Ultrafiltração de fluxo tangencial: um método "verde" para a seleção do tamanho e concentração de nanopartículas de prata coloidal
Summary
Ultrafiltração de fluxo tangencial (TFU) é um método de recirculação utilizado para a separação baseada no peso de biosamples. TFU foi adaptada ao tamanho de seleção (1-20 nm de diâmetro) e altamente concentrar uma grande quantidade de nanopartículas de prata polidispersos (4 L de 15,2 ml ug<sup> -1</sup> Até 4 ml de 8,539.9 ml ug<sup> -1</sup>) Com agregação mínima.
Abstract
Hoje em dia, AGNPS são amplamente utilizados no fabrico de produtos de consumo, um desinfectante de água, 2 terapêuticos, 1, 3 e 4 dispositivos biomédicos, devido às suas poderosas propriedades antimicrobianas. 3-6 Estas aplicações das nanopartículas são fortemente influenciados pelo tamanho e estado de agregação AgNP . Muitos desafios existem na fabricação controlada 7 e baseada no tamanho do isolamento 4,8 unfunctionalized AGNPS, homogéneos, que são livres de quimicamente agressivos capping / agentes estabilizadores ou solventes orgânicos. 7-13 Limitações emergir da toxicidade dos reagentes, os custos elevados ou reduzidos eficiência dos métodos de síntese ou isolamento AgNP (por exemplo, centrifugação, solubilidade dependente do tamanho, cromatografia de exclusão de tamanho, etc.) 10,14-18 Para superar isto, mostrou recentemente que TFU permite um maior controlo sobre o tamanho, a concentração ea estado de agregação Creighton AGNPS (300ml de 15,3 ng ml -1 ml para 10 ug de 198,7 ml -1) do que os métodos convencionais de isolamento, tais como a ultracentrifugação. 19
TFU é um método de recirculação normalmente utilizado para o isolamento com base no peso de proteínas, vírus e células. 20,21 Em resumo, a amostra líquida é passada através de uma série de membranas de fibras ocas com diâmetro de poro que varia de 1.000 kD a 10 kD. Constituintes menores em suspensão ou dissolvido na amostra irá passar através da barreira porosa em conjunto com o solvente (filtrado), enquanto que os componentes maiores são retidas (retentado). TFU pode ser considerada um método "verde", como ele nem os danos da amostra nem exige adicional solvente para eliminar o excesso de reagentes tóxicos e subprodutos. Além disso, TFU pode ser aplicado a uma grande variedade de nanopartículas que ambos os filtros hidrofóbicos e hidrofílicos estão disponíveis.
Os dois principais objetivos deste estudo foram: 1) para ilustraros aspectos experimentais da abordagem TFU através de uma experiência de vídeo convidado e 2) para demonstrar a viabilidade do método TFU para volumes maiores de nanopartículas coloidais e volumes menores de retentado. Em primeiro lugar, AGNPS unfuctionalized (4 L, 15,2 mg ml -1) foram sintetizados utilizando o método bem estabelecido Creighton 22,23 pela redução de AgNO3 com NaBH 4. AgNP polidispersidade foi então minimizada por meio de um TFU 3-passo através de um filtro de 50 nm (460 cm 2) para remover e AGNPS AgNP-agregados maiores que 50 nm, seguido por dois 100-kD (200 cm 2 e 20 cm 2) filtros concentrar as AGNPS. As amostras representativas foram caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão, UV-Vis espectrofotometria de absorção, espectroscopia Raman, e com plasma indutivamente acoplado espectroscopia de emissão óptica. O retentado final foi de altamente concentrado (4 ml, 8,539.9 ng ml -1) e ainda modesto agregado homogéneoAGNPS de 1-20 nm de diâmetro. Isto corresponde a um rendimento de concentração de prata de cerca de 62%.
Protocol
Discussion
UV-Vis espectrofotometria de absorção e espectroscopia Raman de AGNPS coloidais
É bem conhecido que o número de picos de ressonância de plasmons de superfície no espectro de absorção de um colóide diminui à medida que a simetria dos aumentos AGNPS. Além disso, AgNP agregação conduz ao aparecimento de picos mais amplas ou vermelho-deslocado. 25,26 A presença de um único, afiada e simétrico SPR pico a 394 nm é indicativo de pequenos AGNPS esféricas de agregação mode…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Financiamento da Fundação Nacional de Ciência através da NUE em Engenharia e os Programas de o chefe do consórcio é reconhecido agradecimento.
Materials
| Silver nitrate (AgNO3) | Acros Organics Inc. | CAS: 7761-88-8 | |
| Sodium borohydride (NaBH4) | Acros Organics Inc. | CAS: 16940-66-2 | |
| Nitric acid (HNO3, Optima) | Fisher Scientific Inc. | A467-1 | Trace metal grade for ICP analysis |
| 10,000 μg ml-1 silver standard, EnviroConcentrate | Ultra Scientific | US-IAA-047 | |
| KrosFlo Research IIi Tangential Flow Filtration System | Spectrum Laboratories Inc. | SYR2-U20-01N | |
| 0.05 μm PS (0.5 mm) 460 cm2 | Spectrum Laboratories Inc. | X30S-900-02N | |
| Midi 100 kD PS 200 cm2 | Spectrum Laboratories Inc. | X3-100S-901-02N | |
| Micro100 kD PS 20 cm2 | Spectrum Laboratories Inc. | X1AB-300-10N | |
| MasterFlex C-Flex tubing L/S Size 17 | Cole-Palmer Instrument Co. | 06424-17 | |
| MasterFlex C-Flex tubing L/S Size 14 | Cole-Palmer Instrument Co. | 06424-14 | |
| Cary 50 UV-VIS-NIR spectrophotometer | Varian Inc. | ||
| LabRam HR 800 system | Horiba Jobin Yvon Inc. | ||
| Varian 710ES ICP-OES | Varian Inc. |
Table 1. Specific reagents and equipment.
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