JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
français

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chemistry

Une méthode simple pour la Taille synthèse contrôlée de Stable oligomères grappes de nanoparticules d'or dans des conditions ambiantes

Published: February 05, 2016
doi:
10.3791/53388
, , ,
1Department of Pathology and Laboratory Medicine,University of North Carolina at Chapel Hill, 2Condensed Matter Physics Department, Laboratory of Biophysics,Jozef Stefan Institute

Summary

Nous décrivons un procédé simple pour la production d'agrégats oligomères hautement stable de nanoparticules d'or par l'intermédiaire de la réduction de l'acide chloroaurique (HAuCl 4) avec du thiocyanate de sodium (NaSCN). Les oligoclusters ont une distribution de taille étroite et peuvent être produits avec un large éventail de tailles et de couches de surface.

Abstract

Réduisant aqueuse diluée HAuCl 4 avec du thiocyanate de sodium (NaSCN) dans des conditions alcalines produit 2 à 3 nanoparticules nm de diamètre. Stable grappes oligomères raisin-like de ces nanoparticules jaunes de distribution de taille étroite sont synthétisés dans des conditions ambiantes via deux méthodes. Le procédé temps de retard détermine le nombre de sous-unités dans les oligoclusters en faisant varier le temps entre l'addition de HAuCl 4 à la solution alcaline et l'addition subséquente d'un agent réducteur, NaSCN. Les oligoclusters jaunes produites varient en taille de ~ 3 à ~ 25 nm. Cette gamme de taille peut être prolongée par une méthode d'add-on en utilisant hydroxylé chlorure d'or (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -) pour auto-catalytique augmenter le nombre de sous-unités dans le brut de synthèse oligocluster nanoparticules, fournir une gamme complète de 3 nm à 70 nm. Les préparations oligocluster brut affichent des distributions de taille étroite et ne nécessitent pas de fourrurefractionnement ther plupart des cas. Les oligoclusters formés peuvent être concentrées> 300 fois sans agrégation et les mélanges réactionnels bruts restent stables pendant des semaines sans traitement ultérieur. Parce que ces groupes oligomères peuvent être concentrées avant dérivation ils permettent aux agents de dérivation coûteux pour être utilisés sur le plan économique. En outre, nous présentons deux modèles par lesquels les prévisions de la taille des particules peut être faite avec une grande précision.

Introduction

L'utilisation de nanoparticules d'or comme des outils dans les deux applications biomédicales et la recherche fondamentale a augmenté considérablement au cours des dernières décennies. Quelques nanomatériaux modernes ont été appliquées à de nombreux domaines divers, trouver leur utilisation dans tout, des panneaux solaires pour le traitement du cancer photothermique; à partir de capteurs biologiques électrique; catalyse chimique à partir des systèmes de délivrance de médicaments 1-7. Les participations dans des nanoparticules d'or comme des outils dans ces domaines sont entraînés par les propriétés uniques des nanoparticules d'or possèdent qui comprennent les propriétés structurales, optiques et électroniques spéciaux 8.

Il y a une utilisation croissante des nanoparticules d'or 9,10 dans les analyses biologiques et chimiques. Malgré la disponibilité de nombreuses sources pour l'achat des nanoparticules d'or, ils ont un prix considérable par rapport au coût de la synthèse de la maison. Le coût élevé des nanoparticules disponibles dans le commerce rend dans la maison de la synthèsesouhaitable. Notre procédure implique la synthèse d'oligomères nanoclusters faites par petites sous-unités 2-3 nm d'or sphériques. Avoir tous les avantages de nanoparticules d'or classiques, nanograppes oligomères sont préférés choix quand il vient à la perméabilité ou de filtration tarifs mesures parce que leurs imite structure modulaire de la structure des protéines.

Actuellement, les approches les plus courantes à la synthèse dans la maison de nanoparticules d'or impliquent la réduction du chlorure d'or (HAuCl 4) dans des conditions aqueuses 11,12. Réduction de HAuCl 4 avec des réactifs réducteurs courants, tels que le borohydrure de sodium (NaBH 4) ou le citrate de sodium, permet la production de nanoparticules sphériques 13. Les nanoparticules d'or synthétisés par ces procédés sont limités dans leur gamme de dimensions utiles, car ils deviennent sensibles à la présence de sels dans des tampons biologiques, leurs diamètres de coeur augmentent. Une méthode a été décrite précédemmentpour la synthèse de nanoparticules jaunes de 2-3 nm de diamètre de la réduction de HAuCl 4 avec du thiocyanate de sodium dans des conditions alcalines 14,15.

Ici, nous décrivons une modification de cette méthode qui produit un oligocluster de raisin comme des nanoparticules jaunes sans avoir besoin d'agents de coiffage supplémentaires. En faisant simplement varier le temps entre l'addition de HAuCl 4 à la solution alcaline et l'addition subséquente de l'agent, le thiocyanate de sodium réducteur, nous sommes en mesure de faire varier la taille résultante des particules d'or de 3 nm à ~ ~ 25 nm. Pour produire des particules plus grosses, une procédure de add-on simple peut être utilisé pour cultiver ces oligoclusters par l'addition de l'or hydroxylé (HG) aux oligoclusters telles que synthétisées en présence de thiocyanate de sodium. L'utilisation de ces deux méthodes, nous sommes en mesure de produire de manière fiable oligoclusters couvrant une gamme de ~ 3 nm à ~ 70 nm. Le fait que cette méthode permet la synthèse bien contrôlée de haute qualité gvieux oligoclusters sous paillasse conditions avec un équipement standard et un nombre limité de réactifs étend potentiellement les avantages de nanoparticules d'or comme un outil de recherche pour les chercheurs avec peu ou pas d'expertise dans la synthèse chimique.

Protocol

1. Préparation des réactifs Attention: Soyez toujours prudent lorsque l'on travaille avec des produits chimiques et des solutions. Suivez les mesures de sécurité appropriées et porter des gants, des lunettes et une blouse de laboratoire à tout moment. Soyez conscient que les nanomatériaux peuvent avoir des risques supplémentaires par rapport à leurs homologues en vrac. Remarque: Toutes les solutions chimiques sont faits molal (molécules-grammes par kg de solvant) plutôt que molaire (moles-grammes par litre de solution). Préparation du chlorure d'or Dissoudre 1 g d'or (III) chlorure trihydrate dans 100 g de H 2 O pour donner 25 mM de HAuCl 4. Préparation de borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O) Dissoudre 3,81 g de borax dans 100 g de H 2 O pour donner 0,1 borax molal (chaude si nécessaire pour assurer une solution complète). Préparation du thiocyanate de sodium Dissoudre 8,1 g de thiocyanate de sodium dans 100 g d'H 2 O pour donner une molal NaSCN. Préparation de carbonate de sodium Dissoudre 5,3 g de carbonate de sodium anhydre dans 100 g de H 2 O pour donner 0,5 molale Na 2 CO 3. Préparation de glutathion Dissoudre 154 mg de glutathion réduit (GSH) pour 1 ml de 0,5 molale Na 2 CO 3 pour donner 0,5 molale GSH. 2. Synthèse de l'or Oligoclusters Synthèse de temps de retard de l'or Oligoclusters Ajouter 59,5 ml de H 2 O à un propre de 125 ml Wheaton bouteille en verre contenant un barreau d'agitation. Utiliser tout fond plat récipient en verre propre, mais assurez-vous qu'il est très propre. Ajouter 7 ml de borax 0,1 molal et apporter une solution à une agitation vigoureuse. Ajouter 2,8 ml de ~ mM HAuCl 25 4 sous agitation vigoureuse et le temps d'attente de retard souhaité (plus de HAuCl4 commence le temps de retard). Les décalages détermineront la taille dela oligoclusters synthétisée comme indiqué dans le tableau 1. Après souhaité temps de retard, ajouter 700 pi de 1 molal NaSCN sous brève forte agitation (1200 tours par minute pendant 30 secondes). Retirer le barreau d'agitation et laisser la réaction aller à son terme O / N (distribution de la taille des oligoclusters peut être encore améliorée en permettant au mélange en remuant sans cesse O / N alors que la réaction parvient à son terme). Une fois que la réaction est venue à son terme les oligoclusters brutes telles que synthétisées sont stables pendant des semaines. Add-on la croissance de Oligoclusters Combiner 10 ml de oligoclusters telles que synthétisées pour 60 ml de HG. Le rapport de oligoclusters telles que synthétisées à HG détermine la taille de oligoclusters résultant, en augmentant la quantité relative de HG produit oligoclusters grandes. Ajouter 900 pi de 1 molal NaSCN sous brève forte agitation (1200 tours par minute pendant 30 secondes). Laisser la réaction d'aller à l'achèvement O N (distribution / taille des oligoclusterspeut être encore amélioré en permettant au mélange en remuant sans cesse O / N alors que la réaction parvient à son terme). 3. GSH Dérivation et concentration des Oligoclusters Ajouter 70 ml de oligoclusters telles que synthétisées bruts (ou oligoclusters de la méthode add-on) à un filtre centrifuge 70 ml 30 kDa de coupure. Spin pendant 15 min à 3000 x g. Ceci permet de concentrer les particules jusqu'à un volume de ~ 250 pi. Dispositif retourner et récupérer de rétention par le dispositif de filature pendant 3 min à 500 x g. le volume récupéré devrait être ~ 250 pi. Mesure récupéré volume à l'aide d'une micropipette. Ajouter un volume de 0,5 molale glutathion (ou un autre thiol) égal à 1/9 ème le volume récupéré de oligoclusters concentré (concentration finale 50 mmolal GSH). Laisser réaction de dérivation pour siéger à la température ambiante pendant 5-10 minutes. La transformation en dérivés se produit rapidement. Trop longs délais peuvent se dissoudre particules. diluer dérivatized oligoclusters dans 50 ml d'une solution saline tamponnée au phosphate de Dulbecco. (D'autres tampons ou H 2 O peuvent être choisies comme le tampon diluant / de lavage à cette étape. Le choix est généralement déterminée par application en aval prévu.) Ajouter tous les oligoclusters dérivés dilué à filtre centrifuge 30 kDa de coupure. Tourner le filtre centrifuge pendant 15 min à 3000 x g. Dispositif retourner et récupérer de rétention par le dispositif de filature pendant 3 min à 500 x g. le volume récupéré devrait être ~ 250 pi. Les particules concentrés récupérés sont prêts à l'emploi et sont stables pendant des mois à 4 ° C. 4. Analyse et Vérification des Oligocluster Synthèse L'électrophorèse sur gel de Oligoclusters Électrophorèse de préparation de oligocluster brut Mélanger les préparations oligocluster telles que synthétisées 2: 1 avec un tampon de charge contenant 60% de glycérol, ~ 0,15% bleu de bromophénol, et 150 mmolal GSH (du stock de 0,5 G molalSH dissous dans 0,5 molal Na 2 3 CO). Charge 30 pi SUR DES préfabriqué gel de gradient de polyacrylamide (toute kDa) et exécuté avec Tris-Glycine tampon de migration (Tris 25 mM, glycine 192 mM; aucune SDS est utilisé) pour 26 min à tension constante (200 V). Électrophorèse de GSH en dérivés Oligoclusters Diluer GSH-dérivé oligocluster préparation 1: 3 avec H 2 O (Typiquement 2 pi de BA-oligoclusters avec 6 pi H 2 O). Mix dilué oligoclusters GSH-dérivés 2: 1 avec un tampon de charge contenant 60% de glycérol, ~ 0,15% bleu de bromophénol, et 150 bicarbonate de sodium mmolal. Charge 10 pi SUR DES préfabriqué gel de gradient de polyacrylamide (toute kDa) et exécuté avec Tris-Glycine tampon de migration (Tris 25 mM, glycine 192 mM; aucune SDS est utilisé) pour 26 min à tension constante (200 V). Microscopie électronique à transmission (MET) Oligoclusters Préparer les TEM À laver oligoclusters dilué 20 pi de oligoclusters concentrées à 0,5 ml d'H 2 O et de la charge dans un filtre centrifuge 0,5 ml 30 kDa de coupure. Spin à 14000 g pendant 10 min. Retirer filtrat et remettre en suspension de rétention avec un nouveau 0,5 ml de H 2 O. Répétez laver deux fois pour un total de 3 lavages. Diluer finale rétentat 500 fois en H 2 O (oligoclusters sont prêts pour mailler à ce point). maillage Oligoclusters décharge luminescente carbone revêtu grille. 0,6 pi de dépôt oligoclusters lavées et diluées sur une grille de préchauffage déchargé revêtues de carbone. Autoriser grille sécher à l'air pendant 10 minutes. Visualisez oligoclusters par MET à 100,000X grossissement. Fonctionner à 80 kV pour les images présentées ici.

Representative Results

Les synthèses des oligoclusters d'or ont été analysés par électrophorèse sur gel (figure 1) et la microscopie électronique à transmission (TEM) (figure 2). La taille de oligoclusters GSH revêtues peut être contrôlée par électrophorèse des particules plus grosses migrent moins et apparaissent plus sombres. En outre, la qualité d'une préparation de taille donnée peut être déduite par la largeur de la bande vu après électrophorèse (ie, pour une taille donnée, préparations à des distributions plus étroites de taille produira des bandes plus strictes que les préparations de la même taille avec des distributions plus larges de taille) . Figure 2 décrit la relation de temporisation (méthode temps de retard) ou HG: semences (méthode add-on) pour oligocluster taille. diamètres moyennes calculées par TEM sont utilisés pour déterminer de temps de retard et HG: la croissance de la dépendance à l'égard des semences de oligoclusters de retard en temps et ajouter-sur les méthodes, respectivement. Un organigramme (figure 3) décrivant la procédure pour les deux rencontréauges et un tableau (tableau 1) fournissant des paramètres prévus pour produire oligoclusters de la taille désirée sont présentés. Figure 1. polyacrylamide gel de gradient électrophorèse des oligoclusters formés par le temps de retard et Add-on des méthodes. Oligoclusters produit par temps de retard et add-on des méthodes ont été analysés par électrophorèse sur gel à gradient. Lanes 2-4: oligoclusters formés après différents temps de retard (45, 135, et 405 secondes) entre la prise de HAuCl4 alcaline et l'addition de NaSCN voies 5-8:. Oligoclusters formés par le procédé de add-on. Les graines ont été formées par le procédé de temps de retard 405 de retard s, indiquée par ↓. Des quantités variables de HG ont été utilisés pour les add-on. Les ratios de solution HG (1 mM en or) aux plants de solution (1 mM en or) utilisés pour la préparation de chaque échantillon sont indicaTed, comme 4xHG, 6xHG, 12xHG et 24xHG. S'il vous plaît cliquez ici pour télécharger ce fichier. Figure 2. Les diamètres des oligoclusters d'or formé par le temps de retard et add-on des méthodes. Oligoclusters préparés par temps de retard et add-on des méthodes ont été analysés par MET. A) et B) sont adaptés avec la permission de ref. 16, Copyright 2014 American Chemical Society. (A) des images représentant TEM de 50 nm x 50 nm zones de grilles préparées à partir d'échantillons faites en utilisant la méthode de temps de retard. Diamètre des particules (axe Y) et les temps de retard utilisés pour leur (axe X) de la préparation sont indiqués, les deux axes sont logarithmiques. La ligne noire lourde (R 2 = 0,973) est un meilleur ajustement avec empirique à 3 paramètres équation D temps de retard = D 0 + un (1 – e -bt </sup>), où D temps de retard est le diamètre moyen des grappes dans nm, D 0 est le diamètre minimum de clusters (~ 3,5 nm), un est l'augmentation maximale de la taille de base provoquée par l'extension du temps de retard (~ 20 nm) et b = 0,0021 sec -1. (B) Les diamètres des oligoclusters formés après différents temps de retard avant d'ajouter NaSCN (méthode temps de retard) présenté sur une échelle linéaire. (C) diamètres des oligoclusters formés après plus (méthode add-on) de différentes quantités de HG aux semences d'or préformés formés par le procédé de temps de retard avec 405 sec temps de retard. Comme le montre le trait noir épais, il peut être facilement vu que le diamètre de oligoclusters formé par le procédé de add-on est , Où c HG et c graines sont les concentrations d'acide chloraurique utilisés dans la fabrication de la solution de HG de méthode add-on et à faire oligoc lustres par la méthode, respectivement temps de retard. De même V HG et V graines sont les volumes correspondants. S'il vous plaît cliquer ici pour télécharger ce fichier. Figure 3. mur graphique ou diagramme de temps de retard et les méthodes add-on pour faire oligoclusters d'or de différentes tailles. Diagramme décrivant les procédures de synthèse oligoclusters d'or de tailles différentes en utilisant soit le temps de retard ou des méthodes add-on. La solution alcaline de l'acide chloraurique est bleu. Le HG est rouge. L'or et les graines oligoclusters nanoparticules sont noirs. S'il vous plaît cliquer ici pour télécharger ce fichier. 318px "> Delay temps procédure Add-on procédure prédit diamètre (nm) le temps de retard (sec) le temps de retard (min) prédit diamètre (nm) diamètre mesuré ± sd (nm) 4 × HG 6 × HG 12 × HG 24 × HG 100 × HG 1000 × HG 1 0,02 3.5 2 0,03 3.6 3,1 ± 1,3 6.1 6.9 8.4 10.5 16,7 36 3 0,05 3.6 4 0,07 3.7 5 0,08 3.7 2,6 ± 1,1 6.3 7.1 8.7 10.8 17,3 37 6 0,10 3.8 7 0,12 3.8 8 0,13 3.8 9 0,15 3.9 dix 0,17 3.9 6.7 7.5 9.2 11.4 18 39 11 0,18 4.0 12 0.20 4.0 13 0,22 4.0 14 0,23 4.1 15 0,25 4.1 3,3 ± 1,5 7.0 7.9 9.7 12.0 19 41 20 0,33 4.3 25 0,42 4.5 30 0,50 4.7 35 0,58 4.9 40 0,67 5.1 45 0,75 5.3 6,4 ± 2 9.1 10.1 12,5 15.5 25 53 60 dix 5.9 75 1.3 6.4 90 1.5 6.9 105 1.8 7.5 120 2.0 8.0 135 2.3 8.4 11 ± 3 14.4 16.1 20 25 39 84 165 2.8 9.4 195 3.3 dix 225 3.8 11 255 4.3 12 285 4.8 13 315 5.3 13 345 5.8 14 375 6.3 14 405 6.8 15 14 ± 5 26 29 35 44 70 150 435 7.3 15 465 7.8 16 495 8.3 16 525 8.8 17 555 9.3 17 585 9.8 18 615 dix 18 900 15 20 1200 20 22 20 ± 11 37 42 51 64 102 219 1500 25 23 1800 30 23 2100 35 23 2400 40 23 2700 45 23 3000 50 23 3300 55 23 3600 60 23 25 ± 11 40 45 55 69 109 235 Tableau 1. Oligocluster table de prédiction de la taille. Diamètres prévues de oligoclusters d'or formés en utilisant soit le temps de retard ou add-on des méthodes. Diamètre prévu pour le procédé de temps de retard est calculé en utilisant une formule empirique pour un diamètre de oligocluster moyenne D retard à temps = D 0 + a (1 – e -bt), où D est le diamètre moyen des oligoclusters d'or nm, D 0 est le diamètre minimal (3,5 nm), a est l'augmentation maximale de la taille de l'âme (20 nm), et b est égal à 0,0021 s -1, comme indiqué précédemment 16. diamètre prévu pour la méthode add-on est calculée en tenant compte du fait que de nouvelles nanoparticules ne peuvent pas former de HG, plutôt il est déposé graines sphériques uniformément autour préformés, les rendant ainsi plus grande. Aucune autre hypothèse est nécessaire. Il peut être facile de voir que ediamètre de e de oligoclusters formé par le procédé de add-on est , Où c HG et c graines sont les concentrations d'acide chloraurique utilisés dans la fabrication de la solution de HG de méthode add-on et à faire oligoclusters par la méthode de temps de retard, respectivement. De même V HG et V graines sont les volumes correspondants.

Discussion

Ce manuscrit fournit un protocole détaillé pour la synthèse de paillasse de oligoclusters d'or monodispersées (figure 3). Le procédé est capable de produire une large gamme de tailles en faisant simplement varier le temps entre l'addition de HAuCl 4 à la solution alcaline et l'addition subséquente de l'agent réducteur, le thiocyanate de sodium. L'addition de HAuCl 4 à alcaline tamponnée résultats de solution aqueuse dans l'hydroxylation en fonction du temps de HAuCl 4 hydroxylé à l'or (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -). Cette hydroxylation résultats en moins HAuCl4 être disponible, bien que l'hydroxylation ne va pas à son terme car il est une réaction d'équilibre. La nucléation et la formation de novo de monomères d'or ne peuvent être initiées par HAuCl4. or hydroxylé est seulement capable d'ajouter à des nanoparticules d'or existants, ce qui entraîne la formation de oligoclusters d'or; notre add-onméthode tire parti de cette 16. Oligoclusters formés avec le procédé temps de retard peuvent être utilisés comme germes sur lesquels l'or est déposé hydroxylé, ce qui augmente la taille de oligoclusters ensemencées. Croissance ensemencé peut être contrôlée en faisant varier le rapport de l'or hydroxylé (HG) par rapport tel que synthétisé oligocluster (Figure 1). Dans les deux méthodes de la taille des particules peut être facilement prédit en choisissant le temps de retard à droite (figure 2A, B) ou en choisissant le droit à partir de graines et le bon ratio d'or hydroxylé ajoutée (HG) (figure 2C). Prédictions pour des tailles de particules les plus utiles sont présentés (tableau 1). La taille croissante des dérivés oligoclusters GSH peut être contrôlée par électrophorèse des particules plus grosses migrent moins sombre et apparaissent notamment, le plus tard résultant du fait que le coefficient d'extinction de nanoparticules d'or augmente en proportion de la taille des particules.

<p class="jove_content"> La méthode add-on a deux limitations, dont la première est l'importance des volumes de réaction nécessaires à HG élevés: ratios de semences. Une deuxième limitation à la méthode add-on provient du fait que l'hydroxylation mentionnée ci-dessus de HAuCl 4 est une réaction d'équilibre et ne va pas à son terme. L'hydroxylation incomplète de HAuCl4 a une influence minimale sur la réaction d'add-on lorsque la concentration de graines de oligocluster reste élevé. Lorsque la concentration de graines de oligocluster sont faibles, comme cela est le cas lors de l'utilisation à long semences temps de retard et de haute HG: ratios de semences, l'influence de la non-hydroxylé HAuCl 4 peut devenir importante. Dans ces conditions HAuCl 4 est capable de nucléation de la synthèse de nouveaux oligoclusters, ce qui entraîne des populations hétérogènes de oligoclusters.

Les oligoclusters telles que synthétisées produites par les temps de retard ou add-on procédé sont stables pendant plusieurs semaines, seule l'élaboration des traces de précipité d'or. Même après avoirING concentrée 300 fois les oligoclusters restent stables et résistent à l'agrégation. Les oligoclusters d'or décrits ici ont également l'avantage supplémentaire d'être en mesure de se concentrer sans dérivation avant, permettant ainsi à des agents de dérivation coûteux pour être utilisés dans de plus petits volumes. Après avoir dérivé avec le glutathion (GSH), les clusters sont restés stables jusqu'à un an. GSH-dérivation fournit également une forte charge négative 13 qui les fait résister à l'agrégation lorsqu'ils sont exposés à des tampons physiologiques ou plasma animal, ce qui les rend appropriés pour des expériences in vivo. La dérivatisation peut être réalisé avec une grande variété de réactifs contenant des groupes thiol.

La susceptibilité des oligoclusters de dérivation avec d'autres molécules contenant un thiol 17,18 permet de modifier pratique et facile de la monocouche de surface, de manière à contrôler la chimie de surface et la réactivité de oligoclusters. D'autres produits chimiques utilisés dans ce protocole can être facilement remplacé par des produits chimiques similaires sans porter atteinte à la synthèse. Cela comprend le remplacement de borax avec d'autres tampons alcalins (par ex., Le carbonate) et de thiocyanate de sodium pour d'autres sels de thiocyanate (par ex., KSCN).

Le principal attribut de ce protocole est sa simplicité, qui doit être souligné. Seule une échelle de poids de milligramme et agitateur magnétique est nécessaire pour produire oligoclusters d'or de qualité commerciale qui peuvent être utilisés pour des applications biologiques et matériaux avancés. application à grande échelle est facilitée par le large éventail de tailles que peut être produit et par monodispersité. En outre, dans la maison de production est faible coût.

Les oligoclusters sont particulièrement utiles pour les études de perméabilité des membranes basales et les barrières de sang. Ils peuvent être facilement administrés avec une solution saline par différentes voies et suivis in vivo 19-21. des échantillons de tissus obtenus peuvent être examinées par la suite en vertu d'unmicroscope électronique 16,22. Outre la perméabilité, la distribution de bio fournit des informations pharmacologique précieux et l'administration d'un mélange de oligoclusters de différentes tailles donne de précieuses informations sur la taille de distribution dépend de particules à l'intérieur du corps 23-25. Enfin, en raison de leur structure unique, ils ne parviennent pas à manifester une résonance de plasmon de surface localisée (LSPR) peut-être ce qui en fait des candidats idéaux pour le marquage fluorescent, ce qui est difficilement réalisable dans des nanoparticules d'or en raison des interférences entre les LSPR et fluorophores résultats de trempe presque complète de la fluorescence 26 .

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

TK reconnaît le soutien de l'Agence de recherche en Slovénie (ARRS, accorde BI-US / 13-14-040, et J3-6803). OS reconnaît le soutien de l'Institut national de la Santé (NIH) de RO1HL49277 de subvention.

Materials

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dreaden, E. C., Austin, L. A., Mackey, M. A., El-Sayed, M. A. Size matters: gold nanoparticles in targeted cancer drug delivery. Ther. Deliv. 3 (4), 457-478 (2012).
  2. Huang, X., Jain, P., El-Sayed, I., El-Sayed, M. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles. Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).
  3. Notarianni, M., et al. Plasmonic effect of gold nanoparticles in organic solar cells. Sol. Energy. 106, 23-37 (2013).
  4. Jain, P. K., Huang, X., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Noble Metals on the Nanoscale: Optical and Photothermal Properties and Some Applications in Imaging, Sensing, Biology, and Medicine. Acc. Chem. Res. 41 (12), 1578-1586 (2008).
  5. Huang, X., El-Sayed, M. A. Gold nanoparticles: Optical properties and implementations in cancer diagnosis and photothermal therapy. J. Adv. Res. 1 (1), 13-28 (2010).
  6. Cioffi, N., et al. Electrosynthesis and characterization of gold nanoparticles for electronic capacitance sensing of pollutants. Electrochim. Acta. 56 (10), 3713-3720 (2011).
  7. Mikami, Y., Dhakshinamoorthy, A., Alvaro, M., Garcia, H. Catalytic activity of unsupported gold nanoparticles. Catal. Sci. Tech. 3 (1), 58-69 (2012).
  8. González, A. L., Noguez, C., Barnard, A. S. Map of the Structural and Optical Properties of Gold Nanoparticles at Thermal Equilibrium. J. Phys. Chem. C. 116 (26), 14170-14175 (2012).
  9. Neeley, A., et al. Selective Detection of Chemical and Biological Toxins Using Gold-Nanoparticle-Based Two-Photon Scattering Assay. IEEE Trans. Nanotechnol. 10 (1), 26-34 (2011).
  10. An, H., Jin, B. Prospects of nanoparticle-DNA binding and its implications in medical biotechnology. Biotechnol. Adv. 30 (6), 1721-1732 (2012).
  11. Wang, S., Qian, K., Bi, X., Huang, W. Influence of Speciation of Aqueous HAuCl4 on the Synthesis, Structure, and Property of Au Colloids. J. Phys. Chem. C. 113 (16), 6505-6510 (2009).
  12. Britton, H. T. S., Dodd, E. N. Electrometric studies of the precipitation of hydroxides. Part V. Tervalent gold chloride solutions. J. Chem. Soc. , 2464-2467 (1932).
  13. Schaaff, T. G., Knight, G., Shafigullin, M. N., Borkman, R. F., Whetten, R. L. Isolation and Selected Properties of a 10.4 kDa Gold:Glutathione Cluster Compound. J. Phys. Chem. B. 102 (52), 10643-10646 (1998).
  14. Baschong, W., Lucocq, J. M., Roth, J. Thiocyanate gold: Small (2-3 nm) Colloidal Gold for Affinity Cytochemical Labeling in Electron Microscopy. Histochemistry. 83 (5), 409-411 (1985).
  15. De Brouckère, L., Casimir, J. Préparation d’hydrosols d’or homéodisperses très stables. Bull. Soc. Chim. Belg. 57 (10-12), 517-524 (1948).
  16. Smithies, O., et al. Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles: Preparation, Size Distribution, Derivatization, and Physical and Biological Properties. Langmuir. 30 (44), 13394-13404 (2014).
  17. Bartz, M., et al. Monothiols derived from glycols as agents for stabilizing gold colloids in water: synthesis, self-assembly and use as crystallization templates. J. Mater. Chem. 9 (5), 1121-1125 (1999).
  18. Hainfeld, J. F., Slatkin, D. N., Focella, T. M., Smilowitz, H. M. Gold nanoparticles: a new X-ray contrast agent. Br. J. Radiol. 79 (939), 248-253 (2006).
  19. Nam, S. Y., Ricles, L. M., Suggs, L. J., Emelianov, S. Y. Ultrasound and Photoacoustic Monitoring of Mesenchymal Stem Cells Labeled with Gold Nanotracers. PLoS One. 7 (5), (2013).
  20. Jokerst, J. V., Thangaraj, M., Kempen, P. J., Sinclair, R., Gambhir, S. S. Photoacoustic Imaging of Mesenchymal Stem Cells in Living Mice via Silica-Coated Gold Nanorods. ACS Nano. 6 (7), 5920-5930 (2013).
  21. Astolfo, A., et al. In vivo visualization of gold-loaded cells in mice using x-ray computed tomography. Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 9 (2), 284-292 (2013).
  22. Menk, R. H., et al. Gold nanoparticle labeling of cells is a sensitive method to investigate cell distribution and migration in animal models of human disease. Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 7 (5), 647-654 (2011).
  23. Kumar, A., Zhang, X., Liang, X. J. Gold nanoparticles: Emerging paradigm for targeted drug delivery system. Biotechnol. Adv. 31 (5), 593-606 (2013).
  24. Paciotti, G. F., et al. Colloidal Gold: A Novel Nanoparticle Vector for Tumor Directed Drug Delivery. Drug Deliv. 11 (3), 169-183 (2004).
  25. Khlebtsov, N., Dykman, L. Biodistribution and toxicity of engineered gold nanoparticles: a review of in vitro and in vivo studies. Chem. Soc. Rev. 40 (3), 1647-1671 (2011).
  26. Nerambourg, N., Werts, M. H., Charlot, M., Blanchard-Desce, M. Quenching of Molecular Fluorescence on the Surface of Monolayer-Protected Gold Nanoparticles Investigated Using Place Exchange Equilibria. Langmuir. 23 (10), 5563-5570 (2007).

Tags

Gold NanoparticlesOligomeric ClustersSize-controlled SynthesisSodium ThiocyanateChloroauric AcidStabilityDerivatizationMembrane PermeabilityBench-top ConditionsAdd-on GrowthCentrifugal FiltrationGlutathione (GSH) Conjugation

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Lawrence, M., Testen, A., Koklic, T., Smithies, O. A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions. J. Vis. Exp. (108), e53388, doi:10.3791/53388 (2016).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image