Коллоидное золото

редактировать
Суспензии наночастиц золота различных размеров. Разница в размерах выплаты в цветах.

Коллоидное золото представляет собой золь или коллоидную суспензию наночастиц из золота в жидкости, обычно в воде. Коллоид обычно имеет интенсивный красный цвет (для более крупных сферических частиц менее 100 нм ) или синий / фиолетовый (для более крупных сферических частиц наностержней ). Благодаря своему оптическим, электронным и молекулярным свойствам, наночастицы золота являются предметом значительных исследований с использованием использования или обещанных применений в самых разных областях, включая электронную микроскопию, электроника нанотехнология, материалов и биомедицина.

Свойства коллоидных наночастиц золота и, следовательно, их потенциальное применение в степени зависит от их размера и формы. Например, стержневидные частицы имеют как поперечный, так и продольный пик, а анизотропия формы влияет на их самосборку.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Физические свойства
    • 2.1 Оптические
      • 2.1.1 Влияние размера
      • 2.1.2 Влияние местного показателя преломления
      • 2.1.3 Влияние агрегации
  • 3 Медицинские исследования
    • 3.1 Электронная микроскопия
    • 3.2 Система доставки лекарств
    • 3.3 Обнаружение опухолей
    • 3.4 Генная терапия
    • 3.5 Фототермические агенты
    • 3.6 Усилитель дозы лучевой терапии
    • 3.7 Обнаружение токсичного газа
    • 3.8 Биосенсор на основе наночастиц золота
      • 3.8.1 Оптический биосенсор
      • 3.8.2 Электрохимический биосенсор
      • 3.8.3 Иммунологический биосенсор
    • 3.9 Тонкие пленки
  • 4 Химия поверхности
    • 4.1 Обмен / функционализация лиганда
    • 4.2 Удаление лиганда
    • 4.3 Структура поверхности и химическая среда
  • 5 Здоровье и безопасность
    • 5.1 Токсичность и опасность при синт езе
    • 5.2 Токсичность из-за блокирующих лигандов
    • 5.3 Токсичность из-за размера наночастиц
  • 6 Синтез
    • 6.1 Метод Туркевича
    • 6.2 Укупорочные агенты
    • 6.3 Метод Бруста-Шиффрина
    • 6.4 Метод Перро
    • 6.5 Метод Мартина
    • 6.6 Нанотехнологические исследования
    • 6.7 Navarro et al. al. метод
    • 6.8 Сонолиз
    • 6.9 Метод с использованием блок-сополимеров
  • 7 См. также
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература
  • 10 Внешние ссылки

История

Эта клюква стеклянная чаша была сделана путем добавления соли золота (вероятно, хлорида золота) в расплавленное стекло.

Используется с древних времен как метод окрашивания стекла коллоидное золото использовалось в 4 веке Чашка Ликурга, которая меняет цвет в зависимости от источника света.

В Средние века, растворимое золото, раствор, предостав соль золота, имеет репутацию лечебного свойства при различных заболеваниях. В 1618 году Фрэнсис Энтони, философ и медицинский работник, опубликовал книгу под названием Panacea Aurea, sive tractatus duo de ipsius Auro Potabili (латинское: золотое зелье или два лечения питьевого золото). В книге представлена ​​информация об образовании коллоидного золота и его медицинской техники. Примерно полвека спустя английский ботаник Николас Калпеппер опубликовал в 1656 году книгу «Трактат о Aurum Potabile», исключительно обсуждаемые медицинские применения коллоидного золота.

В 1676 году Иоганн Кункель, немецкий химик, опубликовал книгу по изготовлению витражей. В своей книге «Ценные наблюдения или замечания о фиксированных и летучих солях - Auro и Argento Potabile, Spiritu Mundi и им подобные» Кункель предположил, что розовый цвет Aurum Potabile произошел от мелких частиц металлического золота, невидимых человеческому глазу. В 1842 г. Джон Гершель изобрел фотографический процесс, названный хризотипом (от греческого χρῡσός, означающий «золото»), который использовал коллоидное золото для записи изображений на бумаге.

Современная научная оценка коллоидного золота не началась до работы Майкла Фарадея в 1850-х годах. В 1856 году в подвальной лаборатории Королевского института Фарадей создал случайно раствор рубиново-красного цвета, вставляя кусочки сусального золота на предметные стекла микроскопа. Он уже интересовался свойствами света и материи, Фарадей продолжил исследование оптических свойств коллоидного золота. Он приготовил первый чистый образец коллоидного золота, который он назвал «активированным золотом», в 1857 году. Он использовал фосфор, восстановить раствор хлорида золота. Коллоидное золото, полученное Фарадеем 150 лет назад, все еще оптически активным. Долгое время состав «рубинового» золота был неясным. Некоторые химики подозревали, что это соединение золота олова из-за его получения. Фарадей признал, что цвет на самом деле был обусловлен миниатюрным размером золотых частиц. Он отметил светорассеивающие свойства взвешенных микрочастиц золота, которые сейчас называют эффектом Фарадея-Тиндаля.

. В 1898 году Ричард Адольф Зигмонди приготовил первое коллоидное золото в разбавленном виде. решение. Помимо Зигмонди, Теодор Сведберг, который изобрел ультрацентрифугирование, и Густав Ми, который представил теорию рассеяния и усиления сферическими частями, также интересовались синтезом и свойства коллоидного золота.

С развитием различных аналитических технологий в 20-м веке исследования наночастиц ускорились. Передовые методы микроскопии, такие как атомно-силовая микроскопия и электронная микроскопия, внесли наибольший вклад в исследования наночастиц. Благодаря сравнительно простому синтезу и высокой стабильности, различные частицы золота были изучены на предмет их практического использования. Различные типы наночастиц уже используются во многих отраслях промышленности, например в электронике.

Физические свойства

Оптические

Изменение сечения рассеяния наночастицы золота радиусом 100 нм в зависимости от длины волны

Коллоидное золото использовалось художниками веками из-за взаимодействия наночастиц с видимым светом. Наночастицы золота поглощают и рассеивают свет, в результате чего цвет меняется от яркого красного синего, до черного и бесцветного, в зависимости от размера, формы частиц, местного показателя преломления и состояния агрегации. Эти цвета возникают из-за явлений, называемого локализованным поверхностным плазмонным резонансом (LSPR), при котором электроны проводимости на поверхности наночастицы колеблются в резонансе с падающим светом.

Влияние размера

Как правило, длина волны поглощенного света увеличивается в зависимости от увеличения размера наночастиц. Например, псевдосферические наночастицы диаметра ~ 30 нм имеют пик поглощения LSPR при ~ 530 нм.

Эффект локального показателя преломления

Изменение видимого цвета раствор наночастиц золота также может быть вызвано средой, в которой находится суспензия коллоидного золота. Оптические свойства наночастиц зависят от показателя преломления поверхности наночастиц, поэтому обе молекулы, непосредственно прикрепленные к поверхности наночастиц (т.е. лиганды наночастицы), и / или наночастицы растворитель оба могут влиять на наблюдаемые оптические характеристики. По мере увеличения показателя преломления у поверхности золота НП ЛСПР будет сдвигаться в сторону более длинных волн. Помимо среды с растворителем, пик экстинкции можно настроить покрывая наночастицы непроводящими оболочками, такими как кремнезем, био молекулы или оксида алюминия.

Эффект агрегации

Когда золотые наночастицы объединяются, оптические свойства частиц изменяются, потому что эффективный размер, форма и диэлектрик окружающая среда все меняется.

Медицинские исследования

Электронная микроскопия

Коллоидное золото и различные его производные, уже давно используемые одними из наиболее широко используемых меток для антигенов в биологической электронной микроскопии. Частицы коллоидного золота могут быть присоединены к многим традиционным биологическим зондам, таким как антитела, лектины, суперантигены, гликаны, нуклеиновые кислоты. и рецепторы. Частицы разного размера легко различимы на электронных микрофотографиях, что позволяет проводить одновременные эксперименты с множественными мечениями.

Помимо биологических зондов, наночастицы золота можно переносить на различные минеральные субстраты, такие как слюда, монокристаллический кремний и атомарно. плоское золото (III), наблюдаемое под атомно-силовой микроскопией (АСМ).

Система доставки лекарств

Наночастицы золота 1 для оптимизации биораспределения лекарств в пораженных органах, тканях или клетках, чтобы улучшить и направить доставку лекарств. Доставка лекарств, опосредованная наночастица, возможна только в том случае, если распределение лекарств в остальном неадекватно. Эти случаи включают лекарственное нацеливание нестабильных (белков, siRNA, ДНК ), доставку в трудные участки (мозг, сетчатку, опухоли, внутриклеточные органеллы) и лекарства. с серьезными побочными эффектами (например, противораковые средства). Характеристики наночастиц зависят от размера и функциональности поверхности частиц. Кроме того, высвобождение лекарственных средств и дезинтеграция частиц может изменяться в зависимости от системы (например, биоразлагаемых полимеров, чувствительных к pH). Оптимальная система нанопрепаратов гарантирует, что активное лекарство доступно в месте действия в течение правильного времени и продолжительности, а их концентрация должна быть выше минимальной концентрации (MEC) и ниже минимальной токсической концентрации (MTC).

Наночастицы золота исследуются в качестве носителей для таких лекарственных препаратов, как паклитаксел. Введение гидрофобных препаратов требует молекулярной инкапсуляции, и было обнаружено, что наноразмерные частицы эффективно предотвращают ретикулоэндотелиальной системы.

обнаружение опухоли

В исследованиих рака коллоидное золото может вызвать нацеливание на опухоли и обнаружения с помощью SERS (спектроскопия комбинационного рассеяния света с усилением поверхности ) in vivo. Эти золотые наночастицы окружены рамановскими репортерами, которые обеспечивают световое излучение, более чем в 200 разче, чем квантовые точки. Было обнаружено, что рамановские репортеры стабилизировались, когда наночастицы были инкапсулированы оболочкой из модифицированного тиолом полиэтиленгликоля. Это обеспечивает совместимость и циркуляцию in vivo. Для специфического нацеливания на опухолевые клетки полиэтиленгилированные частицы золота конъюгируют антителом (или фрагментом антитела, таким как scFv), например, против рецептор эпидермального фактора роста, который иногда сверхэкспрессируется в клетках типов рака. Используя SERS, эти пегилированные наночастицы определить местоположение опухоли.

Наночастицы золота накапливаются в качестве контрастных агентов для улучшенной визуализации во времени. решенная система оптическойографии с использованием короткоимпульсных лазеров для обнаружения рака кожи на модели мыши. Обнаружено, что внутривенно вводимые сферические наночастицы золота расширяют временные профиль отраженных оптических сигналов и усиливают контраст между окружающей тканью и опухолями.

Нацеливание на опухоль с помощью многофункциональных наноносителей. Раковые клетки увеличивают адгезию к соседним клеткам и мигрируют в строму, богатую сосудистую сетью. Попав в сосудистую сеть, клетки могут свободно попадать в кровоток. Системные наноносители могут взаимодействовать с раковыми опухолями и воздействовать на опухоли.

Генная терапия

Золотые наночастицы потенциала в качестве внутриклеточных носителей для доставки олигонуклеотидов миРНК с максимальным терапевтическим воздействием.

Многофункциональные наночастицы миРНК-золото с биомолекулами: ПЭГ, пептиды клеточной адгезии и проникновения в клетки и миРНК. Для конъюгирования миРНК с золотой наночастицей были использованы два разных подхода: (1) Ковалентный подход : использование тиолированной миРНК для связывания золота-тиол с наночастицей; (2) Ионный подход : взаимодействие отрицательно заряженной миРНК с модифицированной поверхностью AuNP посредством ионных взаимодействий.

Наночастицы золота потенциалом в качестве потенциала в качестве антисмысловых олигонуклеотидов (одно- и двухцепочечной ДНК), защита от внутриклеточных нуклеаз и простотуализации для селективного нацеливания.

Фототермические агенты

Золотые наностержни исследуются в качестве фототермических агентов для -vivo приложения. Золотые наностержни представляют собой золотые наночастицы в форме стержней, соотношение сторон которых настраивает полосу поверхностного плазмонного резонанса (SPR) от видимой до ближней инфракрасной длины волны. Полное поглощение света на ППР складывается как из поглощения, так и из рассеяния. Для наностержней с меньшим осевым диаметром (~ 10 нм) преобладает поглощение, как для наностержней с большим осевым диаметром (>35 нм) может преобладать рассеяние. Как следствие, для исследований in vivo золотые наностержни малого диаметра используются в качестве фототермических преобразователей ближнего инфракрасного света из-за их высокого поперечного сечения поглощения. Эти наностержни можно использовать в качестве компонентов для лечения и других целей. При покрытии полимерами золотые наностержни циркулируют in vivo с периодом полураспада более 6 часов, время пребывания в организме около 72 часов и не поглощаются какими-либо внутренними органами, кроме печени.

Несмотря на неоспоримый успех золотых наностержней в качестве фототермических агентов в доклинических исследованиях, они еще не получили одобрения для клинического использования, потому что размер порог почечной экскреции. В 2019 году которая была сообщена о первой УФ-поглощающей плазмонной ультрамалой-в-нано энергуре, совместно объединяет: (i) подходящее фототермическое преобразование для гипертермии (ii) возможность многократного фототермического лечения и (iii) почечная экскреция строительных блоков после терапевтического воздействия.

усилитель дозы лучевой терапии

Значительный интерес был проявлен к использованию золота и других наночастиц, содержащих тяжелые атомы, для увеличения доз, доставляемой в опухоли. Назначение наночастиц золота увеличивается. Биологическая эффективность этого вида терапии, по-видимому, сотрудничает с локальным излучением излучения вблизи наночастиц. Этот механизм аналогичен терапии тяжелыми ионами.

Обнаружение токсичных разработчиков газа

Исследователи простые недорогие методы для обнаружения сероводорода H. 2S, присутствующие в воздухе на основе антиагрегации наночастиц золота (AuNP). Растворение H. 2S в слабом щелочном буферном растворе приводит к образованию HS-, который может стабилизировать AuNP и сохранить их красного цвета, что позволяет визуально определить токсичные уровни H. 2S.

золота. Биосенсор на основе наночастиц

Наночастицы золота включены в биосенсоры для повышения их стабильности, чувствительности и селективности. Свойства наночастиц, такие как малый размер, высокое отношение поверхности к объему и высокая поверхностная энергия, позволяют иммобилизовать широкий спектр биомолекул. Золотая наночастица, в частности, может также действовать как «электронный провод» для переноса электронов, а ее усиливающий эффект на электромагнитный свет позволяет ей действовать как усилитель сигнала. Основными видами биосенсоров на основе наночастиц золота являются оптические и электрохимические биосенсоры.

Оптический биосенсор

Биосенсор на основе наночастиц золота (Au-NP) для глутатиона (GSH). AuNPs функционализированы группой, которая связывается с GSH и заставляет NP частично разрушаться и, таким образом, менять цвет. Точное количество GSH может быть определено с помощью УФ-видимой спектроскопии с помощью калибровочной кривой ..

Наночастицы золота улучшают чувствительность оптического датчика, реагируя на изменение локального показателя преломления. Угол падения света для поверхностного плазмонного резонанса, взаимодействия между световой волной и проводящими электронами в металле, изменяется, когда другие вещества связаны с поверхностью металла. Поскольку золото очень чувствительно к диэлектрической проницаемости окружающей среды, связывание аналита может значительно изменить SPR золотых наночастиц и, следовательно, позволить более чувствительное обнаружение. Золотая наночастица также может усиливать сигнал SPR. Когда плазмонная волна проходит через золотую наночастицу, плотность заряда в волне и электрон - золото взаимодействуют и приводят к более высокому энергетическому отклику, так называемому взаимодействию электронов. Поскольку аналит и биорецептор теперь связываются с золотом, это увеличивает кажущуюся массу анализируемого вещества и, следовательно, усиливает сигнал. Эти свойства были использованы для создания ДНК-сенсора с 1000-кратной чувствительностью, чем без Au NP. Датчик влажности также был построен путем изменения расстояния между атомами между молекулами с изменением влажности, изменение промежутка также привело бы к изменению LSPR Au NP.

Электрохимический биосенсор

Электрохимический датчик преобразует биологическую информацию в электрические сигналы, которые могут быть обнаружены. Электропроводность и биосовместимость Au NP позволяют ему действовать как «электронная проволока». Он передает электрон между электродом и активным центром фермента. Это можно сделать двумя способами: присоединить Au NP к ферменту или к электроду. Монослойный электрод GNP-глюкозооксидазы был сконструирован с использованием этих двух методов. Au NP дает больше свободы в ориентации фермента и, следовательно, более чувствительное и стабильное обнаружение. Au NP также действует как платформа для иммобилизации фермента. Большинство биомолекул денатурируют или теряют активность при взаимодействии с электродом. Биосовместимость и высокая поверхностная энергия Au позволяют ему связываться с большим количеством белка без изменения его активности, что приводит к более чувствительному сенсору. Более того, Au NP также катализирует биологические реакции. Золотая наночастица размером менее 2 нм проявила каталитическую активность по отношению к окислению стирола.

Иммунологический биосенсор

Наночастицы золота были покрыты пептидами и гликаны для использования в иммунологических методах обнаружения. Возможность использования гликонаночастиц в ELISA была неожиданной, но этот метод, по-видимому, обладает высокой чувствительностью и, таким образом, предлагает потенциал для разработки специальных анализов для диагностической идентификации антител в сыворотках пациентов

Тонкие пленки

Наночастицы золота, покрытые органическими лигандами, такими как молекулы алкантиола, могут самособираться в большие монослои (>см 2 {\ displaystyle ^ {2 }}{\ displaystyle ^ {2}} ). Сначала частицы готовят в органическом растворителе, таком как хлороформ или толуол, а затем распределяют в монослои либо на жидкой поверхности, либо на твердой подложке. Такие межфазные тонкие пленки наночастиц имеют тесную связь с монослоями Ленгмюра-Блоджетт, сделанными из поверхностно-активных веществ.

Механические свойства монослоевнаночастицы были тщательно изучены. Для сфер размером 5 нм, покрытых додекантиолом, модуль Юнга монослоя составляет порядка ГПа. Механика мембран определяет сильные взаимодействия между оболочками лигандов на соседних частицах. После разрушения пленки растрескиваются перпендикулярно области деформации при напряжении разрушения 11 ± {\ displaystyle \ pm}\ pm 2,6 МПа, что сравнимо с таковым у пленок из сшитых полимеров. Свободно стоящие мембраны из наночастиц демонстрирует жесткость на изгиб порядка 10 5 {\ displaystyle ^ {5}}{\ displaystyle ^ {5}} эВ, что выше, чем теоретически предсказывается пластин континуума той же толщины, из-за нелокальных микроструктурных ограничений, такие как нелокальная связь вращательных степеней свободы частиц. С другой стороны, сопротивление изгибу значительно снижается в монослоях наночастиц, поддерживаемых на границе раздела воздух / вода, возможно, из-за экранирования взаимодействий лигандов во влажной среде.

Химия поверхности

Во многих различных типах синтезов коллоидного золота интерфейс наночастиц может иметь совершенно другой характер - от подобного самоорганизующемуся монослою, до неупорядоченной границы. без повторяющихся узоров. Помимо интерфейса Au-лиганд, конъюгация межфазных лигандов с различными функциональными функциями фрагментами (от легких молекул до полимеров, от ДНК до РНК) дает коллоидному золоту большую часть его обширных функциональных возможностей.

Обмен / функционализация лиганда

После первоначального синтеза наночастиц лиганды коллоидного золота часто заменяются новыми лигандами, разработанными для конкретных применений. Например, наночастицы золота, полученные с помощью метода Туркевича (или восстановления цитрата), легко вступают в реакцию посредством обмена лигандов из-за относительно слабого связывания между карбоксильными группами и поверхностями наночастиц. Этот обмен лигандами может вызывать конъюгацию с биомолекул от ДНК до РНК, белков и полимеров (таких как PEG ) для повышения биосовместимости и функциональности. Например, было показано, что лиганды усиливают каталитическую активность, опосредуя взаимодействие между адсорбатами и активными поверхностями золота для факторов оксигенации. Обмен лиганда также можно использовать для ускорения фазового переноса коллоидных частиц. Обмен лиганда также возможен с алкан-тиол-арестованными НЧ, полученным методом синтеза типа Бруста, хотя для ускорения отрыва лиганда необходимы более высокие температуры. Альтернативный метод дальнейшей работы достигается путем конъюгации лигандов с другими молекулами, хотя этот метод может вызвать разрушение коллоидной стабильности Au NP.

Удаление лиганда

Во многих случаях, как и в различных высокотемпературных каталитических применениях Au, удаление блокирующих лигандов дает более желательные физико-химические свойства. Удаление лигандов из коллоидного золота при поддержании относительно постоянного числа элементов Au на Au NP может быть затруднено из-за тенденций этих голых кластеров к агрегированию. Удаление лигандов частично достижимо, просто смыв все избыточные кэпирующие лиганды, хотя этот метод неэффективен при удалении всего кэпирующего лиганда. Чаще всего удаление лиганда достигается при высокой или световой абляции с первой промывкой. В качестве альтернативы лиганды могут быть электрохимически вытравлены.

Структура поверхности и химическое окружение

Точная структура лигандов на поверхности НЧ коллоидного золота влияет на свойства частиц коллоидного золота. Связующие конформации и поверхностная упаковка закрывающих лигандов на поверхности коллоидных наночастиц золота сильно отличается от адсорбции на объемной модели поверхности, в основном из-за высокой кривизны, наблюдаемой на поверхности наночастиц. Границы раздела тиолат-золото на наномасштабе были хорошо изучены, и было обнаружено, что тиолатные лиганды оттягивают атомы Au от поверхности частиц к «штапельным» мотивам, которые имеют значительный характер Thiyl-Au (0). С другой стороны поверхности цитрата-золота относительно изучена из-за огромного количества конформаций связывания цитрата с изогнутыми поверхностями золота. Исследование, проведенное в 2014 году, показало, что наиболее предпочтительное связывание цитрата происходит с двумя карбоновыми кислотами, гидроксильная группа цитрата связывает три поверхностных атома металла.

Здоровье и безопасность

В виде наночастиц золота (AuNP) дополнительно используются на предмет адресной доставки лекарств людям, необходимо их токсичность. По большей части, что AuNP являются биосовместимыми, но прежде всего они становятся токсичными, и они становятся токсичными. Токсичность можно проверить in vitro и in vivo. Результаты токсичности in vitro могут изменяться в зависимости от типа среды для различных методов роста, методов, используемых для определения клеточной личности (клетки здоровья, клеточный стресс, количество клеток, попавших в клетку), и лигандов кэпинга в растворе.. Оценка in vivo может определять общее состояние здоровья организма (ненормальное поведение, потеря веса, средняя продолжительность жизни), а также тканеспецифическая токсикология (почки, печень, кровь), а также воспаление и окислительные реакции. Эксперименты in vitro более популярные, чем эксперименты in vivo, потому что эксперименты in vitro более упрощены, чем эксперименты in vivo.

Токсичность и опасность

В то время как сами AuNP, по-видимому, имеют низкую или незначительную токсичность, и литература показывает, что токсичность в большей степени связана с лигандами, чем с самими частицами, их синтез включает химические вещества, которые являются опасными. Боргидрид натрия, агрессивный реагент, используется для восстановления золота до металлического золота. Ионы золота обычно используются из золотохлористоводородной кислоты, сильнодействующей кислоты. Из-за высокой токсичности и опасности реагентов, используется для синтеза AuNP, возникла потребность в более «зеленых» методах синтеза.

Токсичность из-за кэпирующих лигандов

Некоторые из кэпирующих лигандов, связанные с AuNP, могут быть токсичными, тогда как другие нетоксичны. В золотых наностержнях (AuNR) была показана сильная цитотоксичность, связанная с AuNR, стабилизированными CTAB в низкой концентрации, но считается, что свободный CTAB был виновником токсичности. Модификации, которые покрывают эти AuNR, снижают эту токсичность для клеток рака толстой кишки человека (HT-29), предотвращают десорбцию молекул CTAB из AuNR обратно в раствор. Токсичность лиганда также можно увидеть в AuNP. Было показано, что по сравнению с 90% токсичностью HAuCl4 при той же концентрации AuNP с карбоксилатными концами нетоксичны. Крупные AuNP, конъюгированные с биотином, цистеином, цитратом и глюкозой, не токсичными для клеток лейкемии человека (K562 ) при повышении до 0,25 М. Кроме того, было доказано, что золотые наносферы, покрытые цитратом (AuNS), вызывают агрегации тромбоцитов или иммунного ответа. Однако было обнаружено, что покрытые цитратом золотые наночастицы размером 8–37 нм смертельно токсичны для мышей, вызывая более короткую продолжительность жизни, тяжелую болезнь, потерю аппетита и веса, обесцвечивание волос и повреждение печени, селезенки и легких; Наночастицы золота накапливаются в селезенке и печени после прохождения определенного участка иммунной системы. Существуют смешанные представления для AuNP, модифицированных полиэтиленгликолем (ПЭГ). Было обнаружено, что эти AuNP токсичны для печени мышей при инъекции, вызывая гибель клеток и незначительное воспаление. Однако AuNP, конъюгированные солимерами PEG, проявляют незначительную токсичность по отношению к клеткам толстой кишки человека (Caco-2 ). Токсичность AuNP также зависит от общего заряда лигандов. В определенных дозах AuNS, которые содержат положительно заряженные лиганды, токсичны для клеток, почек обезьян (Cos-1), красных кровяных телец человека и E. coli из-за взаимодействия AuNS с отрицательно заряженной клеточной мембраной; Было обнаружено, что AuNS с отрицательно заряженными лигандами нетоксичны для этих видов. В дополнение к ранее упомянутым экспериментам in vivo и in vitro были выполнены другие аналогичные эксперименты. Алкилтиолатные AuNP с триметлиаммониевым лигандом на концах опосредуют транслокацию ДНК через клеточные мембраны млекопитающих in vitro на высоком уровне, что губительно для этих клеток. Помутнение роговицы у кроликов лечили in vivo с помощью наночастиц золота, покрытых полиэтилеменимином, которые были трансфицированы геном, которые были трансфицированы геном, который обеспечивает достижение ран и ингибирует фиброз роговицы .

Токсичность из-за размера наночастиц

Токсичность в некоторых системах также могут зависеть от размера наночастиц. Было обнаружено, что AuNS размером 1,4 нм являются токсичными для клеток рака кожи человека (SK-Mel-28), клеток шейки матки (HeLa ), клеток фибробластов мыши (L929) и мыши макрофаги (J774A.1), в то время как AuNS размером 0,8, 1,2 и 1,8 нм были менее токсичными в шесть раз, а AuNS 15 нм были нетоксичными. В исследованиях in vivo есть некоторые доказательства накопления AuNP после инъекции, но это очень зависит от размера. Было обнаружено, что 1,8 нм AuNP почти полностью захватываются в легких крыс. Было обнаружено, что AuNP разного размера накапливаются в крови, головном мозге, желудке, поджелудочной железе, почках, печени и селезенке.

Биобезопасность и биокинетические исследования биоразлагаемых ультрамалых наночастиц в представуре, что наночастицы способны накапливаться. исключить накопления металлов в организмех за счет выхода через почечный путь.

Синтез

Потенциальная разница как функция расстояния от поверхности частиц.

Обычно наночастицы золота производятся в жидкости («жидкие химические методы») путем восстановления хлористоводородной кислоты (H [AuCl. 4]). Чтобы предотвратить агрегацию частиц, увеличить стабилизаторы Цитрат работает как восстановитель и коллоидный стабилизатор.

Их можно использовать с помощью различных лигандов для создания органо-неорганических гибридов с расширенной функциональностью.

Метод Туркевича

Этот простой метод Он впервые был предложен Дж. Туркевич и др. в 1951 г. и доработанный Г. Френсом в 1970-х гг. Он производит умеренно монодисперсные сферические наночастицы золота диаметром около 10–20 нм. В этом методе горячую хлористоводородную кислоту обрабатывают раствор цитрата натрия, получая коллоидное золото. ок. Эти золотые нанопроволоки ответственны за темный вид реакционного раствора до того, как он станет рубиново-красным.

Укупорочные агенты

Укупорочные агенты используются во время синтеза наночастиц для подавления роста и агрегации частиц. Химикат блокирует или снижает реактивность на периферийных частицах - хороший укупоривающий агент имеет высокое сродство к новым ядрам. Цитрат-ионы или дубильная усиленная как восстанавливающий агент и как защитный агент. Чем меньше цитрат натрия, тем больше частиц.

Метод Бруста-Шиффрина

Этот метод был открыт Брустом и Шиффрином в начале 1990-х годов и может получить получение наночастиц золота в соответствующих жидкостях, которые обычно не являются смешивается с водой (например, толуолом ). Он включает реакцию раствора хлорауриновой кислоты с раствором тетраоктиламмонийбромида (TOAB) в толуоле и боргидридом натрия в качестве антикоагулянта. и восстановитель соответственно.

Здесь наночастицы золота будут иметь размер около 5–6 нм. NaBH 4 представляет собой восстанавливающий агент, а TOAB является одновременно катализатором межфазного переноса и стабилизирующим агентом.

TOAB не связывается с наночастицами золота особенно сильно, поэтому раствор будет постепенно агрегироваться в течение примерно двух недель. Чтобы предотвратить это, можно добавить более сильный связующий агент, такой как тиол (в частности, алкантиолы ), который будет связываться с золотом, образуя почти постоянный раствор. Наночастицы золота, защищенные алкантиолом, можно осаждать, а затем повторно растворять. Тиолы являются лучшими связующими веществами, поскольку существует сильное сродство к связям золото-сера, которые образуются, когда два вещества реагируют друг с другом. Тетрадодекантиол - широко используемый сильный связывающий агент для синтеза более мелких частиц. Некоторое количество агента фазового переноса может оставаться связанным с очищенными наночастицами, это может повлиять на физические свойства, такие как растворимость. Чтобы удалить как можно больше этого агента, наночастицы должны быть дополнительно очищены с помощью экстракции Сокслета.

метода Перро

Этот подход, открытый Перро и Чаном в 2009 году, использует гидрохинон для уменьшения HAuCl 4 в водном растворе, который содержит зародыши наночастиц золота размером 15 нм. Этот метод синтеза на основе затравок аналогичен тому, который используется при проявке фотопленки, при котором зерна серебра внутри пленки растут за счет добавления восстановленного серебра на их поверхность. Точно так же наночастицы золота могут действовать вместе с гидрохиноном, катализируя восстановление ионного золота на своей поверхности. Присутствие стабилизатора, такого как цитрат, приводит к контролируемому осаждению атомов золота на частицах и их росту. Обычно семена наночастиц получают цитратным методом. Метод гидрохинона дополняет метод Френса, поскольку он расширяет диапазон размеров монодисперсных сферических частиц, которые могут быть получены. В то время как метод Френса идеален для частиц размером 12–20 нм, гидрохиноновый метод может иметь частицы размером не менее 30–300 нм.

Метод Мартина

Этот простой метод, открытый Мартином и Эа в 2010 году генерирует почти монодисперсные «голые» наночастицы золота в воде. Точный контроль стехиометрии восстановления путем регулирования отношения к ионам HAuCl 4 -NaOH 4 -HCl в «сладкой зоне», наряду с нагреванием, позволяет воспроизводить настройку диаметра в пределах 3–6 нм. Водные частицы коллоидно стабильны из-за их высокого заряда из-за избытка хлада в растворе. Эти частицы могут быть покрыты различными гидрофильными функциональными группами или могут быть смешаны с гидрофобными лигандами для применения в неполярных растворителях. В неполярных растворителях наночастицы остаются заряженными и самоорганизуются на жидких каплях с образованием двумерных монослойных пленок монодисперсных наночастиц.

Нанотехнологические исследования

Bacillus licheniformis могут быть использованы для воспроизведения золотых нанокубов размером от 10 до 100 нанометров. Наночастицы золота обычно синтезируются при высоких температурах в растворителях или с использованием токсичных реагентов. Бактерии производят их в гораздо более мягких условиях.

Наварро и др. метод

Для частиц размером более 30 нм контроль размера частиц с помощью низкой полидисперсности сферических наночастиц золота остается сложной сложной задачей. Чтобы обеспечить максимальный контроль над структурой НЧ, Наварро и его сотрудники использовали модифицированную среду Туркевича-Френса с использованием ацетилацетоната натрия в качестве восстанавливающего агента и цитрата натрия в качестве стабилизатора.

Сонолиз

Другой метод экспериментального получения частиц золота - это сонолиз. Первый метод такого типа был изобретен Байджентом и Мюллером. Эта работа впервые используется для энергичных процессов, в которых участвуют частицы размером менее 10 нм. В другом методе использования ультразвуковых радикальных радикалов HAuCl 4 с глюкозой, восстанавливающими агентами восстанавливающими гидроксильными радикалами и пиролизирующими радикалами сахара радикалы (образующиеся на границе раздела между схлопывающими полостями и объемной водой), полученная морфология - это наноленты шириной 30–50 нм и длиной в несколько микрометров. Эти ленты очень гибкие и могут изгибаться под углом более 90 °. Когда глюкоза заменяется на циклодекстрин (олигомер глюкозы), получаются только сферические частицы золота, что позволяет предположить, что глюкоза важна для направления морфологии в сторону ленты.

Опосредованный блок-сополимером метод

Экономичная, экологически безопасная и быстрая методология синтеза золотых наночастиц с использованием блок-сополимера была сокращена Sakai et al. В этой методологии синтеза блок-сополимер играет двойную роль восстанавливающего агента, а также стабилизирующего агента. Формирование наночастиц золота включает три основных этапа: восстановление и соли золота-сополимерами в растворе и образовании кластеров золота, адсорбция блок-сополимеров на кластерах золота и дальнейшее восстановление поверхности этих кластеров золота для ступенчатого роста частиц золота и, наконец, его стабилизация блок- сополимерами. Этот метод обычно имеет ограниченный выход (концентрацию наночастиц). Ray et al. улучшил этот метод синтеза, увеличив выход наночастиц во много раз при температуре окружающей среды.

См.

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Викискладе есть материалы, связанные с коллоидным золотом.
Последняя правка сделана 2021-05-15 03:10:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте