عرضية الترشيح الفائق التدفق: A "الخضراء" طريقة لاختيار الحجم وتركيز الجسيمات النانوية الفضة الغروية
Summary
الترشيح الفائق تدفق عرضية (TFU) هو أسلوب يستخدم لإعادة تدوير فصل الوزن القائم العينات البيولوجية. وقد تم تكييف TFU لتحديد الحجم (1-20 نانومتر قطر) والتركيز بشدة كمية كبيرة من الفضة النانوية polydisperse (4 L من مل ميكروغرام 15،2<sup> -1</sup> أسفل إلى 4 مل من مل ميكروغرام 8،539.9<sup> -1</sup>) مع الحد الأدنى من التجميع.
Abstract
في أيامنا هذه، وتستخدم على نطاق واسع AgNPs في تصنيع المنتجات الاستهلاكية والمطهرات المياه 1 و 2 التداوي، 1 و 3 و 4 الأجهزة الطبية الحيوية نظرا لخصائصها المضادة للميكروبات قوية. تتأثر بشدة هذه التطبيقات 3-6 جسيمات متناهية الصغر بحجم AgNP والدولة التجميع . وجود العديد من التحديات في تصنيع تسيطر 7 و حجم القائمة على العزل من 4،8 AgNPs، unfunctionalized متجانسة بحيث تكون خالية من العدوانية كيميائيا متوجا / استقرار وكلاء أو المذيبات العضوية. 7-13 القيود الخروج من سمية المواد الكاشفة، أو تخفيض التكاليف المرتفعة كفاءة أساليب التوليف أو العزلة AgNP (على سبيل المثال، الطرد المركزي، التي تعتمد على حجم ذوبان، الحجم الاستبعاد اللوني، وما إلى ذلك). 10،14-18 وللتغلب على هذه، ونحن أظهرت مؤخرا أن TFU يسمح سيطرة أكبر على التركيز، وحجم حالة التجميع AgNPs كريتون (300مل مل قدرها 15.3 ميكروغرام -1 أسقل إلى 10 مل مل من 198.7 ميكروغرام -1) من الطرق التقليدية من العزلة مثل تنبيذ فائق 19
TFU هي طريقة إعادة تدوير تستخدم عادة لعزل الوزن القائم من الفيروسات والبروتينات والخلايا. 20،21 لفترة وجيزة، يتم تمرير عينة السائل من خلال سلسلة من الأغشية الألياف المجوفة مع حجم المسام تتراوح من 1،000 دينار إلى 10 دينار. وعلقت أصغر مكونات أو مذابة في العينة تمر عبر حاجز مسامي مع المذيب (الراشح)، في حين يتم الاحتفاظ أكبر مكونات (retentate). ويمكن اعتبار TFU "خضراء" طريقة لأنه لا أضرار ولا يتطلب عينة إضافية للقضاء على المذيبات السامة الزائدة الكواشف ومنتجاته. وعلاوة على ذلك، يمكن تطبيق TFU لمجموعة كبيرة ومتنوعة من الجسيمات النانوية على حد سواء مرشحات مسعور وماء متوفرة.
وكانت الهدفين الرئيسيين لهذه الدراسة: 1) لتوضيحالجوانب التجريبية للنهج TFU من خلال تجربة الفيديو المدعوين و2) لإثبات جدوى الأسلوب TFU للحصول على أكبر كميات من الجسيمات النانوية الغروية وأصغر حجم retentate. تم تصنيعه لأول مرة، AgNPs unfuctionalized (4 L، 15.2 ميكروغرام مل -1) باستخدام طريقة كريتون راسخة 22،23 من الحد من AGNO 3 مع NABH 4. ثم تم تصغير AgNP التشتت المتعدد عبر TFU 3-الخطوة باستخدام فلتر 50-نانومتر (460 سم 2) لإزالة الركام وAgNPs AgNP-أكبر من 50 نانومتر، تليها اثنين KD-100 (200 سم 2 و 20 سم 2) مرشحات لتركيز AgNPs. وتميزت باستخدام عينات ممثلة انتقال المجهر الإلكتروني، القياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية فيس الاستيعاب، ورامان الطيفي، وإضافة بالحث البلازما مطياف الانبعاث الضوئي. تألف retentate النهائية لعالية التركيز (4 مل، مل 8،539.9 ميكروغرام -1) بعد المتواضع المجمعة ومتجانسةAgNPs من 1-20 نانومتر في القطر. هذا يتوافق مع الفضة العائد تركيز حوالي 62٪.
Protocol
Discussion
UV-فيس المطياف الاستيعاب والتحليل الطيفي رامان من AgNPs الغروية
ومن المعروف جيدا أن عددا من القمم سطح صدى مأكل في طيف الامتصاص يقلل من الغروانية والتماثل للزيادات AgNPs. بالإضافة إلى ذلك، AgNP التجميع يؤدي إلى ظهور قمم أوسع أو أحمر تحول. <su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ومن المسلم به بامتنان بتمويل من مؤسسة العلوم الوطنية من خلال NUE في الهندسة وبرامج اتحاد LEADER.
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.
References
- Savage, N., Diallo, M. S. Nanomaterials and Water Purification: Opportunities and Challenges. Journal of Nanoparticle Research. 7, 331-342 (2005).
- Jain, J. Silver Nanoparticles in Therapeutics: Development of an Antimicrobial Gel Formulation for Topical Use. Mol. Pharmaceutics. 6, 1388-1401 (2009).
- Dal Lago, V., Franca, d. O., de, A. G., Kobarg, J., Borba Cardoso, M. Size-selective silver nanoparticles: future of biomedical devices with enhanced bactericidal properties. J. Mater. Chem. 21, 12267-12273 (2011).
- Panacek, A. Silver Colloid Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Their Antibacterial Activity. J. Phys. Chem. B. 110, 16248-16253 (2006).
- Elechiguerra, J. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. Journal of Nanobiotechnology. 3, 6 (2005).
- Jana, N. R., Sau, T. K., Pal, T. Growing Small Silver Particle as Redox Catalyst. J. Phys. Chem. B. 103, 115-121 (1999).
- Tolaymat, T. M. An evidence-based environmental perspective of manufactured silver nanoparticle in syntheses and applications: A systematic review and critical appraisal of peer-reviewed scientific papers. Sci. Total Environ. 408, 999-1006 (2010).
- Willets, K. Surface-enhanced Raman scattering (SERS) for probing internal cellular structure and dynamics. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 85-94 (2009).
- Novak, J. P., Nickerson, C., Franzen, S., Feldheim, D. L. Purification of Molecularly Bridged Metal Nanoparticle Arrays by Centrifugation and Size Exclusion Chromatography. Anal. Chem. 73, 5758-5761 (2001).
- Hossain, M. K., Kitahama, Y., Huang, G. G., Han, X., Ozaki, Y. Surface-enhanced Raman scattering: realization of localized surface plasmon resonance using unique substrates and methods. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 1747-1760 (2009).
- Henglein, A., Giersig, M. Formation of Colloidal Silver Nanoparticles: Capping Action of Citrate. J. Phys. Chem. B. 103, 9533-9539 (1999).
- Sapsford, K. E., Tyner, K. M., Dair, B. J., Deschamps, J. R., Medintz, I. L. Analyzing Nanomaterial Bioconjugates: A Review of Current and Emerging Purification and Characterization Techniques. Anal. Chem. 83, 4453-4488 (2011).
- Al-Somali, A., Krueger, K. M., Falkner, J. C., Colvin, V. L. Recycling Size Exclusion Chromatography for the Analysis and Separation of Nanocrystalline Gold. Anal. Chem. 76, 5903-5910 (2004).
- Hanauer, M., Pierrat, S., Zins, I., Lotz, A., Sonnichsen, C. Separation of Nanoparticles by Gel Electrophoresis According to Size and Shape. Nano Lett. 7, 2881-2885 (2007).
- Sweeney, S. F., Woehrle, G. H., Hutchison, J. E. Rapid Purification and Size Separation of Gold Nanoparticles via Diafiltration. J. Am. Chem. Soc. 128, 3190-3197 (2006).
- Clarke, N. Z., Waters, C., Johnson, K. A., Satherley, J., Schiffrin, D. J. Size-Dependent Solubility of Thiol-Derivatized Gold Nanoparticles in Supercritical Ethane. Langmuir. 17, 6048-6050 (2001).
- Schaaff, T. G. Isolation of Smaller Nanocrystal Au Molecules: Robust Quantum Effects in Optical Spectra. J Phys Chem B. 101, 7885-7891 (1997).
- Trefry, J. C. Size Selection and Concentration of Silver Nanoparticles by Tangential Flow Ultrafiltration for SERS-Based Biosensors. J. Am. Chem. Soc. 132, 10970-10972 (2010).
- Bhattacharjee, S., Bhattacharjee, C., Datta, S. Studies on the fractionation of & beta-lactoglobulin from casein whey using ultrafiltration and ion-exchange membrane chromatography. J. Membr. Sci. 275, 141-150 (2006).
- Eppler, A., Weigandt, M., Schulze, S., Hanefeld, A., Bunjes, H. Comparison of different protein concentration techniques within preformulation development. Int. J. Pharm. 421, 120-129 (2011).
- Creighton, J. A., Blatchford, C. G., Albrecht, M. G. Plasma resonance enhancement of Raman scattering by pyridine adsorbed on silver or gold sol particles of size comparable to the excitation wavelength. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2, 790-798 (1979).
- Pavel, I. E. Estimating the Analytical and Surface Enhancement Factors in Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS): A Novel Physical Chemistry and Nanotechnology Laboratory Experiment. J. Chem. Educ. , (2011).
- Rasband, W. S. . ImageJ. , (1997).
- Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. The Optical Properties of Metal Nanoparticles: The Influence of Size, Shape, and Dielectric Environment. J. Phys. Chem. B. 107, 668-677 (2003).
- Śileikaitċ, A., Prosyčevas, I., Puišo, J., Juraitis, A., Guobienċ, A. Analysis of Silver Nanoparticles Produced by Chemical Reduction of Silver Salt Solution. Mater. Sci. (Medziagotyra). 12, 287-291 (2006).
- Lewis, L. N. Chemical catalysis by colloids and clusters. Chem. Rev. 93, 2693-2730 (1993).
- Li, Y., Wu, Y., Ong, B. S. Facile Synthesis of Silver Nanoparticles Useful for Fabrication of High-Conductivity Elements for Printed Electronics. J. Am. Chem. Soc. 127, 3266-3267 (2005).
- Sun, Y., Xia, Y. Shape-Controlled Synthesis of Gold and Silver Nanoparticles. Science. 298, 2176-2179 (2002).
- Han, X., Zhao, B., Ozaki, Y. Surface-enhanced Raman scattering for protein detection. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 1719-1727 (2009).
- Pavel, I. Label-Free SERS Detection of Small Proteins Modified to Act as Bifunctional Linkers. J. Phys. Chem. C. 112, 4880-4883 (2008).
- Ladner, D. A., Steele, M., Weir, A., Hristovski, K., Westerhoff, P. Functionalized nanoparticle interactions with polymeric membranes. J. Hazard. Mater. , (2011).
