Descreve-se um método simples para a produção de aglomerados oligoméricos altamente estáveis de nanopartículas de ouro através da redução do ácido cloroáurico (HAuCl 4) com tiocianato de sódio (NaSCN). Os oligoclusters têm uma distribuição de tamanho estreita e podem ser produzidos com uma ampla gama de tamanhos e revestimentos de superfície.
Reduzindo diluir aquosa HAuCl 4 com tiocianato de sódio (NaSCN) sob condições alcalinas produz 2 a 3 nanopartículas nm de diâmetro. Estáveis aglomerados oligoméricas de uva-like destas nanopartículas amarelas da distribuição de tamanho estreita são sintetizados sob condições ambientais através de dois métodos. O método de tempo de atraso controla o número de subunidades nas oligoclusters fazendo variar o tempo entre a adição de HAuCl 4 a solução alcalina e a adição subsequente de um agente redutor, NaSCN. Os oligoclusters amarelo produzido gama em tamanho de 3 ~ a ~ 25 nm. Esta gama de tamanho podem ser ainda prolongado por um método add-on utilizando hidroxilado cloreto de ouro (Na + [Au (OH 4-X) Cl X] -) para auto-cataliticamente aumentar o número de subunidades na tal como sintetizada oligocluster nanopartículas, proporcionar uma gama total de 3 nm a 70 nm. As preparações em bruto oligocluster apresentar distribuições de tamanho estreita e não necessitam de pelefracionamento ther para a maioria dos propósitos. Os oligoclusters formados podem ser concentradas> 300 vezes sem agregação e as misturas reaccionais em bruto permanece estável durante semanas sem processamento adicional. Porque estes aglomerados oligoméricos podem ser concentrados antes derivação eles permitem que agentes de derivação caro para ser usado economicamente. Além disso, apresentamos dois modelos pelos quais as previsões de tamanho de partícula podem ser feitas com grande precisão.
O uso de nanopartículas de ouro como ferramentas em ambas as aplicações biomédicas e de investigação básica tem crescido consideravelmente ao longo das últimas décadas. Alguns nanomateriais modernos têm sido aplicados para tantos campos diversos, encontrar o seu uso em tudo, desde painéis solares para o tratamento do câncer fototérmica; de sensores eléctricos para biológicos; de catálise química de sistemas de entrega de drogas 1-7. Os interesses em nanopartículas de ouro como ferramentas nestas áreas são conduzidos pelas propriedades únicas nanopartículas de ouro possuem, que incluem propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas especiais 8.
Há um crescente uso de nanopartículas de ouro 9,10 em ensaios biológicos e químicos. Apesar da disponibilidade de muitas fontes para a compra de nanoparticulas de ouro, que têm um preço considerável quando comparado com o custo de síntese em casa. O alto custo de nanopartículas disponíveis comercialmente faz em casa síntese deindese-. Nosso procedimento envolve a síntese de nanopartículas oligoméricos feitos por pequenos 2-3 nm subunidades ouro esféricas. Com todas as vantagens de nanopartículas de ouro clássicos, nanoclusters oligoméricas são preferidos escolha quando se trata de permeabilidade ou de filtragem taxas de medições porque seus imita estrutura modular a estrutura das proteínas.
Atualmente, as abordagens mais comuns para a casa síntese de nanopartículas de ouro envolvem a redução do cloreto de ouro (HAuCl 4), em meio aquoso 11,12. Redução de HAuCl 4 com reagentes redutores comuns, tais como boro-hidreto de sódio (NaBH4) ou citrato de sódio, permite a produção de nanopartículas esféricas 13. As nanopartículas de ouro sintetizados por estes métodos são limitadas na sua gama de tamanho útil, porque eles tornam-se sensíveis à presença de sais de tampões biológicos como os seus diâmetros do núcleo aumenta. Um método foi anteriormente descritopara a síntese de nanopartículas amarelo de 2-3 nm de diâmetro a partir da redução de HAuCl 4 com tiocianato de sódio, sob condições alcalinas 14,15.
Aqui, nós descrevemos uma modificação de tal método que produz um oligocluster uva-dos como nanopartículas amarelo, sem a necessidade de agentes de protecção adicionais. Por simplesmente variando o tempo entre a adição de HAuCl 4 a solução alcalina e a adição subsequente de um agente, reduzindo tiocianato de sódio, que é capaz de variar o tamanho resultante das partículas de ouro a partir de ~ 3 nm a ~ 25 nm. Para produzir partículas de maiores dimensões, um procedimento simples add-on podem ser utilizadas para crescer estas oligoclusters pela adição de ouro hidroxilado (Hg) para os oligoclusters tal como sintetizada na presença de tiocianato de sódio. Usando estes dois métodos, somos capazes de produzir de forma confiável oligoclusters cobrindo uma gama de ~ 3 nm a ~ 70 nm. O facto de que este método permite a síntese bem controlada de alta qualidade goligoclusters velhos em condições de bancada com equipamento de série e um número limitado de reagentes potencialmente amplia os benefícios do nanopartículas de ouro como uma ferramenta de pesquisa para pesquisadores com pouca ou nenhuma experiência em síntese química.
Este manuscrito proporciona um protocolo detalhado para a síntese de bancada de oligoclusters monodispersas de ouro (Figura 3). O método é capaz de produzir uma grande variedade de tamanhos variando simplesmente o tempo entre a adição de HAuCl 4 a solução alcalina e a adição subsequente do agente de redução, tiocianato de sódio. A adição de HAuCl 4 a alcalino aquosas tamponadas solução resulta na hidroxilação dependente do tempo de HAuCl 4 a hidroxilado ouro (Na + [Au (OH 4-x) x Cl] -). A hidroxilação resulta em menos HAuCl 4 estar disponível, embora a hidroxilação não ficar completa, uma vez que é uma reacção de equilíbrio. A nucleação e formação de novo de monómeros de ouro só pode ser iniciado por HAuCl 4. ouro hidroxilado só é capaz de acrescentar a nanopartículas de ouro existentes, resultando na formação de oligoclusters ouro; o nosso add-onmétodo leva vantagem deste 16. Oligoclusters formados com o método-tempo de atraso pode ser utilizado como sementes na qual o ouro é depositado hidroxilado, aumentando assim o tamanho de oligoclusters semeadas. Semeadas crescimento pode ser controlada pela variação da proporção de ouro hidroxilado (HG) vs tal como sintetizada oligocluster (Figura 1). Em ambos os métodos o tamanho de partículas pode facilmente ser previsto por escolher o tempo de atraso para a direita (Figura 2A, B) ou escolhendo a direita a partir das sementes e a proporção de ouro direita hidroxilado adicionado (HG) (Figura 2C). Estimativas para tamanhos de partículas mais úteis são apresentados (Tabela 1). O aumento no tamanho de GSH oligoclusters derivatizados pode ser monitorizada por eletroforese de partículas maiores migram menos e aparecem notavelmente mais escura, a posterior resultante do facto de o coeficiente de extinção de nanopartículas de ouro aumentar em proporção com o tamanho de partícula.
<p class="jove_content"> O método add-on tem duas limitações, o primeiro dos quais é o grande volume de reacção requeridas pelo HG altos: rácios de sementes. Uma segunda limitação ao método add-on decorre do fato já mencionado que a hidroxilação de HAuCl 4 é uma reacção de equilíbrio e não ir para a conclusão. A hidroxilação incompleto de HAuCl 4 tem uma influência mínima sobre a reacção add-on quando a concentração de sementes oligocluster permanece alta. Quando a concentração de sementes oligocluster são baixas, como é o caso quando se utiliza semente tempo-tempo de atraso e alta HG: rácios de sementes, a influência de HAuCl 4 unhydroxylated pode tornar-se significativo. Sob estas condições de HAuCl 4 é capaz de nucleação a síntese de novos oligoclusters, resultando em populações heterogéneas de oligoclusters.Os oligoclusters como sintetizados produzidos por atraso de tempo ou método add-on são estáveis por semanas, só o desenvolvimento vestígios de precipitado ouro. Mesmo depois de sering concentrada 300 vezes os oligoclusters permanecer estável e resistir agregação. Os oligoclusters ouro aqui descritos têm também a vantagem adicional de ser capaz de ser concentrada sem derivatização antes, permitindo, assim, agentes de derivação caro para ser usado em pequenos volumes. Depois de ter sido derivatizado com glutationa (GSH), aglomerados manteve-se estável até um ano. GSH-derivatização também proporciona uma forte carga negativa 13, que os torna resistir agregação quando expostos a tampões fisiológicos ou plasma animal, tornando-os adequados para experiências in vivo. A derivatização pode ser obtida com uma ampla variedade de reagentes de tiol contendo grupo.
A receptividade dos oligoclusters para derivatização com outras moléculas contendo tiol 17,18 permite a modificação conveniente e fácil da superfície de monocamada, controlando, assim, a química de superfície e reactividade de oligoclusters. Outros produtos químicos utilizados neste protocolo can ser prontamente substituído por produtos químicos semelhantes, sem prejudicar a síntese. Isto inclui a substituição de bórax com outros tampões alcalinos (por ex., Carbonato) e tiocianato de sódio para outros sais de tiocianato (por exemplo., KSCN).
O principal atributo deste protocolo é a sua simplicidade, que deve ser enfatizado. Apenas uma escala de peso miligrama e agitador magnético é necessário para produzir oligoclusters ouro qualidade comerciais que podem ser utilizados para aplicações biológicas e materiais avançados. aplicabilidade ampla é auxiliado pela ampla gama de tamanhos que podem ser produzidos e por monodispersity. Além disso, na casa de produção é de baixo custo.
Os oligoclusters são particularmente valiosas para estudos de permeabilidade das membranas basais e barreiras sangue. Eles podem ser facilmente administrados com solução salina através de diferentes rotas e rastreadas in vivo 19-21. amostras de tecidos obtidos podem ser posteriormente examinado sob ummicroscópio electrónico de 16,22. Além de permeabilidade, distribuição de bio fornece valiosas informações farmacológicas e da administração da mistura de oligoclusters de tamanhos diferentes dá informações valiosas sobre a distribuição dependentes da dimensão das partículas no interior do corpo 23-25. Por último, devido à sua estrutura única, eles não conseguem manifestar ressonância de plasmon de superfície localizada (LECC) talvez tornando-os candidatos ideais para a marcação fluorescente, que não é facilmente realizável em nanopartículas de ouro, porque a interferência entre os resultados LECC e fluoróforo em extinção quase total de fluorescência 26 .
The authors have nothing to disclose.
TK reconhece o apoio da Agência de Investigação Eslovénia (ARRS, concede BI-US / 13-14-040, e J3-6803). OS reconhece o apoio do Instituto Nacional de Saúde (NIH) RO1HL49277 concessão.
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 |