タンジェンシャルフロー限外濾過：コロイダルシルバーナノ粒子の大きさの選択と集中のための "グリーン"メソッド
Summary
タンジェンシャルフローろ過（TFU）はbiosamplesの重量ベースの分離のために使用される循環方式である。 TFUは、サイズ選択（1-20 nmの直径）に適応性の高い多分散銀ナノ粒子の大量（15.2μgのmlの4 Lを集中しました<sup> -1</sup> 8,539.9μgのmlの4ミリリットルにダウン<sup> -1</sup>）最小限の集合である。
Abstract
今日では、AgNPsは広範囲にその強力な抗菌特性に起因する消費者向け製品は、1水消毒、2治療薬、1、3、および生物医学装置4の製造で使用されています3月6日 、これらのナノ粒子のアプリケーションが強くAgNPサイズと凝集状態の影響を受けている。多くの課題は、制御された製造7、化学的に積極的なキャッピング/安定剤や有機溶剤などから解放された非機能性、均質AgNPsのサイズベースの分離4,8に存在しています。7月13日の制限がコスト高あるいは縮小、試薬の毒性から出てくるAgNP合成や分離方法（ 例えば 、遠心分離、サイズ依存溶解性、サイズ排除クロマトグラフィー、等）の効率。10,14-18これを克服するために、我々は最近、TFUは大きいサイズ、濃度の制御とを許可することを示したクレイトンAgNPs（300の凝集状態そのような超遠心分離などの従来の方法に比べ198.7μgのml -1）を15.3μgのml -1の mlのダウンに10ミリリットル19
TFUは、一般的にタンパク質、ウイルスと細胞の重量ベースの単離に用いた再循環方式です。20,21簡単に言うと、液体試料はkDの1,000〜10kDの範囲の細孔径を有する中空糸膜のシリーズを介して渡されます。大きい成分が（保持）は保持されながら、サンプルの小さな懸濁または溶解成分は、（ろ）溶媒と共に多孔関門を通過することになる。 TFUは、それがどちらの損害賠償をサンプルとして "緑"の方法であると考えたり、有毒な過剰な試薬および副産物を除去するために追加の溶媒が必要とすることができる。疎水性と親水性の両方のフィルターが利用可能であるさらに、TFUは、ナノ粒子の大規模な様々に適用してもよい。
本研究の2つの主要な目的は、1）説明するためにコロイドナノ粒子と濃縮水の小さいボリュームの大きいボリュームのためTFU方式の実現可能性を実証するために招待されたビデオの経験と2を通してTFUアプローチの実験的側面）。まず、unfuctionalized AgNPsは（4リットル、15.2μgのml -1）をNaBH 4でAgNO 3の還元によって十分に確立されたクレイトン法22,23を用いて合成した。 AgNP多分散性は、その後、2つの100-KD（200 cm 2で 、20 cm 2）のフィルタに続いて50nmを超えるAgNPsとAgNP-凝集物を除去し、50 nmフィルター（460 cm 2）を 、使用して3つのステップTFUを介して最小化されたAgNPsを集中させる。代表的なサンプルは、透過型電子顕微鏡、紫外可視吸光光度法、ラマン分光法、誘導結合プラズマ発光分光法を用いて特徴付けた。最終残留物は高度に濃縮された（4ミリリットル、8,539.9μgのml -1）をさらに集約し、均質な卑しいから成っていた直径1から20 nmのAgNPs。これは、約62％の銀濃度の収率に相当する。
Protocol
1。コロイドAgNPsの合成クレイトン法（わずかに変更され、安価な）22の反応機構は、望ましくない加水分解室温以上でのNaBH 4の副反応と一緒に参照パベルet.alのサポート情報で非常に詳細に説明されています。23 4月12日40％エタノール浴中1.25 M NaOH中時間、そして最後にオートクレーブし、次いで、10％HNO 3浴で12〜24時間のためにす…
Discussion
UV-Vis吸収分光光度法とコロイドAgNPsのラマン分光
これはよくコロイドの吸収スペクトルにおける表面プラズモン共鳴ピークの数が増加AgNPsの対称として低下することが知られている。さらに、AgNP集約が広いまたは赤色シフトピークの出現につながる。25,26は 394 nmで、単一の鋭いと対称SPRピークの存在が適度な凝集や粒径分布の小さい、球状AgNPsの指標である。
<p …Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
エンジニアリングとリーダーコンソーシアムプログラムにおけるNUE全米科学財団からの資金調達は感謝して承諾されます。
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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Tangential Flow UltrafiltrationColloidal Silver NanoparticlesAgNPsSize SelectionConcentrationNanoparticle ApplicationsAntimicrobial PropertiesControlled FabricationSize-based IsolationChemically Aggressive Capping/stabilizing AgentsOrganic SolventsToxicity Of ReagentsHigh CostsReduced EfficiencyAgNP SynthesisIsolation MethodsCentrifugationSize-dependent SolubilitySize-exclusion ChromatographyTFU (Tangential Flow Ultrafiltration)Creighton AgNPsUltracentrifugationRecirculation MethodHollow Fiber MembranesPore Size
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Anders, C. B., Baker, J. D., Stahler, A. C., Williams, A. J., Sisco, J. N., Trefry, J. C., Wooley, D. P., Pavel Sizemore, I. E. Tangential Flow Ultrafiltration: A “Green” Method for the Size Selection and Concentration of Colloidal Silver Nanoparticles. J. Vis. Exp. (68), e4167, doi:10.3791/4167 (2012).