Tangentiellt flöde ultrafiltrering (TFU) är en recirkulation som används för den viktbaserade separation av biosamples. TFU anpassades till storlek-select (1-20 nm i diameter) och mycket koncentrera en stor volym av polydispersa silvernanopartiklar (4 L av 15,2 pg ml<sup> -1</sup> Ner till 4 ml av 8,539.9 pg ml<sup> -1</sup>) Med minimal aggregering.
Numera är AgNPs utsträckning används vid tillverkning av konsumentprodukter, 1 vatten desinfektionsmedel, 2 terapier, 1, 3 och biomedicinska anordningar 4 på grund av sina kraftfulla antimikrobiella egenskaper. 3-6 Dessa nanopartiklar applikationer starkt påverkas av AgNP storlek och aggregationstillstånd . Många utmaningar finns i den kontrollerade tillverkningen 7 och storlek baserad isolering 4,8 av icke-funktionaliserad, homogena AgNPs som är fria från kemiskt aggressiv tak / stabiliseringsmedel eller organiska lösningsmedel. 7-13 Begränsningar ur toxicitet reagenser, höga kostnader eller minskade effektivitet AgNP syntes eller isolering metoder (t.ex., centrifugering, storlek-beroende löslighet, storleksuteslutningskromatografi, etc.). 10,14-18 att övervinna detta visade vi nyligen att TFU tillåter större kontroll över storleken, koncentration och aggregationstillstånd av Creighton AgNPs (300ml av 15,3 pg ml -1 ned till 10 ml av 198,7 pg ml -1) än konventionella metoder för isolering, såsom ultracentrifugering. 19
TFU är en återcirkulation metod som vanligen används för den viktbaserade isolering av proteiner, virus och celler. 20,21 korthet vätskeprovet att passera genom en serie av hålfibermembran med porstorlek som sträcker sig från 1.000 kD till 10 kD. Mindre suspenderade eller lösta beståndsdelar i provet kommer att passera genom den porösa barriären tillsammans med lösningsmedlet (filtratet), medan de större beståndsdelarna behålls (retentat). TFU kan betraktas som ett "grönt" metod som varken skadar prov eller kräver ytterligare lösningsmedel för att eliminera giftiga överskottsreagens och biprodukter. Vidare kan TFU appliceras på en stor variation av nanopartiklar som både hydrofoba och hydrofila filter finns tillgängliga.
De två viktigaste målen med denna studie var: 1) för att illustrerade experimentella aspekterna av TFU strategi genom en inbjuden videoupplevelse och 2) att demonstrera genomförbarheten av TFU metoden för större volymer av kolloidala nanopartiklar och mindre volymer retentat. Först unfuctionalized AgNPs (4 L, 15,2 pg ml -1) syntetiserades med den väletablerade Creighton metoden 22,23 genom reduktion av AgNO 3 med NaBH 4. AgNP polydispersitet därefter minimeras genom en 3-stegs TFU använder en 50-nm-filter (460 cm 2) för att avlägsna AgNPs och AgNP-aggregat större än 50 nm, följt av två 100-kD (200 cm 2 och 20 cm 2) filter att koncentrera AgNPs. Representativa prover karakteriserades med transmissionselektronmikroskopi, UV-Vis absorptionsspektrofotometri, Raman-spektroskopi och induktivt kopplad plasma optisk emissionsspektroskopi. Den slutliga retentatet bestod av högkoncentrerat (4 ml, 8,539.9 pg ml -1) ändå ödmjuk aggregerade och homogenAgNPs med 1-20 nm i diameter. Detta motsvarar en koncentration silver utbyte av omkring 62%.
UV-Vis absorptionsspektrofotometri och Raman-spektroskopi av kolloidala AgNPs
Det är väl känt att antalet av ytplasmonresonans toppar i absorptionsspektrumet för en kolloid minskar då symmetrin hos de AgNPs ökar. Dessutom leder AgNP aggregering till uppkomsten av bredare eller röd-skiftade toppar. 25,26 Förekomsten av en enda, skarp och symmetrisk SPR topp vid 394 nm är ett tecken på små sfäriska AgNPs av måttlig aggregering och storleksfördelning.
<p class="jove_co…The authors have nothing to disclose.
Finansiering från National Science Foundation genom NUE i teknisk och Leaderprogrammen konsortiet tacksamt erkänt.
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.