Se describe un método simple para la producción de grupos de oligómeros altamente estables de nanopartículas de oro a través de la reducción del ácido cloroáurico (HAuCl4) con tiocianato de sodio (NaSCN). Los oligoclusters tienen una distribución de tamaño estrecha y se pueden producir con una amplia gama de tamaños y de las capas superficiales.
La reducción de diluir acuosa HAuCl4 con tiocianato sódico (NaSCN) en condiciones alcalinas produce 2 a 3 nm de diámetro nanopartículas. Agrupaciones estables oligómeros similares a uvas de estas nanopartículas amarillo de estrecha distribución de tamaños se sintetizan en condiciones ambiente a través de dos métodos. El método de tiempo de retardo controla el número de subunidades en los oligoclusters variando el tiempo entre la adición de HAuCl4 a la solución alcalina y la posterior adición de agente reductor, NaSCN. Los oligoclusters amarillo producen varían en tamaño de 3 a ~ ~ 25 nm. Este rango de tamaño se puede ampliar aún más mediante un método de complemento en la utilización de cloruro de oro hidroxilado (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -) para auto-catalíticamente aumentar el número de subunidades en el tal como se sintetiza oligocluster nanopartículas, proporcionando una gama total de 3 nm a 70 nm. Las preparaciones oligocluster crudo muestran distribuciones de tamaño estrechas y no requieren de pielesfraccionamiento Ther para la mayoría de los propósitos. Los oligoclusters formados se pueden concentrar> 300 veces sin agregación y las mezclas de reacción crudo se mantienen estables durante semanas sin procesamiento adicional. Debido a que estos grupos oligoméricos se pueden concentrar antes de la derivatización que permiten a los agentes de derivatización caros para ser utilizados económicamente. Además, se presentan dos modelos por que las predicciones de tamaño de partícula se pueden hacer con gran precisión.
El uso de nanopartículas de oro como herramientas en las aplicaciones biomédicas y la investigación básica ha crecido enormemente en las últimas décadas. Pocas nanomateriales modernos se han aplicado a muchos campos diversos, encontrando su uso en todo, desde paneles solares a tratamiento contra el cáncer fototérmica; desde eléctricas a los sensores biológicos; de la catálisis química a los sistemas de administración de fármacos 1-7. Los intereses de las nanopartículas de oro como herramientas en estas áreas son impulsadas por las propiedades únicas nanopartículas de oro que incluyen poseen propiedades estructurales, ópticas y electrónicas especiales 8.
Hay un uso creciente de nanopartículas de oro 9,10 en ensayos biológicos y químicos. A pesar de la disponibilidad de muchas fuentes para la compra de nanopartículas de oro, que tienen un precio considerable cuando se compara con el costo de la síntesis en casa. El alto costo de las nanopartículas disponibles en el mercado hace que en la casa de la síntesisdeseable. Nuestro procedimiento implica la síntesis de oligómeros nanoclusters hechas por pequeñas 2-3 subunidades de oro esféricas nm. Que tengan todas las ventajas de las nanopartículas de oro clásicos, nanoacumulaciones oligómeros se prefieren elegir cuando se trata de tasas de permeabilidad o de filtración debido a que sus mediciones imita la estructura modular de la estructura de las proteínas.
En la actualidad, los enfoques más comunes para la síntesis en la casa de nanopartículas de oro implican la reducción de cloruro de oro (HAuCl4) en condiciones acuosas 11,12. Reducción de HAuCl4 con reactivos reductores comunes, tales como borohidruro de sodio (NaBH 4) o citrato de sodio, permite la producción de nanopartículas esféricas 13. Las nanopartículas de oro sintetizados por estos métodos están limitados en su rango de tamaño útil, ya que se vuelven sensibles a la presencia de sales en tampones biológicos a medida que aumentan sus diámetros del núcleo. Un método ha sido previamente descritopara la síntesis de nanopartículas de color amarillo de 2-3 nm de diámetro de la reducción de HAuCl4 con tiocianato de sodio en condiciones alcalinas 14,15.
A continuación, describimos una modificación del método que produce un oligocluster uva-como de las nanopartículas de color amarillo sin necesidad de agentes de terminación adicionales. Simplemente variando el tiempo entre la adición de HAuCl4 a la solución alcalina y la posterior adición de agente, tiocianato de sodio reductor, que son capaces de variar el tamaño resultante de las partículas de oro de ~ 3 nm a ~ 25 nm. Para producir partículas de mayor tamaño, un simple procedimiento de complemento se puede utilizar para cultivar estas oligoclusters por la adición de oro hidroxilado (HG) a los oligoclusters tal como se sintetiza en presencia de tiocianato de sodio. El uso de estos dos métodos, que son capaces de producir de forma fiable oligoclusters que cubren una gama de ~ 3 nm a ~ 70 nm. El hecho de que este método permite la síntesis bien controlada de la calidad g altaviejos oligoclusters en condiciones de sobremesa con equipamiento de serie y un número limitado de reactivos potencialmente extiende los beneficios de las nanopartículas de oro como una herramienta de investigación para investigadores con poca o ninguna experiencia en síntesis química.
Este manuscrito proporciona un protocolo detallado para la síntesis de sobremesa de oligoclusters oro monodispersas (Figura 3). El método es capaz de producir una amplia gama de tamaños, simplemente variando el tiempo entre la adición de HAuCl4 a la solución alcalina y la posterior adición del agente reductor, tiocianato de sodio. La adición de HAuCl4 a alcalina tamponada resultados de la solución acuosas en la hidroxilación dependiente del tiempo de HAuCl4 al oro hidroxilado (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -). Este hidroxilación resultados en menos HAuCl4 estar disponibles, aunque la hidroxilación no va a la realización ya que es una reacción de equilibrio. La nucleación y la formación de monómeros de oro de novo sólo pueden ser iniciadas por HAuCl4. oro hidroxilado sólo es capaz de la adición a las nanopartículas de oro existentes, lo que resulta en la formación de oligoclusters de oro; nuestro add-onmétodo se aprovecha de esta 16. Oligoclusters formados con el método de tiempo de retardo pueden ser usados como semillas sobre la que se deposita oro hidroxilado, lo que aumenta el tamaño de oligoclusters sembradas. Crecimiento Cabeza de serie se puede controlar variando la relación de oro hidroxilado (HG) vs. tal como se sintetiza oligocluster (Figura 1). En ambos métodos, el tamaño de las partículas puede ser fácilmente predicho por la elección del tiempo de retardo a la derecha (Figura 2A, B) o eligiendo la derecha a partir de semillas y la proporción adecuada de oro hidroxilado añadido (HG) (Figura 2C). Las predicciones para los tamaños de partícula más útiles son presentados (Tabla 1). El tamaño cada vez mayor de GSH oligoclusters derivatizados se puede supervisar mediante electroforesis como partículas más grandes migran menos y parecen notablemente más oscuro, más tarde que resulta del hecho de que el coeficiente de extinción de las nanopartículas de oro aumenta en proporción al tamaño de partícula.
<p class="jove_content"> El método add-on tiene dos limitaciones, el primero de los cuales es el gran volumen de reacción requeridas en HG altas proporciones: semillas. Una segunda limitación al método add-on se origina del hecho antes mencionado de que la hidroxilación de HAuCl4 es una reacción de equilibrio y no va a la terminación. La hidroxilación incompleta de HAuCl4 tiene una influencia mínima en la reacción correspondiente en el que la concentración de semillas oligocluster sigue siendo alta. Cuando la concentración de semillas oligocluster son bajos, como es el caso cuando se utiliza semilla-tiempo de retardo largo, alto HG: proporciones de semillas, la influencia de HAuCl no hidroxilada 4 puede llegar a ser significativa. En estas condiciones HAuCl4 es capaz de nuclear la síntesis de nuevos oligoclusters, resultando en poblaciones heterogéneas de oligoclusters.Los oligoclusters tal como se sintetiza producidos por demora de tiempo o método de complemento son estables durante semanas, sólo el desarrollo de pequeñas cantidades de oro precipitado. Incluso después de serING concentró 300 veces los oligoclusters se mantienen estables y resisten la agregación. Los oligoclusters oro descritas aquí también tienen la ventaja adicional de ser capaz de concentrarse sin derivatización previa, permitiendo así agentes de derivación caros para ser utilizados en los volúmenes más pequeños. Después de haber sido derivado con glutatión (GSH), las agrupaciones se mantuvieron estables hasta por un año. GSH-derivatización también proporciona una fuerte carga negativa 13 que les hace resisten la agregación cuando se expone a tampones fisiológicos o plasma animal, lo que los hace adecuados para experimentos in vivo. La derivatización se puede conseguir con una amplia variedad de reactivos que contienen grupos tiol.
La susceptibilidad de los oligoclusters para derivatización con otras moléculas que contienen tiol 17,18 permite la modificación conveniente y fácil de la monocapa superficie, controlando así la química de superficie y reactividad de oligoclusters. Otros productos químicos utilizados en este protocolo can sustituir fácilmente los productos químicos similares sin dañar la síntesis. Esto incluye la sustitución de borax con otros tampones alcalinos (por ejemplo., Carbonato) y tiocianato de sodio para otras sales de tiocianato (por ejemplo., KSCN).
El atributo principal de este protocolo es su simplicidad, que debe ser enfatizado. Solamente se requiere una escala de peso miligramos y un agitador magnético para producir oro oligoclusters calidad comerciales que se pueden utilizar para aplicaciones biológicas y materiales avanzados. aplicabilidad amplia es ayudado por la amplia gama de tamaños que pueden ser producidos y por monodispersidad. Además, en la casa de producción es de bajo costo.
Los oligoclusters son particularmente valiosas para los estudios de permeabilidad de las membranas basales y las barreras de sangre. Ellos pueden ser fácilmente administrados con solución salina a través de diferentes rutas y seguimiento in vivo 19-21. muestras de tejido obtenidas pueden ser examinados posteriormente en virtud de unamicroscopio electrónico de 16,22. Además de la permeabilidad, la distribución bio proporciona una valiosa información farmacológica y la administración de la mezcla de oligoclusters de diferentes tamaños da una valiosa información acerca de la distribución dependiente de tamaño de las partículas en el interior del cuerpo 23 a 25. Por último, debido a su estructura única que no pueden manifestar de resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR) tal vez haciendo ellos candidatos ideales para el etiquetado fluorescente, que no se puede lograr fácilmente en nanopartículas de oro debido a la interferencia entre los LSPR y fluoróforo resultados en extinción casi completa de la fluorescencia 26 .
The authors have nothing to disclose.
Los conocimientos tradicionales reconoce el apoyo de la Agencia de Investigación de Eslovenia (ARRS, otorga BI-US / 13-14-040, y J3-6803). OS reconoce el apoyo del Instituto Nacional de Salud (NIH) RO1HL49277 subvención.
125 ml Wheaton glass bottles | Fisher Scientific | SC-06-404F |
Borax (Na2B4O7·10H2O) | Fisher Scientific | S25537 |
Gold(III) Chloride trihydrate | Sigma Aldrich | G4022 |
Sodium thiocyanate | Sigma Aldrich | 251410 |
Sodium carbonate | Sigma Aldrich | S7795 |
Glutathione | Sigma Aldrich | G4251 |
Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) | Corning | 21-031-CV |
Centricon Plus – 70 | Millipore | UCF703008 |
Sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | S6014 |
CF200-Cu Carbon film on 200 mesh copper grids | Electron Microscopy Sciences | 71150 |
10X TRIS/GLYCINE buffer | Bio-Rad | 161-0734 |
Any kD Mini-PROTEAN TGX Gel | Bio-Rad | 456-9033 |