Гидрохинон основе Синтез наностержней золота
Summary
В этом документе описан протокол для синтеза золотых наностержней, основанный на использовании гидрохинона в качестве восстановителя, а также различные механизмы контроля за их размера и соотношения сторон.
Abstract
Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the “growth solution”. By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.
Introduction
Золотые наночастицы (AuNPs) являются одним из наиболее распространенных и перспективных наноструктур для использования в биомедицинских приложениях. Их использование имеет важное значение во многих пункт-ухода в пробирке диагностики продуктов 1 Они были предложены в качестве эффективного инструмента для ряда других различных областей применения:. В качестве контрастного агента в исследованиях визуализации, 2 в качестве системы доставки лекарственного средства 3 и , как препараты для светоиндуцированного термотерапии (или фототермической терапии). 4. Большой потенциал AuNPs въехал, в последние двадцать лет, интенсивные исследования по разработке нового синтеза , который способен увеличить контроль на размер и форму , получается. 5 Это происходит потому, что различные виды AuNPs фактически более подходящим, чем другие для конкретных применений.
Среди различных золотых наноструктурах, золотые наностержни (AuNRs) стали одним из самых интересных систем. AuNRs характеризуются двумя плазмосетевых карт пики , связанные с колебанием электронов вдоль продольной и поперечной осей, соответственно. 6 Особенно важно , что положение самого интенсивного продольного пика может быть настроен точно между 620 и 800 нм, в зависимости от соотношения сторон стержней , Эта область соответствует биологическому окно, 7 , где человеческие ткани почти не впитывают свет, способствующего развитию ряда фотонных применений в естественных условиях , связанных с AuNPs.
Несмотря на огромный интерес к такого рода наноструктурах, синтетические протоколы для приготовления AuNRs страдают от нескольких ограничений. В большинстве случаев, наностержни получают в соответствии с методом двухступенчатого разработанного Сау и соавторами. 8 , в своем протоколе, нанострежни синтезируют путем уменьшения ионами золота с использованием аскорбиновой кислоты в присутствии предварительно формованных семян золота, серебра ионов и большое количество бромида гексадецильная триметиламмониевой (СТАВ), ACationic линейное поверхностно-активное вещество.
Недостатком этого протокола является то , что выход восстановление ионов золота является относительно низким (около 20%) 9 и что высокое количество СТАВ, дорогого реагента , что составляет более половины от общей стоимости для реагентов в синтезе, необходим. Разработка нового и более эффективного пути синтеза является оттуда считается важной необходимостью, что позволяет распространение медико-биологических подходов, основанных на AuNRs.
В первой части настоящей работы мы представляем оптимизированный протокол для подготовки AuNR, имеющего соотношение сторон около трех. Синтез основан на использовании гидрохинона в качестве мягкого восстановителя , и это позволяет получать AuNR с почти количественным восстановлением ионов золота, что делает использование уменьшенного количества СТАВ. 10 Этот протокол для подготовки AuNRs основан на двухступенчатого подхода, где семена золота используются в "золь ростасоциологическое загрязнение ".
Во второй части мы покажем, как тонко подстройку соотношение размера и соотношения сторон полученного AuNR двумя способами. Первый способ, аналогичный стандартному протоколу на основе аскорбиновой кислоты, вл етс изменение количества ионов серебра, присутствующих в растворе «роста». Второй способ основан на изменении количества СТАВ, которое может быть уменьшено вплоть до концентрации 10 мМ (близкой к критической концентрации мицеллярной сообщили поставщиком), чтобы получить хорошо определенные короткие наностержней.
Protocol
Representative Results
Discussion
Протокол, представленные здесь применяется гидрохинон, ароматическую молекулу характеризуется слабым восстановительным потенциалом, в процессе производства золота наностержней. Есть два основных преимущества настоящего протокола по направлению к наиболее часто используемой схем?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Funding for this research was provided by the Italian Ministry of Health under the frame of EuroNanoMed II (European Innovative Research & Technological Development Projects in Nanomedicine, project title: ”InNaSERSS”).
Materials
| Gold(III) chloride trihydrate | Sigma Aldrich | 520918 | |
| Hydroquinone | Sigma Aldrich | H17902 | |
| Silver Nitrate | Sigma Aldrich | 209139 | toxic |
| Sodium Borohydride | Sigma Aldrich | 480886 | |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) | Sigma Aldrich | H5882 | Acute Tox. (oral). In this study we tested three different batches of CTAB (H5882) from Sigma Aldrich. Two of them were marked as made in China while one as made in India. In our experience only the batches marked as made in China were effective for the preparation of AuNR |
| Spectrophotometer | Thermo scientific | Nanodrop 2000C | |
| TEM | JEOL | 2100 |
References
- Zhou, W., Gao, X., Liu, D., Chen, X. Gold Nanoparticles for In Vitro Diagnostics. Chem Rev. 115 (19), 10575-10636 (2015).
- Bao, C., et al. Gold nanoprisms as optoacoustic signal nanoamplifiers for in vivo bioimaging of gastrointestinal cancers. Small. 9 (1), 68-74 (2013).
- Han, G., Ghosh, P., Rotello, V. M. Functionalized gold nanoparticles for drug delivery. Nanomedicine. 2 (1), 113-123 (2007).
- Choi, W. I., et al. Tumor regression in vivo by photothermal therapy based on gold-nanorod-loaded, functional nanocarriers. ACS Nano. 5 (3), 1995-2003 (2011).
- Langille, M. R., Personick, M. L., Zhang, J., Mirkin, C. A. Defining Rules for the Shape Evolution of Gold Nanoparticles . J. Am. Chem. Soc. 134 (35), 14542-14554 (2012).
- Lohse, S. E., Murphy, C. J. The Quest for Shape Control: A History of Gold Nanorod Synthesis. Chem. Mater. 25 (8), 1250-1261 (2013).
- Weissleder, R. A clearer vision for in vivo imaging. Nat. Biotech. 19 (4), 316-317 (2001).
- Sau, T. K., Murphy, C. J. Seeded High Yield Synthesis of Short Au Nanorods in Aqueous Solution. Langmuir. 20 (15), 6414-6420 (2004).
- Ratto, F., Matteini, P., Rossi, F., Pini, R. Size and shape control in the overgrowth of gold nanorods. J. Nanopart. Res. 12, 2029-2036 (2010).
- Morasso, C., et al. Control of size and aspect ratio in hydroquinone-based synthesis of gold nanorods. J. Nanopart. Res. 17, 330-337 (2015).
- Vigderman, L., Zubarev, E. R. High-yield synthesis of gold nanorods with longitudinal SPR peak greater than 1200 nm using hydroquinone as a reducing agent. Chem. Mater. 25 (8), 1450-1457 (2013).
- Walsh, M. J., Barrow, S. J., Tong, W., Funston, A. M., Etheridge, J. Symmetry breaking and silver in gold nanorod growth. ACS Nano. 9 (1), 715-724 (2015).
