Получение звездообразных наночастиц металлов

Введение

Понимание контроля оптических и плазменных свойств уникальной наносистемы-золотых нанозвезд -экспериментально и теоретически обеспечивает превосходное проектирование, а также изготовление в сфере биомедицинских применений. В этом проекте показываются новые, поверхностно-активные вещества способа синтеза биосовместимых золотых нанозвезд с регулируемой геометрией, а также плазменная полоса которая может быть настроена в «диагностическом окне ткани» в инфракрасной области, которая является наиболее подходящей для изображения [1].
Теоретическое моделирование было выполнено для нескольких-разветвленных 3D нанозвезд и получило спектры поглощения, которые хорошо согласуются с экспериментальными результатами. Сдвиг плазменной полосы был приписан к изменениям в соотношении сторон ветви, и плазменная группа усиливается с ростом номера ветви, длиной ветви, и общего размером звезды.
Нанозвезда показала чрезвычайно сильную двухфотонную фотолюминесценцию (TPL) .TPL томография зародышей пшеницы агглютинина (WGA) функционализированная нанозвезда на BT549 в клетках рака молочной железы и пегилированные нанозвезды,которые циркулируют в сосудистой системе, исследовали через дорсальные окна камеры в естественных условиях при помощи лабораторных мышей,все эти исследования показали, что золотые нановезды могут служить в качестве эффективного контрастного вещества для применения биологических изображений[1].
Наночастицы Плазменных металлов (NPS) привлекли огромный интерес из-за их физических и химических свойств, и особенно их завораживающие оптические свойства.
Поверхностно-расширение структуры комбинационного спектроскопических (SERS), и потенциал в биологических приложениях, как биосенсоры, диагностика и фототермическая терапия. Эти свойства тесно связаны с размером, формой и составом наноструктур.
Экспериментальные и теоретические расчеты показали, что несферический NPs демонстрирует более сильный катализ и SERS поведение, чем сферические наночастицы, из-за анизотропного распределения электромагнитного поля, близкого к кончикам разветвленных частиц.

Эксперименты
Получение и определение характеристик золотых нанозвезд
Все химические вещества в данном исследовании были реагентного класса. Тетрахлороаурат (HAuCl 4 · 3H 2 О, 99%), цитрат натрия (99%), поли (винилпирролидон) (PVP, МВт) 10 000), этанол (99,8%), N, N диметилформамид (ДМФ, 99,8%), натрия сульфида (Na 2 S · 9Н 2 0, 98%), и п- меркаптобензойна кислота (п- MBA) были приобретены у компании Sigma-Aldrich и использовали их по назначению. Вода, используемая в течение синтеза, был Ultrapure DI (18,2 M Ω).
Золотые нанозвезды были синтезированы в соответствии с протоколом, представленным Лиз-Marzan и др. Кроме того, мы расширили этот синтез, чтобы контролировать размер звезд приблизительно от 45 до 116 нм в размере, который приводит к настройке возможностей продольного плазменного пика в ближней инфракрасной области спектра от около 725 до более чем 850 нм.

179070022860


Рисунок 1 - Фотография погашенной нанозвезды реакционной смеси нанозвезды (синтезированный путем инъекции 135 μ Л Au молекул), что соответствует времени, меченных на рисунке 2А.

Если быть объективным то, 20-нм PVP покрытые молекулы Au в этаноле были получены в соответствии с версией модифицированого протокола по Graf. Это решение называется «решение роста». Этот шаг последовал инъекции, при интенсивном перемешивании, объема молекул Au в диапазоне от 45 до 700 μ Л, что давало звезде размеры 116 до 45 нм, соответственно [2]. В течение 15-30 мин синтеза, каждый раствор испытывал трехцветный переход начиная с розового оттенка; затем бесцветный; и, наконец, фиолетовый / синий для маленьких звезд, около 15 минут, до темно-зеленого цвета, а так же для больших звезд, около 25 мин.
Рост золотых нанозвезд был исследован в течение продолжающегося синтеза звезды, во-первых, путем анализа прогрессии во времени звездами спектра поглощения и, во-вторых, с помощью визуализации звездами морфологические изменения с течением времени с помощью ТЭМ. Отбор пробы проводили при 2-минутных интервалах путем последовательного извлечения и закалки реакционной смеси с аликвотом натрия сульфида, в котором сульфид действует в качестве акцептора ионов Au.
Кратко, 4,2 мМ раствор Na 2 С, в 15 мл ДМФ получали, с последующим погружением в воду в ультразвуковой очистке ванны для эффективного диспергирования. 10-мл стеклянные пробирки помещали близко к реакционной емкости, и в каждую пробирку добавляли вещество пипеткой 1 мл Na. Синтез звезд был начат, и с интервалами по 2 мин, добавляют 1-мл аликвотной реакционной смеси последовательно экстрагируют и вводят в соответствующие закалочные растворы, которые затем осторожно перемешивают и не трогают пока не произойдет отбор проб. После спектрального анализа образцы промывали пять раз с этанолом, чтобы удалить избыток PVP и ДМФА [1].
Образцы золотых нанозвезд были охарактеризованы с помощью УФ-видимой спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и сканирующей электронной микроскопии (SEM). спектры поглощения УФ-видимой были измерены с помощью Beckman Coulter 530 спектрофотометра.
TEM и SEM образцы были приготовлены путем сушки этанольных суспензий частиц на углероде-формваре с покрытием медных сеток и медных лент. ПЭМ изображения были получены с FEI Tecnai G 2 Система Твин работает при 160 кВ и SEM изображения были получены с помощью системы FEI XL30 СЭМ-FEG на 29 кВ. Размеры частиц были измерены с использованием ImageJ 15.

Приготовление растворов SERS
Нанозвезды синтезируют путем добавления предварительно сформированных молекул в растворах «роста», что дает возможность расчета их концентрации путем оценки концентрации молекул

. Концентрация крышек молекул Au была оценена как 3,5 × 10 11 частиц / мл, перед PVP функционализацией и ресуспендированием в этаноле.
Различные объемы молекул затем добавляют к раствору роста ДМФА с получением растворов звезды разного размера и концентрации [1]. Эти растворы центрифугировали пять раз в этаноле, чтобы смыть избыток PVP и ДМФ растворитель.


Результаты и обсуждение
Отчет по проведению синтеза был таковым, размер нанозвезд регулировали путем изменения концентрации Au молекул, взвешенных в растворе ДМФА роста. Чем выше концентрация молекул, тем ниже число доступных атомов Au в молекулах и, таким образом, тем меньше изучаемая нанозвезда [2].
Очевидно, что отрицательная корреляция существует также между концентрацией молекул и времени синтеза: чем выше концентрация молекул, тем тоньше слой осаждения атомов Au в молекулах.
Также можно контролировать размер звезды путем изменения HAuCl4. Концентрацию в растворе роста с большой долей HAuCl4 получают большие звезды, но этот путь потребует непрактичные концентрации PVP для поддержания большого [Au] / [PVP] соотношения, необходимого для уменьшения HAuCl 4 и формирование ветвей, как ранее уже было объяснено.

right825500


Рисунок 2 - ПЭЙ мониторинг эволюции nanostar с течением времени, и соответствующие образцы на рисунке 3: т) (А) 0, (В) 2, (С) 4, (D), 6, (Е) 8, (F), 12, (G), 16, (Н) 20, (I), 24, и (J), 28 мин.

Последний метод был исследован в качестве альтернативы, но в нем не наблюдался дальнейший рост частиц, когда концентрация HAuCl 4 был увеличена в то время как PVP оставался неизменным.
Другой возможный путь для управления размером звезды явлется ввод молекул Au различных размеров в раствор ДМФ роста, но этот процесс требует дополнительного усложнения синтеза нескольких партий молекул и перерасчета концентрации реагентов, чтобы получить нужный размер звезды [2].
ПЭМ-изображения типичной партии синтезированных нанозвезд, извлеченных из образцов первоначально опыта вводили 45 и 135 μ Л раствора молекул. В ходе последующего анализа, тщательное расследование этого кинетика роста и конечной морфологии осуществляются путем характеризации роста нанозвезды.


1884045381100


Рисунок 3 - Типичные изображения ПЭМ золота нанозвезды, синтезированные с помощью добавления 135 μ Л Au молекул (основное изображение) и 45 μ Л Au молекул.

Другой возможный путь для управления размером звезды явлется ввод молекул Au различных размеров в раствор ДМФ роста, но этот процесс требует дополнительного усложнения синтеза нескольких партий молекул и перерасчета концентрации реагентов, чтобы получить нужный размер звезды [1].
ПЭМ-изображения типичной партии синтезированных нанозвезд, извлеченных из образцов первоначально опыта вводили 45 и 135 μ Л раствора молекул. В ходе последующего анализа, тщательное расследование этого кинетика роста и конечной морфологии осуществляются путем характеризации роста нанозвезды.

Морфология звезд
Морфология звезд изучается по продолжительности синтеза и по размеру нанозвезды, которая включает в себя процесс увеличения звезды при помощи добавленных молекул.
Механика роста нанозвезды не обсуждается практически и по сей день. Тем не менее, такое исследование имеет важное значение для выяснения кинетики роста нанозвезды после инъекции молекул, а также для разработки простой геометрической модели, которая будет надежно представлять синтезированную нанозвезду [2].
Синтез нанозвезды отбирали в 2-минутных интервалах путем обработки аликвота реакции смеси с натрием сульфида.Ионы имеют сильную бесконечность для тяжелых металлов в их ионных и металлических состояниях.

2880360762000


Рисунок 4 - Схематичная модель нанозвезды

Коллективные колебания электронов ионов определены до металла / диэлектрической границы. Поведение ИПА непосредственно по нескольким параметрам, в том числе структуре наночастиц, формы, размера и материала, все из которых диктуют электроны металла [1].
Это в конечном счете влияет на оптические и SERS свойства наночастицы, которые можно наблюдать с помощью УФ-видимого поглощения и спектров SERS.
Что интересно, можно так же генерировать связывающие и разрыхляющие состояния низких и более высоких уровней энергии.
Тем не менее, для упрощения интерпретации механизма роста, короткие и длинные пики плазмонов приписываются моды плазменных ионов, связанных с внутренним ядром.


Получение звездообразных наночастиц металлов
Получение золота,серебра наночастиц
Чтобы подготовить звездообразные наночастицы золота тернистые, золото / серебро раствор, полученный смешиванием с 20 м L 10 мМ +водный раствор HAuCl 4
и 2 м Л 10 мМ водного раствора AgNO 3 в 1 мл Milli-Q воды. После того как раствор был тщательно перемешан, в 4 м Л водного раствора 100 мМ быстро добавляют аскорбиновую кислоту, и раствор дальше встряхивают в течение 20 с.
Цвет изменился от бесцветного до светло-синего цвета, как только был добавлен восстановитель, что указывает на образование тернистых золота -наноматериалов. Фи NAL рН был 3,0 [3].
Изменение молярного соотношения HAuCl 4: AgNO 3 привело к наночастицам с пониженными шипами и неравномерно квази-сферическими наночастицами золота - звездообразными.


Рисунок 5 - Получение модифицирования хитозаном (O- карбоксиметилхитозан) + блокированные золотые и серебрянные наночастицы.

Модифицирование хитозана (O- карбоксиметилхитозан)
Он был модифицирован, как описано в другом месте. 24 5 г хитозана с низкой молекулярной массой энергично перемешивали в 50 мл 50% -ного раствора NaOH в течение 48 ч.
После того, как желтовато-белые порошки были получены путем пропускания раствора через фильтр (внутренний диаметр: 95 мм; внешний диаметр: 105 мм), супернатант сушится при 60 ° С в течение 3 ч [3]