الهيدروكينون القائم على توليف نانواعواد الذهب
Summary
وتصف هذه الورقة بروتوكول لتوليف نانواعواد الذهب، على أساس استخدام الهيدروكينون عن الحد من وكيل، بالإضافة إلى آليات مختلفة للتحكم في حجم ونسبة الارتفاع.
Abstract
Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the “growth solution”. By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.
Introduction
جزيئات الذهب (AuNPs) هي واحدة من النانو الأكثر انتشارا واعدة لاستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية. استخدامها ضروري في كثير نقطة من الرعاية في المختبر منتجات التشخيص 1 وقد اقترحت على أنها أداة فعالة لعدد من التطبيقات المختلفة الأخرى:. كعامل التباين في دراسات التصوير (2)، نظام تسليم المخدرات (3) وكما أدوية الحراري الناجم عن ضوء (أو العلاج ضوئي؛ ضوحراري). 4 وأدى إمكانات كبيرة من AuNPs، في السنوات العشرين الماضية، والبحث المكثف على تطوير توليفة جديدة قادرة على زيادة السيطرة على حجم وشكل الحصول عليها. 5 وذلك لأن أنواع مختلفة من AuNPs هي في الواقع أكثر ملاءمة من غيرها لتطبيقات محددة.
بين النانو الذهب المختلفة، ظهرت نانواعواد الذهبية (AuNRs) باعتباره واحدا من الأنظمة الأكثر إثارة للاهتمام. تتميز AuNRs من قبل اثنين من plasmoقمم شركة الاستثمارات الوطنية المرتبطة تذبذب الإلكترونات على طول طولية ومحاور عرضية، على التوالي. 6 ومن الأهمية بمكان أن موقف الذروة طولية على أشده يمكن ضبطها على وجه التحديد بين 620 و 800 نانومتر، وهذا يتوقف على نسبة الجانب من قضبان . هذه المنطقة مباريات نافذة البيولوجي، 7 حيث الأنسجة البشرية تقريبا لا تمتص الضوء، والسماح للتطوير عدد من التطبيقات في الجسم الحي الضوئية التي تنطوي على AuNPs.
وعلى الرغم من اهتمام كبير في هذا النوع من النانو، وبروتوكولات الاصطناعية لإعداد AuNRs تعاني من العديد من القيود. في معظم الحالات، يتم إعداد نانواعواد وفقا لطريقة من خطوتين التي وضعتها ساو وزملاء العمل. 8 في البروتوكول، ويتم تجميع نانواعواد عن طريق الحد من أيونات الذهب باستخدام حامض الاسكوربيك في وجود بذور الذهب مسبقة التشكيل، أيونات الفضة وكمية كبيرة بروميد hexadecyl trimethylammonium (CTAB)، ميلانالسطحي الخطي ationic.
العيب من هذا البروتوكول هو أن العائد الحد من أيونات الذهب منخفضة نسبيا (حوالي 20٪) 9 وعلى كمية عالية من CTAB، كاشف باهظة الثمن التي تمثل أكثر من نصف التكلفة الإجمالية للالكواشف في التوليف، وهناك حاجة. تطوير طريق الاصطناعية جديدة وأكثر فعالية هي من ثم تعتبر حاجة مهمة، والسماح للنشر النهج الطبية الحيوية على أساس AuNRs.
في الجزء الأول من هذه الورقة، نقدم بروتوكول الأمثل لإعداد AuNR وجود نسبة الارتفاع من حوالي ثلاثة. ويستند هذا التوليف على استخدام الهيدروكينون كعامل مختزل معتدل وأنه يسمح للإعداد AuNR مع تخفيض الكمية تقريبا من أيونات الذهب، والاستفادة من المبلغ المخفض من CTAB 10 ويستند هذا البروتوكول لإعداد AuNRs على نهج من خطوتين حيث تستخدم البذور الذهب في "سول النموution ".
في الجزء الثاني، وتبين لنا كيفية بدقة ضبط حجم ونسبة الارتفاع من AuNR التي تم الحصول عليها بطريقتين. الطريقة الأولى، على غرار بروتوكول قياسي على أساس حمض الأسكوربيك، وتختلف كمية أيونات الفضة الموجودة في "حل النمو". وتستند الطريقة الثانية على اختلاف كمية CTAB التي يمكن أن تخفض إلى أسفل إلى تركيز من 10 ملم (على مقربة من تركيز micellar الحرجة التي أبلغ عنها المورد) للحصول على نانواعواد قصيرة محددة جيدا.
Protocol
Representative Results
Discussion
بروتوكول المعروضة هنا ينطبق الهيدروكينون، وهو جزيء العطرية التي تتميز إمكانية تخفيض ضعيفة، لإنتاج نانواعواد الذهب. هناك نوعان من المزايا الرئيسية لهذا البروتوكول نحو الطريق الاصطناعية الأكثر استخداما على أساس استخدام حمض الاسكوربيك: الأول هو أن الهيدروكينون هو ق?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Funding for this research was provided by the Italian Ministry of Health under the frame of EuroNanoMed II (European Innovative Research & Technological Development Projects in Nanomedicine, project title: ”InNaSERSS”).
Materials
| Gold(III) chloride trihydrate | Sigma Aldrich | 520918 | |
| Hydroquinone | Sigma Aldrich | H17902 | |
| Silver Nitrate | Sigma Aldrich | 209139 | toxic |
| Sodium Borohydride | Sigma Aldrich | 480886 | |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) | Sigma Aldrich | H5882 | Acute Tox. (oral). In this study we tested three different batches of CTAB (H5882) from Sigma Aldrich. Two of them were marked as made in China while one as made in India. In our experience only the batches marked as made in China were effective for the preparation of AuNR |
| Spectrophotometer | Thermo scientific | Nanodrop 2000C | |
| TEM | JEOL | 2100 |
Riferimenti
- Zhou, W., Gao, X., Liu, D., Chen, X. Gold Nanoparticles for In Vitro Diagnostics. Chem Rev. 115 (19), 10575-10636 (2015).
- Bao, C., et al. Gold nanoprisms as optoacoustic signal nanoamplifiers for in vivo bioimaging of gastrointestinal cancers. Small. 9 (1), 68-74 (2013).
- Han, G., Ghosh, P., Rotello, V. M. Functionalized gold nanoparticles for drug delivery. Nanomedicine. 2 (1), 113-123 (2007).
- Choi, W. I., et al. Tumor regression in vivo by photothermal therapy based on gold-nanorod-loaded, functional nanocarriers. ACS Nano. 5 (3), 1995-2003 (2011).
- Langille, M. R., Personick, M. L., Zhang, J., Mirkin, C. A. Defining Rules for the Shape Evolution of Gold Nanoparticles . J. Am. Chem. Soc. 134 (35), 14542-14554 (2012).
- Lohse, S. E., Murphy, C. J. The Quest for Shape Control: A History of Gold Nanorod Synthesis. Chem. Mater. 25 (8), 1250-1261 (2013).
- Weissleder, R. A clearer vision for in vivo imaging. Nat. Biotech. 19 (4), 316-317 (2001).
- Sau, T. K., Murphy, C. J. Seeded High Yield Synthesis of Short Au Nanorods in Aqueous Solution. Langmuir. 20 (15), 6414-6420 (2004).
- Ratto, F., Matteini, P., Rossi, F., Pini, R. Size and shape control in the overgrowth of gold nanorods. J. Nanopart. Res. 12, 2029-2036 (2010).
- Morasso, C., et al. Control of size and aspect ratio in hydroquinone-based synthesis of gold nanorods. J. Nanopart. Res. 17, 330-337 (2015).
- Vigderman, L., Zubarev, E. R. High-yield synthesis of gold nanorods with longitudinal SPR peak greater than 1200 nm using hydroquinone as a reducing agent. Chem. Mater. 25 (8), 1450-1457 (2013).
- Walsh, M. J., Barrow, S. J., Tong, W., Funston, A. M., Etheridge, J. Symmetry breaking and silver in gold nanorod growth. ACS Nano. 9 (1), 715-724 (2015).
