Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

En enkel metod för storleken Kontrollerad Syntes av stabila Oligomera Kluster av guld nanopartiklar under normala förhållanden

Published: February 5, 2016 doi: 10.3791/53388
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Pathology and Laboratory Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill, 2Condensed Matter Physics Department, Laboratory of Biophysics, Jozef Stefan Institute

Summary

Vi beskriver en enkel metod för framställning av mycket stabila oligomera kluster av guldnanopartiklar via reduktion av klorguldsyra (HAuCl 4) med natriumtiocyanat (NaSCN). De oligoclusters har en snäv storleksfördelning och kan framställas med ett brett spektrum av storlekar och med flyt rockar.

Abstract

Reducering utspädd vatten HAuCl 4 med natriumtiocyanat (NaSCN) under alkaliska betingelser producerar 2 till 3 nanopartiklar nm diameter. Stabila druvliknande oligomera kluster av dessa gula nanopartiklar av snäv storleksfördelning syntetiseras under omgivningsförhållanden via två metoder. Fördröjningstids-metoden styr antalet subenheter i de oligoclusters genom att variera tiden mellan tillsatsen av HAuCl 4 till alkalisk lösning och efterföljande tillsats av reduktionsmedel, NaSCN. De gula oligoclusters produceras varierar i storlek från ~ 3 till ~ 25 nm. Detta storleksintervall kan förlängas ytterligare genom en tilläggs metod som utnyttjar hydroxylerade guldklorid (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -) för att automatiskt katalytiskt öka antalet subenheter i den syntetiserade oligocluster nanopartiklar, vilket ger en total räckvidd på 3 nm till 70 nm. De råa oligocluster preparat visar smala storleksfördelningar och kräver inte pälsfins fraktione för de flesta ändamål. De oligoclusters bildas kan koncentreras> 300 gånger utan aggregering och den råa reaktionsblandningarna förbli stabila i flera veckor utan vidare bearbetning. Eftersom dessa oligomera kluster kan koncentreras före derivatisering de tillåter dyra derivatiserande medel som ska användas ekonomiskt. Dessutom presenterar vi två modeller genom vilka förutsägelser av partikelstorleken kan göras med stor noggrannhet.

Introduction

Användningen av guldnanopartiklar som verktyg i såväl biomedicinska tillämpningar och grundforskning har vuxit enormt under de senaste decennierna. Få moderna nanomaterial har applicerats på så många olika områden, hitta deras användning i allt från solpaneler till fototermisk cancerbehandling; från elektrisk till biologiska sensorer; från kemisk katalys till läkemedelsleveranssystem 1-7. Intressen i guld nanopartiklar som verktyg inom dessa områden drivs av de unika egenskaperna guldnanopartiklar besitter som inkluderar speciella strukturella, optiska och elektroniska egenskaper 8.

Det finns en ökad användning av guld nanopartiklar 9,10 i biologiska och kemiska analyser. Trots att det finns många källor för inköp av guldnanopartiklar, de kommer på ett betydande pris jämfört med kostnaden för i hus syntes. De höga kostnaderna för kommersiellt tillgängliga nanopartiklar gör i huset syntes demande. Vårt förfarande innefattar syntes av oligomera nanokluster som görs av små 2-3 nm sfäriska guld subenheter. Har alla fördelarna med klassiska guldnanopartiklar, är oligomera nanokluster självklara valet när det gäller permeabilitet eller filtreringshastigheter mätningar eftersom deras modulär struktur härmar strukturen av proteiner.

För närvarande är de vanligaste metoder för i huset syntes av guldnanopartiklar innebära en minskning av guldklorid (HAuCl 4) under vattenhaltiga betingelser 11,12. Reduktion av HAuCl 4 med gemensamma reducerande reagens, såsom natriumborhydrid (NaBH4) eller natriumcitrat, medger framställning av sfäriska nanopartiklar 13. Guldnanopartiklar som syntetiseras av dessa metoder är begränsade i deras användbara storleksintervall, eftersom de blir känsliga för närvaron av salter i biologiska buffertar som sina kärndiametrar öka. Ett förfarande har tidigare beskrivitsför syntes av gula nanopartiklar av 2-3 nm diameter från reduktionen av HAuCl 4 med natriumtiocyanat under alkaliska betingelser 14,15.

Här beskriver vi en modifiering av denna metod som producerar en druvliknande oligocluster av de gula nanopartiklar utan att det behövs ytterligare kapslingsmedel. Genom att helt enkelt variera tiden mellan tillsatsen av HAuCl 4 till alkalisk lösning och efterföljande tillsats av reduktionsmedel, natriumtiocyanat, har vi möjlighet att variera den resulterande storleken på guldpartiklarna från ~ 3 nm till ~ 25 nm. För att producera större partiklar, kan ett enkelt tillägg om förfarandet kan användas för att odla dessa oligoclusters genom tillsats av hydroxylerade guld (HG) till den syntetiserade oligoclusters i närvaro av natriumtiocyanat. Med hjälp av dessa två metoder, har vi möjlighet att på ett tillförlitligt sätt producera oligoclusters täcker ett område från ~ 3 nm till ~ 70 nm. Det faktum att denna metod tillåter väl kontrollerad syntes av hög kvalitet ggamla oligoclusters enligt bänk förhållanden med standardutrustning och ett begränsat antal reagens sträcker potentiellt fördelarna med guldnanopartiklar som ett forskningsverktyg för forskare med liten eller ingen kompetens inom kemisk syntes.

Protocol

1. Beredning av reagenser

Varning: Använd alltid försiktig när du arbetar med kemikalier och lösningar. Följ lämpliga säkerhetsåtgärder och handskar, glasögon och en laboratorierock vid alla tidpunkter. Var medveten om att nanomaterial kan ha ytterligare risker jämfört med deras bulk motsvarighet.
Notera: Alla kemiska lösningar är utförda som molal (gram mol per kg av lösningsmedel) snarare än molar (grammol per liter lösning).

  1. Framställning av guldklorid
    1. Lös upp 1 g av guld (III) klorid-trihydrat i 100 g H2O för erhållande av 25 mM HAuCl 4.
  2. Framställning av borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O)
    1. Lös upp 3,81 g borax in i 100 g H2O för erhållande av 0,1 molal borax (varmt vid behov för att säkerställa fullständig lösning).
  3. Framställning av natrium-tiocyanat
    1. Lös upp 8,1 g natrium-tiocyanat i 100 gH2O för att ge en molal NaSCN.
  4. Framställning av natrium-karbonat
    1. Lös upp 5,3 g vattenfritt natriumkarbonat i 100 g H2O för erhållande av 0,5 molal Na 2 CO 3.
  5. Framställning av glutation
    1. Lös upp 154 mg av reducerat glutation (GSH) per 1 ml av 0,5 molal Na 2 CO 3 för att ge 0,5 molal GSH.

2. Syntes av guld Oligoclusters

  1. Fördröjningstid Syntes av guld Oligoclusters
    1. Lägg 59,5 ml H2O till en ren 125 ml Wheaton glasflaska innehållande en omrörare. Använd en plan botten ren glasbehållare, men se till att det är mycket ren.
    2. Lägg 7 ml 0,1 molal borax och sätta lösningen till en kraftig uppståndelse.
    3. Lägg 2,8 ml ~ 25 mM HAuCl 4 under kraftig omblandning och vänta önskad fördröjningstid (tillägg av HAuCl 4 börjar fördröjningstiden). Fördröjningstider kommer att bestämma storleken påden så syntetiserade oligoclusters såsom visas i tabell 1.
    4. Efter önskad fördröjning, tillsätt 700 pl 1 molal NaSCN i korthet kraftig omrörning (1200 rpm under 30 sek).
    5. Avlägsna omrörarstav och låta reaktionen gå till fullbordan O / N (storleksfördelningen av oligoclusters kan ytterligare förbättras genom att låta blandningen omröras kontinuerligt O / N medan reaktionen går till fullbordan). När reaktionen har kommit till fullbordan den syntetiserade råa oligoclusters är stabila i flera veckor.
  2. Add-on Growth av Oligoclusters
    1. Kombinera 10 ml av as-syntetiserade oligoclusters till 60 ml HG. Förhållandet mellan as-syntetiserade oligoclusters till HG bestämmer storleken på resulterande oligoclusters, ökar den relativa mängden av HG ger större oligoclusters.
    2. Lägg 900 ul av en molal NaSCN i korthet kraftig omrörning (1200 rpm under 30 sek).
    3. Låta reaktionen gå till fullbordan O / N (storleksfördelningen av oligoclusterskan ytterligare förbättras genom att låta blandningen omröras kontinuerligt O / N medan reaktionen går till fullbordan).

3. GSH Derivatisering och Koncentration av Oligoclusters

  1. Tillsätt 70 ml av as-syntetiserade råa oligoclusters (eller oligoclusters från add-on-metoden) till en 70 ml 30 kDa cutoff centrifugal filter.
  2. Spin i 15 minuter vid 3000 x g. Detta koncentrerar partiklarna ner till en volym av ~ 250 | il.
  3. Flip anordningen över och återställa retentat genom spinning anordning för 3 min vid 500 x g. Återvunnen volym bör vara ~ 250 l.
  4. Mät återvunna volymen med en mikropipett.
  5. Lägg till en volym av 0,5 molal glutation (eller annan tiol) lika med 1/9: e den återvunna volymen av koncentrerade oligoclusters (slutlig koncentration 50 mmolal GSH).
  6. Tillåta derivatiseringsreaktion för att sitta vid RT under 5-10 min. Derivatisering sker snabbt. Alltför långa tider kan lösa partiklar.
  7. Späd Derivatized oligoclusters i 50 ml Dulbeccos fosfatbuffrad saltlösning. (Andra buffertar eller H2O kan väljas som utspädningsmedel / tvätt buffert vid detta steg. Valet är oftast bestäms av avsedd nedströms ansökan.)
  8. Lägg alla de utspädda derivatiserade oligoclusters till 30 kd cutoff centrifugal filter.
  9. Snurra centrifugal filter för 15 min vid 3000 x g.
  10. Flip anordningen över och återställa retentat genom spinning anordning för 3 min vid 500 x g. Återvunnen volym bör vara ~ 250 l. De återvunna koncentrerade partiklarna är klar för användning och är stabila i flera månader vid 4 ° C.

4. Analys och Kontroll av Oligocluster Synthesis

  1. Gelelektrofores av Oligoclusters
    1. Elektrofores av rå oligocluster beredning
      1. Blanda den syntetiserade oligocluster preparat 2: 1 med laddningsbuffert innehållande 60% glycerol, ~ 0,15% bromofenolblått och 150 mmolal GSH (från lager av 0,5 molal GSH löst i 0,5 molal Na 2 CO 3).
      2. Belastning 30 pl på prefabricerade polyakrylamid gradientgel (alla kDa) och kör med Tris-glycin Running buffert (25 mM Tris, 192 mM glycin, ingen SDS används) för 26 min vid konstant spänning (200 V).
    2. Elektrofores av GSH derivatiserade Oligoclusters
      1. Späd GSH-derivatiserad oligocluster beredning 1: 3 med H2O (typiskt 2 pl GSH-oligoclusters med 6 pl H2O).
      2. Blanda utspädd GSH-derivatiserade oligoclusters 2: 1 med laddningsbuffert innehållande 60% glycerol, ~ 0,15% bromofenolblått och 150 mmolal natriumbikarbonat.
      3. Belastning 10 pl på prefabricerade polyakrylamid gradientgel (alla kDa) och kör med Tris-glycin Running buffert (25 mM Tris, 192 mM glycin, ingen SDS används) för 26 min vid konstant spänning (200 V).
  2. Transmissionselektronmikroskopi (TEM)
    1. Förbereder Oligoclusters för TEM
      1. Att tvätta oligoclusters späd 20 | il av koncentrerade oligoclusters med 0,5 ml H2O och belastning in till en 0,5 ml 30 kDa cutoff centrifugal filter.
      2. Snurra vid 14.000 xg under 10 min.
      3. Ta bort filtratet och återsuspendera retentat med en färsk 0,5 ml H2O
      4. Upprepa tvättningen två gånger under totalt 3 tvättar.
      5. Späd slutligt retentat 500-faldigt i H2O (oligoclusters är redo för gridding vid denna punkt).
    2. gridding Oligoclusters
      1. Glimurladdning kolbelagda galler.
      2. Deposit 0,6 pl tvättade och utspädda oligoclusters på en kolbelagda glöd urladdat rutnät.
      3. Låt rutnät lufttorka under 10 minuter.
      4. Visualisera oligoclusters med TEM vid 100,000X förstoring. Arbeta vid 80 kV för bilder som visas här.

Representative Results

Synteserna av guld oligoclusters analyserades genom gelelektrofores (figur 1) och transmissionselektronmikroskopi (TEM) (Figur 2). Storleken på GSH-belagda oligoclusters kan övervakas genom elektrofores som större partiklar migrerar mindre och mörkare. Dessutom kan kvaliteten på en viss storlek preparat härledas genom bredden av bandet ses efter elektrofores (dvs för en given storlek, kommer beredningar smalare storleksfördelning producera snävare band än beredningar av samma storlek med bredare storleksfördelning) fig. 2 beskriver förhållandet mellan tidsfördröjningen (fördröjningstid metod) eller HG: utsäde (add-on-metoden) att oligocluster storlek. Medeldiametrar beräknade med TEM används för att bestämma fördröjningstiden och HG: utsäde beroende tillväxt oligoclusters för fördröjningstid och add-on metoder, respektive. Ett flödesschema (Figur 3) som beskriver förfarandet för båda möttestoder och en tabell (tabell 1) som tillhandahåller predikterade parametrar för att producera oligoclusters av önskad storlek presenteras.

Figur 1
Figur 1. Polyakrylamid gradient gelelektrofores av oligoclusters bildas av Delay-tid och Add-on metoder. Oligoclusters produceras av fördröjningstid och add-on metoder analyserades på gradient-elektrofores. Banorna 2-4: oligoclusters bildas efter olika fördröjningstider (45, 135, och 405 sek) mellan göra HAuCl fyra alkaliska och tillsatsen av NaSCN Lanes 5-8:. Oligoclusters bildade genom add-on-metoden. Utsäde bildades av den fördröjningstidsmetod med 405 sek fördröjning, som anges med ↓. Varierande mängder av HG användes för add-on. Förhållandena av HG-lösning (1 mM i guld) till utsäde lösning (1 mM i guld) som används för att framställa varje prov är indicaTed, som 4xHG, 6xHG, 12xHG och 24xHG. Klicka här för att ladda ner filen.

figur 2
Figur 2. Diametrar guld oligoclusters bildas av fördröjningstiden och add-on metoder. Oligoclusters framställda genom fördröjning tid och add-on metoder analyserades med TEM. A) och B) är anpassade med tillstånd från ref. 16, Copyright 2014 American Chemical Society. (A) representant TEM bilder av 50 nm x 50 nm områden nät framställda av proverna görs med hjälp av fördröjningstiden metoden. Diameter av partiklarna (y-axel) och fördröjningstider som används i deras framställning (X-axeln) anges, både axel är logaritmisk. Den tunga svarta linjen (R2 = 0,973) är en bästa passform med empiriska tre parametrar ekvation D fördröjningstiden = D 0 + en (1 - e -bt där D fördröjningstiden är medeldiametern av kluster i nm, D 0 är minsta diameter av kluster (~ 3,5 nm), en är den maximala ökningen i kärnstorlek som orsakas genom att förlänga tidsfördröjningen (~ 20 nm) , och b = 0,0021 sek -1. (B) diameter de oligoclusters bildas efter olika fördröjningstider innan du lägger NaSCN (fördröjningstid metoden) presenteras på en linjär skala. (C) Diametrar för oligoclusters bildas efter tillsats (add-on-metoden) av olika mängder av HG på förformade guld frön som bildas av fördröjningstiden metoden med 405 sek fördröjning. Såsom visas med den tunga svarta linjen, kan det lätt ses att diametern på oligoclusters bildas av add-on metod är ekvation 4 , Där c HG och c Frön är koncentrationerna av klorguldsyra som användes vid framställning av lösningen av HG i add-on metod och i att göra oligoc lusters från fördröjningstids-metoden, respektive. Likaså V HG och V Frön är motsvarande volymer. Klicka här för att ladda ner filen.

Figur 3
Figur 3. Väggschema för Delay-tid och Add-on metoder för att göra guld oligoclusters av olika storlekar. Flödesschema som beskriver förfaranden för att syntetisera guld oligoclusters av olika storlekar med hjälp av antingen fördröjningstiden eller add-on metoder. Alkalisk lösning av klorguldsyra är blå. HG är röd. Guldet nanopartiklar frön och oligoclusters är svarta. Klicka här för att ladda ner filen.

318px "> Delay-gångs
Tilläggs förfarande
förutspått diameter (nm)
fördröjningstiden (sek) fördröjningstiden (min) förutspått diameter (nm) uppmätt diameter ± 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
10 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 70,0 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 1,0 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 10
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 10 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

Tabell 1. Oligocluster storlek förutsägelsetabellen. Förväntade diametrar guld oligoclusters bildade med antingen fördröjningstiden eller add-on metoder. Förutsagda diameter för förseningen-time-metoden beräknas med den empiriska formeln för genomsnittliga oligocluster diameter D fördröjningstid = D 0 + a (1 - e -bt), där D är medeldiametern för guld oligoclusters i nm, D 0 är minimidiametern (3,5 nm), en är den maximala ökningen i kärnstorlek (20 nm), och b är 0,0021 sekunder -1, som visas tidigare 16. Förutspått diameter för tilläggs metod beräknas med hänsyn till att nya nanopartiklar inte kan bilda från HG, snarare det deponeras likformigt kring förformade sfäriska frön, vilket gör dem större. Ingen annan antagande är nödvändigt. Det kan lätt ses att the diameter oligoclusters bildas av add-on metoden är ekvation 6 , Där c HG och c Frön är koncentrationerna av klorguldsyra som användes vid framställning av lösningen av HG i add-on metod och i att göra oligoclusters av fördröjningstids-metoden, respektive. Likaså V HG och V Frön är motsvarande volymerna.

Discussion

Detta manuskript tillhandahåller ett detaljerat protokoll för bänkskiva syntes av monodispersa guld oligoclusters (Figur 3). Metoden är i stånd att producera ett brett spektrum av storlekar genom att helt enkelt variera tiden mellan tillsatsen av HAuCl 4 till alkalisk lösning och efterföljande tillsats av reduktionsmedlet, natriumtiocyanat. Tillsatsen av HAuCl 4 till alkaliskt buffrade vattenlösning resulterar i beroende hydroxylering tiden för HAuCl 4 till hydroxylerad guld (Na + [Au (OH 4-x) Cl x] -). Denna hydroxylering resulterar i mindre HAuCl 4 är tillgängliga, även om hydroxyleringen inte går till fullbordande eftersom det är en jämviktsreaktion. Den kärn och bildandet av de novo guld monomerer kan endast initieras av HAuCl 4. Hydroxylerade guld kan endast lägga till befintliga guldnanopartiklar, vilket resulterar i bildandet av guld oligoclusters; vår add-onMetoden utnyttjar denna 16. Oligoclusters bildade med den fördröjningstiden metod kan användas som frön, på vilken hydroxylerad guld avsätts och därigenom öka storleken av sådda oligoclusters. Ympades tillväxt kan kontrolleras genom att variera förhållandet av hydroxylerad guld (HG) vs. syntetiserade oligocluster (Figur 1). I båda metoderna storleken av partiklar lätt kan förutsägas genom att välja rätt tidsfördröjningen (Figur 2A, B) eller genom att välja rätt start frön och rätt förhållandet tillsatt hydroxylerad guld (HG) (Figur 2C). Förutsägelser för mest användbara partikelstorlekar presenteras (Tabell 1). Den ökande storleken på GSH derivatiserade oligoclusters kan övervakas genom elektrofores som större partiklar migrerar mindre och verkar framför allt mörkare, den senare till följd av det faktum att extinktionskoefficienten för guldnanopartiklar ökar i proportion till partikelstorlek.

4 är en jämviktsreaktion och inte går till fullbordande. Den ofullständiga hydroxylering av HAuCl 4 har minimal inverkan på add-on reaktion när koncentrationen av oligocluster frön är fortsatt hög. När koncentrationen av oligocluster frön är låg, vilket är fallet vid användning av lång fördröjning-tid utsäde och hög HG: utsädes-förhållanden, kan påverkan av unhydroxylated HAuCl 4 blir betydande. Under dessa förhållanden är HAuCl 4 kunna kärnor syntes av nya oligoclusters, vilket resulterar i heterogena populationer av oligoclusters.

Den syntetiserade oligoclusters produceras av fördröjningstid eller add-on metoden är stabila i flera veckor, bara utveckla spårmängder av guld fällning. Även efter att varaIng koncentrerade 300 Vik oligoclusters förblir stabila och motstå aggregering. Guldet oligoclusters som beskrivs här har även den ytterligare fördelen av att kunna koncentreras utan föregående derivatisering, vilket möjliggör dyra derivatiserande medel som skall användas i mindre volymer. Efter att ha derivatiserats med glutation (GSH), förblev kluster stabil upp till ett år. GSH-derivatisering ger också stark negativ laddning 13 som gör dem motstår aggregering när de utsätts för fysiologiska buffertar eller djurplasma, vilket gör dem lämpliga för in vivo experiment. Derivatisering kan uppnås med ett brett utbud av tiolgrupp innehållande reagens.

Mottaglighet av oligoclusters derivatisering med andra tiolinnehållande molekyler 17,18 möjliggör bekväm och lätt modifiering av ytan monolager, därmed styra ytkemi och reaktivitet oligoclusters. Andra kemikalier som används i detta protokoll can lätt ersätta liknande kemikalier utan att försämra syntes. Detta inkluderar substitution av borax med andra alkaliska buffertar (t ex., Karbonat) och natriumtiocyanat för andra tiocyanat salter (t ex., KSCN).

Det huvudsakliga attributet hos detta protokoll är dess enkelhet, som måste understrykas. Endast en milligram våg och magnetomrörare krävs för att producera kommersiella kvalitet guld oligoclusters som kan användas för avancerade biologiska och materialtillämpningar. Bred tillämpbarhet underlättas av det breda utbudet av storlekar än kan produceras och genom monodispersitet. Dessutom, i egen produktion är låg kostnad.

De oligoclusters är särskilt värdefulla för studier av permeabilitet av basalmembran och barriärer blod. De kan lätt administreras med saltlösning genom olika vägar och spåras in vivo 19-21. Erhållna vävnadsprover kan sedan granskas under enelektronmikroskop 16,22. Förutom permeabilitet ger bio distributionsvärdefull farmakologisk information och administration av blandningen av oligoclusters av olika storlek ger värdefull information om storleksberoende fördelning av partiklar inuti kroppen 23-25. Slutligen, på grund av sin unika struktur de misslyckas med att manifestera lokaliserad ytplasmonresonans (LSPR) kanske gör dem idealiska kandidater för fluorescensmärkning, vilket inte är lätt att uppnå i guldnanopartiklar eftersom interferens mellan LSPR och fluoroforen resulterar i nästan fullständig utsläckning av fluorescens 26 .

Acknowledgments

TK erkänner stöd från Slovenien forskningsinstitut (ARRS beviljar BI-US / 13-14-040 och J3-6803). OS erkänner stöd från National Institute of Health (NIH) bidrags RO1HL49277.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

Kemi guld nanopartiklar klorsyra Oligocluster Synthesis derivatisering Storleksfördelning oligomerer Grape-liknande kluster
En enkel metod för storleken Kontrollerad Syntes av stabila Oligomera Kluster av guld nanopartiklar under normala förhållanden
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lawrence, M., Testen, A., Koklic,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter