכנת מיוז: מוגנים Au חלקיקים מהווה כמה אתגרים. ראשית, הליגאות (MUS) וההידרופובי (מארה) מimmiscible. כך, את הסיסות של חלקיקי חלקיקים והליידיים צריך להילקח בחשבון לאורך כל הסינתזה, כמו גם במהלך האפיון. בנוסף, הטוהר של מולקולות מקומיים-במיוחד, התוכן של מלחים אורגניים בחומר ההתחלתי-משפיע על האיכות, התוכסות, כמו גם את היציבות קצר ולטווח ארוך של חלקיקי חלקיקים.
כאן, סינתזה מפורטת ואפיון של מחלקה זו של חלקיקי זהב אמפיפילי מוגנים על ידי תערובת של MUS ו-OT מתוארים. פרוטוקול לסינתזה של ה-MUS הטעונה שלילית ומדווח על מנת להבטיח את הטוהר, ומכאן, את השגות הננו-חלקיק תזות שונות. לאחר מכן, ההליך להפקת חלקיקים אלה, מבוסס על סינתזה משותף בשלב אחד, ואחריו טיהור יסודי, מדווח בפרוטרוט. שיטות אפיון הכרחי שונים21, כגון TEM, UV-VIS, tga, ו nmr, שולבו כדי להשיג את כל הפרמטרים הדרושים עבור כל ניסויים ביולוגיים נוספים.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>11-bromo-1-undecene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>467642-25 ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Sulfite</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S0505-250 g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzyltriethyl-ammonium bromide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>147125-25 g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH1135-2.5 LP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DI water</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>ZRXQ003WW</td>
			<td>Deionized water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 L round bottom flask</td>
			<td>DURAN</td>
			<td>24 170 56</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl ether</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1.00930 EMD Millipore</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring bar</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Z329207,</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dow Corning High Vacuum Grease</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Z273554 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filtering flask</td>
			<td>DURAN</td>
			<td>20 201 63</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filtering Buchner Funnel</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>11707335</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol &#62;99.8%, ACS, Reagent</td>
			<td>VWR</td>
			<td>2081.321DP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deuterium dioxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>151882 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thioacetic acid 96%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T30805 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon black</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>05105-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Celite</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D3877 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td>Filtration medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condenser</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Z531154</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid, ACS reagent 37%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>320331 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide, BioXtra, pellets (anhydrous)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S8045 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>525-0155P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL round bottom flask</td>
			<td>DURAN</td>
			<td>24 170 37</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL round bottom flask</td>
			<td>DURAN</td>
			<td>24 170 46</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid, fACS reagent 70%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>438073 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold(III) chloride trihydrate &#62;99.9% trace metal basis</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>520918 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-octanethiol &#62;98.5%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>471836 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Borohydride purum p.a.&#62;96%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>71320 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Separatory funnel</td>
			<td>SIgma Aldrich</td>
			<td>Z330655 SIGMA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Funnel</td>
			<td>DURAN</td>
			<td>21 351 46</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2V folded filtering papers</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1202-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon filters</td>
			<td>Merck</td>
			<td>UFC903024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine, ACS reagent, &#62;99.8%, solid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>207772 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mm NMR-Tubes, Type 5HP (high precision)</td>
			<td>Armar</td>
			<td>32210.503</td>
			<td>Length 178 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol-d4 99.8 atom%D</td>
			<td>Armar</td>
			<td>16400.2035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TGA crucible</td>
			<td>Thepro</td>
			<td>9095-9270.45</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>400 mesh carbon supported copper grid</td>
			<td>Electron Microscopy Science</td>
			<td>CF400-Cu</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>quartz cuvette</td>
			<td>Hellma Analytics</td>
			<td>100-1-40</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and characterization of amphiphilic gold nanoparticles

חלקיקי זהב מכוסים בתערובת של 1-octanethiol (OT) ו -11-mercapto-1-החומצה sulfonic (MUS) נחקרו בהרחבה בגלל האינטראקציות שלהם עם ממברנות התא, bilayers השומנים, ווירוסים. ההידרופיפילית מאפשר לחלקיקים האלה להיות יציבים בפתרונות מימית והשילוב עם ליגולי הידרופובי יוצר חלקיק אמפיפילי שניתן לטעון עם תרופות הידרופוביות, הפתיל עם קרום השומנים והתנגדות לא ספציפית ספיחה חלבונים. רבים ממאפיינים אלה תלויים ננו-חלקיק גודל והרכב של ליגו המעטפת. לפיכך, חיוני להיות בעלי שיטה סינתטית ושיטות אפיון אמינות המאפשרות קביעת הנכסים הננו-חלקיק והרכב התרמילים. כאן, הפחתה בשלב אחד כימי, ואחריו טיהור יסודי כדי לסנתז חלקיקים אלה עם קטרים מתחת 5 ננומטר, מוצג. ניתן לכוונן את היחס בין שני הלישנים על פני השטח של הננו-חלקיק דרך היחס הסטואימטרי שלהם המשמש במהלך הסינתזה. אנו מדגימים כיצד טכניקות שגרתיות שונות, כגון שידור אלקטרון מיקרוסקופ (TEM), תהודה מגנטית גרעינית (NMR), ניתוח תרמוגרבימטרי (TGA), ו אולטרה סגול-גלוי (UV-Vis) ספקטרומטריה, משולבים באופן מקיף אפיון הפרמטרים הפיזיקליים של חלקיקי החלקיקים.

צעדי התגובה לסנתז MUS מוצגים באיור 1. 1H nmr ספקטרום של המוצר של כל צעד מיוצגים באיור 2. זרימת העבודה של הסינתזה של MUS בינארי: OT חלקיקי הזהב האמפיפילי מתואר באיור 3. בעקבות סינתזה, בדיקה של חלקיקים כללה שטיפת החלקיקים מספר פע...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles at JoVE.com

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

חלקיקי זהב אמפיפילי ניתן להשתמש ביישומים ביולוגיים רבים. פרוטוקול לסנתז חלקיקי זהב מצופה על ידי תערובת בינארית של ליגנדס ואפיון מפורט של חלקיקים אלה מוצג.

סינתזה ואפיון חלקיקי זהב אמפיפילי

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

פרוטוקול זה מטפל בשחזור האצווה-לאצווה של חלקיקי זהב סולפונט ואמפיפיליים שהמעבדה שלנו משתמשת בהם בניסויים בתאים, וירוסים וחלבונים. טכניקה זו מטפלת במזהמים האנורגאניים המשותפים לסוג זה של סינתזה. זה גם מציג בדיקות ואיזונים לאחר כל שלב כדי להבטיח את הרבייה של חלקיקי זהב אמפיפילי.טכניקה זו מייגעת ודורשת סבלנות. רמת הקושי תלויה בקנה מידה, אז להתחיל בקנה מידה קטן, ולהכיר את כל מכשיר צעד לפני קנה המידה. ראשית, להוסיף 11-ברומו-1-undecene, נתרן סולפיט, בנציטריתילמוניום ברומיד ל 200 מיליליטר של מתנול ו 450 מיליליטר של מים deionized, בבקבוקון תחתון עגול ליטר אחד.Reflux תערובת התגובה ב 102 מעלות צלזיוס במשך 48 שעות עד הפתרון הופך חסר צבע. לאחר ההתהפוכה, יש להשעות את האבקה הלבנה המבודדת ב-400 מיליליטר של מתנול בבקבוקון תחתון עגול. באמצעות בקבוק סינון ומסנן borosilicate, לסנן את הפתרון כדי להסיר את תוצרי לוואי לא אורגניים מסיסים מתנול.לאחר מכן, להמיס כ 30 גרם של נתרן undec-10-enesulfonate ב 500 מיליליטר של מתנול, בבקבוקון תחתון עגול של ליטר אחד. מוסיפים פי 2.6 יותר חומצה תיאואצטית לפתרון, ומערבבים אותה מול מנורת UV של 250 וואט למשך הלילה. לאחר שהתגובה תושלם, התאדו לחלוטין את מתנול.יבש את האבקה תחת ואקום, ולאחר מכן לפזר אותו אתר diethyl. מסננים את התערובת ושוטפים את המוצר המוצק עם אתר diethyl כדי להסיר כל חומצה תיאואצטית עודפת עד שלא יופיעו יותר חומרים צבעוניים ב- diethyl ether supernatant. לאחר ייבוש המוצק תחת ואקום גבוה, ממיסים אותו במתנול, מניבים תמיסת צהוב לכתום.לאחר מכן, מוסיפים שלושה גרם של פחמן שחור לפתרון ומערבבים במרץ. לאחר מכן, לסנן את התערובת דרך Celite, מכסה 2/3 של נייר מסנן מחוך. כדי לסנתז MUS, לשלב כ 400 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית אחת טוחנת ו 35 גרם של נתרן 11-אצטילתיו-undecanesulfonate בבקבוקון תחתון עגול אחד ליטר.Reflux את התערובת ב 102 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות כדי לחשוף את הקבוצה thioacetate ולקבל תיול. למחרת, להעביר את המוצר לבקבוקון תחתון עגול שני ליטר. כדי לשמור על הפתרון חומצי ולמנוע התגבשות של מלחים אורגניים, להוסיף 200 מיליליטר של נתרן הידרוקסיד טוחן אחד, ו 400 מיליליטר של מים deionized לבקבוק כדי לתת נפח סופי של ליטר אחד.לאחסן את הפתרון ברור בארבע מעלות צלזיוס לילה כדי לגבש את המוצר כמו מוצקים עדין כי הם צמיגים כאשר רטוב. ביום שלמחר, תנקה את העל-טבעי הברור. לאחר מכן, להעביר את המוצר 50 צינורות צנטריפוגה מיליליטר צנטריפוגה במשך חמש דקות ב 4000 פעמים g.לאחר צנטריפוגה, decant העל-טבעי לתוך בקבוקון תחתון עגול אחר. מעבירים את הכדורים הלבנים לצינורות צנטריפוגה, ויבשים תחת ואקום גבוה כדי להשיג MUS מסיס במתנול בתפוקה של כ-30%. לשקול 177.2 מיליגרם של זהב(III)כלוריד trihydrate בבקבוקון זכוכית קטן.בעקבות זאת, להמיס 87 מיליגרם של MUS ב 10 מיליליטר של מתנול, בבקבוקון זכוכית 20 מיליליטר. Sonicate הפתרון באמבטיה קולית עד חומר מוצק אינו גלוי, כדי להבטיח פירוק מוחלט. הוסף 26 microliters של 1-אוקטנתיול לפתרון מתנול, ולהסעיר אותו לערבב את ligands.הוסף 500 מיליגרם של נתרן borohydride ל 100 מיליליטר של אתנול בבקבוקון תחתון עגול 250 מיליליטר. מערבבים במרץ עד שהפתרון ברור. ממיסים את מלח הזהב ב-100 מיליליטר אתנול בבקבוק תחתון עגול באורך 500 מיליליטר ומערבבים במהירות של 800 סל"ד עד שהמלח המוזהב מתמוסס לחלוטין.לאחר מכן, מוסיפים את פתרון הליגנד לתערובת התגובה. המתן 15 דקות להיווצרות קומפלקס הזהב-thiolate, אשר מסומן על ידי שינוי צבע מצהוב שקוף לצהוב עגומה. הוסף את פתרון נתרן borohydride שהוכן בעבר טיפה חכם לתערובת התגובה, באמצעות משפך הפרדה.התאימו את זמן מרווח הזמן של הטיפות כך שהתוספת של נתרן בורוהידרייד אורכת כשעה. לאחר השלמת תוספת נתרן borohydride, להסיר את משפך תוספת ולאפשר את תערובת התגובה לבחוש עוד שעה. לאחר מכן, הסר את פס המגנטי באמצעות מגנט הממוקם בצד החיצוני של הבקבוק התחתון העגול.לאחסן את תערובת התגובה בארבע מעלות צלזיוס לילה כדי לזרז את חלקיקים. לאחר decanting אתנול supernatant, להעביר את המסף הנותרים 50 צינורות צנטריפוגה מיליליטר צנטריפוגה במשך שלוש דקות ב 4000 פעמים g. לאחר צנטריפוגה, decant העל-טבעי.לפזר את הננו-חלקיקים שוב עם אתנול על ידי מערבולת. לאחר מכן, צנטריפוגה הדגימות שוב. יבש את הננו-חלקיקים תחת ואקום כדי להסיר את האתנול שיורית.כדי לנקות את הננו-חלקיקים מ ligands הידרופילי חינם, להמיס את המשקעים 15 מיליליטר של מים deionized, ולהעביר את הפתרונות צינורות צנטריפוגה עם קרום סינון של 30 קילודלטון ניתוק משקל מולקולרי. רכז את פתרונות הננו-חלקיקים באמצעות צנטריפוגה במשך חמש דקות ב 4000 פעמים g. לאחר צנטריפוגה, להוסיף 15 מיליליטר של מים deionized, צנטריפוגה להתרכז שוב.כדי להפוך את הננו-חלקיקים לאבקה הניתנת לניהול, ייבשו את הפתרון הממימי שנותר. כדי לאפיין את חלקיקים על ידי יחס ליגנד, להכין 150 מיליגרם לכל מיליליטר מתנול-d4 פתרון של יוד. הוסף 600 microliters של הפתרון כחמישה מיליגרם של חלקיקים בבקבוקון זכוכית כדי תחריט חלקיקים.לעטוף את הכובע של הבקבוקון עם סרט פרפין sonicate אותו באמבטיה קולית במשך 20 דקות. לאחר מכן, להעביר את הפתרון לצינור NMR ולרכוש ספקטרום NMR פרוטון עם 32 סריקות. סינתזת MUS מוצגת כאן.ספקטרום NMR פרוטון של המוצר של כל שלב מיוצגים כאן. זרימת העבודה סינתזה של חלקיקי זהב אוקטנתיול MUS בינארי מתואר כאן. לפני האפיון, הניקיון של הננו-חלקיקים מליגנדים חופשיים לא מאוגדים היה במעקב על ידי פרוטון NMR.התפלגות הגודל של הננו-חלקיקים התאפיינה ב- TEM, מה שמראה כי הקוטר הממוצע הוא 2.4 ננומטרים המצביעים על כ-18.08 ננומטר בריבוע של שטח פנים, ו-7.23 ננומטרים בנפח לכל חלקיק. פלזמה משטח מקומי ספיגת תהודה נמדדה על ידי רכישת ספקטרום UV-vis. ספקטרום NMR פרוטון מייצג עם משימות שיא ואינטגרציה לקביעת יחס הליגנד בננו-חלקיקים חרוטים יוד מוצגים כאן.ספקטרום NMR של הננו-חלקיקים הראה כי היחס בין MUS לאוקתניול הוא 85 עד 15. כיסוי פני השטח של הננו-חלקיקים נבדק על ידי TGA. בהתבסס על נתוני TGA, צפיפות ליגנד ניתן מוערך להיות 4.8 ליגנדים לכל ננומטר בריבוע.היחסים הסטואיכומטריים לעומת יחסי NMR של אוקטנתיול הנובעים סינתזות שונות מושווים כאן. הדברים החשובים ביותר שיש לזכור בהליך זה הם, מצד אחד, הסרת זיהומים אורגניים בעת הכנת ליגנדים MUS, ובצד השני, את הבדיקה של חלקיקים. הליך זה נוח לשילובים שונים של ליגנדים, אך הקפד תמיד לאפיין כל אצווה בנפרד.שאלה אחת שהליך זה יכול לענות עליה, למשל, היא באיזו מידה יחס הליגנד תואם את הסטויצ'יומטריה שנמצאה על פני השטח של הננו-חלקיקים. שינוי קנה המידה של ייצור הליגנד והוכחת יכולת הרבייה של הננו-חלקיקים, אפשרו לנו להתמודד עם שאלות חשובות הקשורות לביולוגיה ורפואה. לדוגמה, הקמנו את המאפיינים virucidal של חלקיקים אלה.אנא, לעבוד בזהירות בעת שימוש במנורת UV, תמיד ללבוש כפפות מגן בעת טיפול חנקן נוזלי. תמיד תציית לחוקי הבטיחות הכימית.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

תבנית בימוי סינתזה של צינוריות זהב Plasmonic עם ספיג IR מתכוונן

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

Nucleoside Triphosphates - From Synthesis to Biochemical Characterization

נוקלאוזידים triphosphates - מ - סינתזה ביוכימיה באפיון

The  traditional strategy for the introduction of chemical functionalities is the  use of solid-phase synthesis by appending suitably modified ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

מסגרות סינתזה ואפיון של פונקציונליות מתכת אורגנית

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Preparation and Characterization of SDF-1ÃƒÅ½Ã‚Â±-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

הכנה ואפיון של SDF-1α-Chitosan-Dextran סולפט חלקיקים

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

סינתזה וביצועי קטליטי של הזהב intercalated בחומות של mesoporous סיליקה

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

סינתזה, אפיון, ואת Functionalization של תקליטורים היברידי Au / ו Au / ZnS Core / Shell חלקיקים

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

שיטה פשוטה עבור סינתזת מבוקרת הגודל של אשכולות Oligomeric היציבים של זהב חלקיקים בתנאי סביבה

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

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

סינתזה של חלקיקים CDS-חינם ליגנד בתוך מטריקס קופולימר גופרית

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

סינתזה הידרוקינון המבוססת של Nanorods הזהב

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