Síntese de Nanopartículas de Ouro de Vários Tamanhos pelo Método de Redução Química com Diferente Polaridade de Solvente

Resumo

Protocolos complicados e rígidos são seguidos para ajustar o tamanho das nanopartículas de ouro (GNPs) em métodos de síntese química. Neste estudo, abordamos a polaridade dos solventes como uma ferramenta para ajustar o tamanho dos PNB no método de redução química. Os efeitos da variação do índice de polaridade do meio de reação na síntese de nanopartículas de ouro pelo método de redução química foram investigados. Etanol como solvente polar, mistura etanol-água como meio de reação, ácido L-ascórbico como agente redutor e polivinilpirrolidona como estabilizador foram usados ​​para sintetizar GNPs. O índice de polaridade do meio de reação foi ajustado alterando a proporção de volume de etanol para água. As caracterizações de UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelam que o crescimento das nanopartículas aumentou gradualmente (diâmetro hidrodinâmico de ~ 22 a 219 nm) com a diminuição do valor do índice de polaridade do meio de reação (~ 8,2 a 5.2). Além disso, o alto índice de polaridade do meio de reação produziu nanopartículas menores e esféricas, enquanto o índice de polaridade mais baixo do meio de reação resulta em maior tamanho de GNPs com formatos diferentes. Estes resultados implicam que a mecânica do crescimento, montagem e fenômenos de agregação de ligantes ou GNPs protegidos por estabilizador dependem fortemente da polaridade das moléculas de solvente. Usando a metodologia proposta, uma ampla faixa de tamanho de GNPs com diferentes tamanhos de morfologia pode ser sintetizada simplesmente modulando a porcentagem de volume de solvente orgânico no meio de reação.

Introdução

Nanopartículas de ouro (GNPs) são reconhecidas como um candidato potencial em muitas áreas da ciência e aplicações de engenharia, incluindo terapia médica [1], administração de drogas [2], detecção química [3, 4], catalisação [5] e eletrônica [6] aplicações devido à ressonância de plasmon de superfície dependente de tamanho e forma (SPR) [7], afinidade com espécies orgânicas e propriedades de alta condutividade elétrica [8] de GNPs. Considerando a demanda exponencialmente crescente de GNPs, muito mais atenção é dada para sintetizar nanopartículas monodispersas com tamanho e morfologia controláveis. Números de princípios de design foram propostos para controlar as propriedades de GNPs incorporando diferentes reagentes, agentes estabilizadores ou ligantes [9], condições de reação, incluindo temperatura, pH e concentração [4] e meio disperso (como diferentes tipos de solvente) [10].

Na síntese química de PNB, o método de Turkevich é um método promissor em comparação a outros. No método Turkevich, Au ³⁺ íons são reduzidos por um agente redutor suave, como citrato [11], ácido ascórbico [12] e ácido tânico [13] em um meio aquoso. Nesse processo, são produzidos PNBs de tamanho relativamente pequeno e biocompatível. No entanto, a principal desvantagem desse método é o protocolo de processo altamente controlável (temperatura, concentração e pH) que deve ser estritamente seguido para produzir partículas monodispersas com tamanhos desejáveis. Além disso, em um meio aquoso puro, a marcação de GNPs por moléculas de fármacos orgânicos e a modificação da superfície com diferentes ligantes são difíceis devido à menor solubilidade e hidrofobicidade do componente orgânico em água [14]. Assim, é dada atenção para superar essas limitações do método de Turkevich, otimizando o meio de reação que controla significativamente as propriedades do solvente.

O solvente desempenha um papel importante no crescimento e montagem de nanopartículas no processo de síntese coloidal. A interação entre a superfície da nanopartícula e as moléculas do solvente ou a interação entre as moléculas do solvente e as moléculas de ligante influenciam consideravelmente o tamanho final da partícula e a morfologia [15, 16]. Geralmente, na ausência de ligantes passivos ou agente de cobertura, a força da dupla camada elétrica que controla o crescimento de partículas é governada predominantemente pela natureza das moléculas de solvente. Em alto índice de polaridade do meio disperso, grande quantidade de íons carregados são adsorvidos pela superfície das nanopartículas, por meio da qual uma forte camada elétrica dupla se forma em torno das partículas coloidais [17]. Como resultado, o potencial zeta das partículas aumenta e as partículas são impedidas de se agregar ao se repelirem. No entanto, a carga superficial em torno das nanopartículas pode ser manipulada pela polaridade do solvente, e a interação entre as partículas é controlada antes de otimizar o tamanho e a forma [18]. Por exemplo, Song et al . produziu uma faixa de 1-6 nm de GNPs capeados por tiol em diferentes polaridades de solvente orgânico [19]. Embora poucos trabalhos tenham sido propostos para otimizar o tamanho dos GNPs em diferentes polaridades de solvente, o tamanho das partículas finais encontra-se entre uma pequena faixa (menos de 20 nm) que não pode satisfazer completamente as principais aplicações dos GNPs, como para administração de medicamentos e terapêuticas. .

Por outro lado, na presença de ligantes no meio de reação, as interações entre as moléculas do solvente e os ligantes afetam consideravelmente o crescimento e a montagem das nanopartículas. Estudos semelhantes mostram que as moléculas de ligantes orgânicos de solvato de meio não aquoso na solução coloidal protegem as nanopartículas de maior crescimento e agregação em grande medida [20, 21]. No entanto, sob certas circunstâncias, como em concentrações mais altas, peso molecular mais alto e comprimento alto de ligantes podem causar agregação ou alto crescimento em nanopartículas coloidais. Notavelmente, diferentes taxas de dilatação e alongamento das moléculas de ligante em diferentes polaridades dos solventes facilmente desencadeiam o crescimento e montagem das nanopartículas na síntese coloidal [22]. No entanto, esse efeito negativo pode ser transformado em uma ferramenta para fazer crescer nanopartículas com tamanho controlável. Mais do que o envolvimento direto do solvente no crescimento das nanopartículas, o conceito de governar as propriedades dos ligantes usando solvente pode permitir a síntese de GNPs com ampla faixa de tamanho em escala.

Considerando a proposição acima mencionada, este estudo propõe um método para otimizar o tamanho e a morfologia dos GNPs por meio do controle do ligante ou estabilizador e das cargas superficiais usando o índice de polaridade do meio de reação como ferramenta. Neste estudo, os GNPs foram sintetizados pelo método de redução química usando ácido L-ascórbico como agente redutor e PVP como agente estabilizador. Em comparação com as moléculas de água, o índice de polaridade do etanol (solvente orgânico polar selecionado neste estudo) é menor. Portanto, o índice de polaridade do meio de reação foi manipulado pela adição de etanol à água em várias proporções de volume. Ao contrário do método convencional de Turkevich, espera-se sintetizar PNB com ampla faixa de PNB de tamanho preferível usando esta técnica proposta em uma única etapa com o protocolo mínimo.

Métodos

Material

HAuCl ₄ ∙ 3H ₂ O (≥ 99% com base em traços de metal), ácido L-ascórbico cristalino, polivinilpirrolidona (PVP) K60 e pellets de hidróxido de sódio (NaOH) foram adquiridos da Sigma-Aldrich (Missouri, EUA). Etanol (ensaio de 99,90%) foi obtido de J-Kollin Chemicals (UK), e água duplamente destilada (ddH ₂ O) foi obtido do laboratório (Faculdade de Engenharia Química, UiTM, Malásia).

Preparação de Nanopartículas de Ouro (GNPs)

Os GNPs coloidais foram preparados usando uma abordagem de Turkevich modificada com incorporação de ácido ascórbico [23]. Neste método, o ácido L-ascórbico foi usado como um agente redutor, enquanto a polivinilpirrolidina (PVP) como um estabilizador. A solução do agente redutor foi preparada dissolvendo ácido L-ascórbico em etanol absoluto ou 20%, 50% e 80% de proporções de volume de etanol para mistura de solvente binário de água. O volume total de água que foi adicionado à mistura de solvente binário de etanol para água foi determinado de acordo com a Eq. (1). Além disso, o PVP foi dissolvido diretamente na mistura de solvente de ácido L-ascórbico / etanol para água até a concentração final de 1% (p / v) sob sonicação de baixo decibel. Finalmente, o pH da solução do agente redutor foi ajustado para 10,5 em relação ao seu valor inicial pela adição de NaOH 2 M gota a gota.
$$ Volume \ porcentagem \ de \ água \ em \ solvente \ mistura \ \ esquerda (\% \ direita) =\ frac {V_w + {V} _ {GC}} {V_R} \ times 100 \ kern0.5em $$ ( 1)
onde o volume de água é V _W , o volume de cloreto de ouro é V _GC , e o volume total da mistura de reação é V _R .

A mistura de reação de formação de GNP foi preparada pela injeção rápida de HAuCl 5 mM ₄ solução aquosa para a solução do agente redutor. O volume total da mistura de reação foi mantido em 20 ml de HAuCl ₄ e soluções de ácido L-ascórbico. A concentração inicial de HAuCl ₄ e o ácido L-ascórbico na mistura de reação final foi definido como 0,15 mM e 1,5 mM, respectivamente, com razão molar de HAuCl ₄ para ácido L-ascórbico de 1:10. A mistura reaccional foi agitada vigorosamente a 800 rpm durante 30 min à temperatura ambiente e o colóide GNP resultante foi filtrado utilizando papel de filtro de laboratório Whatman antes do armazenamento a 4 ° C para evitar uma reacção contínua.

Caracterização e instrumentação

Caracterização UV-vis

Os espectros de extinção de UV visível de cada amostra de GNPs foram medidos à temperatura ambiente (25 ° C) usando um espectrofotômetro Agilent Cary 60 UV-Vis. O comprimento de onda máximo de ressonância plasmônica de superfície (SPR) dos GNPs resultantes foi determinado a partir dos dados UV-Vis obtidos para comparar o tamanho de partícula.

Distribuição de tamanho de partícula e potencial zeta

O tamanho médio de partícula, distribuição de tamanho, índice de polidispersidade (PDI) e potencial zeta de GNPs foram medidos usando um instrumento Malvern Zetasizer nanoZS. O valor PDI foi calculado a partir de gráficos de distribuição de tamanho de partícula de intensidade (PSD) de medições de espalhamento dinâmico de luz (DLS) usando a Eq. (2) [24]:
$$ PDI ={\ esquerda (padrão \ desvio / média \ partícula \ tamanho \ direita)} ^ 2 $$ (2)

Análise do índice de polaridade de solvente misto

A polaridade do meio de reação foi otimizada pela mistura de diferentes proporções volumétricas de água e solvente orgânico. Além disso, o índice de polaridade líquido da mistura resultante solvente orgânico-água, P ′, Pode ser dado pela Eq. (3) [25].
$$ {P} ^ {\ prime} =\ sum {p} _i ^ {\ prime} {\ varnothing} _i $$ (3)
onde, \ ({p} _i ^ {\ prime} \) é o índice de polaridade do solvente i , e ∅ _i é a fração de volume do solvente i na mistura. O índice de polaridade da água destilada e do etanol absoluto foram 9,0 e 5,2, respectivamente.

Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) e Distribuição de Tamanho de Partícula

As amostras de GNP foram sonicadas antes da medição TEM. Gotículas das suspensões / colóides sonicadas foram então deixadas cair na grade de cobre Formvar de 200 mesh. A grade foi colocada em um suporte de amostra de “inclinação única” seguido pela inserção em um FEI de 200 kV, Tecnai G2 20 Twin Transmission Microscópio Eletrônico para geração de imagens. Além disso, a análise quantitativa do tamanho de partícula e distribuição de tamanho de imagens TEM foram analisadas usando o software de processamento de imagem ImageJ.

Resultados e discussão

A Figura 1 mostra os espectros de UV-Vis de GNPs coloidais sintetizados em diferentes proporções volumétricas de etanol para mistura de solvente de água. Normalmente, comprimento de onda de absorção máximo de SPR (λ _m ) dos PNBs depende do tamanho e da forma [26, 27]. Conforme mostrado na Fig. 1, máximo λ _m do deslocamento do PNB coloidal sintetizado para a direita, o que implica que o tamanho dos PNB sintetizados aumentou com o aumento da razão volumétrica de etanol na água. O máximo λ _m dos GNPs coloidais sintetizados em misturas de reação contendo etanol com porcentagem volumétrica de 20% e 50% aparece na região mais curta de comprimentos de onda de absorção (514 nm e 520 nm), o que implica que pequenos tamanhos de GNPs foram produzidos em uma porcentagem de baixo volume de etanol. Além disso, o máximo λ _m de GNPs sintetizados em etanol para água com porcentagem volumétrica de 80% ou etanol absoluto deslocados para as regiões de maior comprimento de onda em 575 nm e 561 nm, respectivamente. Essas mudanças indicam a formação de maior tamanho e tendência ampla dos gráficos que implicam nas formas desiguais dos PIBs.

Espectros UV-Vis de GNPs em porcentagem de volume de 20%, 50%, 80% e 100% de etanol para mistura binária de solvente de água

Os GNPs sintetizados em diferentes porcentagens volumétricas de misturas de etanol e água com diferentes índices de polaridade foram quantificados usando DLS, e a distribuição de tamanho de GNPs obtida é mostrada na Fig. 2. Além disso, o tamanho médio de partícula, valores de PDI de GNPs e polaridade os índices das misturas etanol-água dos PNB produzidos estão resumidos na Tabela 1. A Figura 2 mostra que a distribuição do tamanho do DLS aumenta com o aumento da porcentagem volumétrica de etanol. Os diâmetros hidrodinâmicos médios de GNPs em misturas de solventes contendo etanol absoluto, 80%, 50% e 20% de etanol para porcentagem volumétrica de água, foram 154 ± 56,7, 219 ± 84,9, 28 ± 10,5 e 22 ± 4,6 nm, respectivamente (cf Tabela 1). Esses resultados de DLS são semelhantes aos achados de UV-Vis deste estudo, em que pequenas partículas foram produzidas em alto índice de polaridade da mistura etanol-água e vice-versa.

Tendências de distribuição de tamanho de DLS de partículas de GNPs em porcentagem de volume de 20%, 50%, 80% e 100% de etanol para mistura de solvente binário de água

Os valores de índice de polaridade calculados de diferentes porcentagens de volume de etanol para misturas de solventes de água são dados na Tabela 1. O índice de polaridade da mistura binária de solventes diminui com o aumento da porcentagem volumétrica de etanol (solvente orgânico) na mistura de solventes. Aqui, os resultados de UV-Vis e DLS deste estudo revelam que o tamanho menor dos GNPs foi produzido em alto índice de polaridade do meio de reação, enquanto o tamanho maior dos GNPs foi produzido em baixo índice de polaridade do meio de reação. Tem sido bem estudado que tanto o solvente quanto os ligantes desempenham um papel importante no controle do crescimento e montagem das nanopartículas no processo de síntese das nanopartículas coloidais. Durante a formação das nanopartículas, as moléculas de solvente e as moléculas de ligante controlam e retardam o crescimento das partículas, bloqueando os locais de ligação da superfície. No entanto, em certas condições, como polaridade diferente da mistura de solvente, as moléculas de solvente e moléculas de ligante também podem desencadear o crescimento e montagem de nanopartículas em soluções coloidais. De acordo com esta declaração, os resultados de UV-Vis e DLS mostram que o crescimento e a montagem de GNPs protegidos por PVP aumentaram com o aumento da porcentagem de volume de etanol na mistura binária de solventes. Para validar essas descobertas, o mecanismo correspondente para o crescimento de PNB protegidos por PVP na mistura de solvente binário etanol-água pode ser interpretado em dois estágios (como mostrado na Fig. 3), que são o crescimento causado pelo solvente e o crescimento induzido pelo ligante.

Estágios de crescimento de GNPs em solução coloidal na presença de moléculas de ligante de cadeia de polímero longa, onde o crescimento de GNPs é governado por ( a ) moléculas de solvente e ( b ) moléculas de ligante

No primeiro estágio, após a nucleação dos monômeros, o crescimento dos GNPs era governado pelas moléculas do solvente. Em solução coloidal, moléculas de solvente polares altas distribuem carga superficial elevada na superfície das nanopartículas e constroem uma camada elétrica dupla forte que impede que as partículas cresçam, enquanto as moléculas de solvente de baixo índice de polaridade formaram uma camada dupla elétrica fraca em torno das partículas, resultando em maior crescimento ou agregação [28]. A correlação entre a carga superficial e o índice de polaridade da reação pode ser explicada usando a equação de Poisson dada na Eq. (4) [29].
$$ \ varejpsilon {\ varepsilon} _o \ frac {d ^ 2 \ psi (x)} {d {x} ^ 2} =- \ rho (x) \ kern4em $$ (4)
onde ρ é a densidade de carga, ψ é o potencial elétrico, ε é a permissividade do vácuo, ε _o é a constante dielétrica, e x é a distância entre a superfície da partícula.

De acordo com a Eq. (4), densidade de carga na superfície das nanopartículas ( ρ ) é proporcional à constante dielétrica ( ε _o ) do entorno, que é governado pelo índice de polaridade do meio. Neste estudo, o valor do índice de polaridade dos solventes correspondentes pode ser solicitado como água> etanol. Portanto, o meio disperso que tem maior porcentagem volumétrica de água pode oferecer maior carga superficial para a superfície do GNP devido à alta polaridade. Além disso, o ácido ascórbico atua como um agente redutor para doar o elétron ao sal metálico para formar uma nanopartícula de ouro. O ácido ascórbico tem uma solubilidade mais alta em água pura do que o etanol absoluto, portanto, mais forma de estabelecimento de ligações de hidrogênio com moléculas de água. Além disso, a maior solubilidade pode promover uma transferência de elétrons mais livre para a nucleação rápida de Au ⁰ monômeros que levam ao crescimento lento de PNB [30]. Devido a esses fatos, a taxa de crescimento dos PNBs foi invertida para o valor do índice de polaridade da mistura solvente etanol-água.

No segundo estágio, foi hipotetizado que o crescimento e montagem de GNPs eram predominantemente governados por moléculas de ligante (PVP) (c.f. Fig. 3 (b)). Na presença de moléculas de ligante na solução coloidal, os ligantes são adsorvidos ou covalentemente ligados à superfície das nanopartículas e evitam que as nanopartículas cresçam e se reúnam controlando a energia interfacial entre a superfície da partícula e o solvente ou criando forças repulsivas entre semelhantes revestidas com ligante partículas [28]. No entanto, se as moléculas de ligante adsorvidas tiverem alta concentração, longa cadeia de polímero ou alto peso molecular, elas formam cauda, ​​formação e loop na solução coloidal. Conforme representado na Fig. 3 (b), essas caudas salientes, trens e loops das cadeias de ligantes formam uma ponte entre as nanopartículas e induzem a floculação em coloides [31]. Esta floculação em ponte em nanopartículas pode promover o crescimento secundário mediado por sementes em nanopartículas, pelo que as partículas podem ser facilmente cultivadas. Neste estudo, 1% (p / v) de PVP foi usado para estabilizar os GNPs em solução coloidal. O PVP é uma molécula anfifílica que possui uma cabeça hidrofílica (que consiste nas espécies C =O e N) e uma cadeia reversa de hidrocarboneto altamente hidrofóbica. No solvente orgânico polar, as moléculas orgânicas têm uma grande afinidade com o grupo carboxílico e a cauda do hidrocarboneto da estrutura principal do PVP, conforme ilustrado na Fig. 4 (a). No entanto, apenas em um meio aquoso, as moléculas de água só podem se ligar à cabeça carboxílica de PVP por meio de uma ligação de hidrogênio, e as caudas hidrofóbicas permanecem na suspensão independentemente, conforme ilustrado na Fig. 4 (b). Assim, as moléculas de PVP são solvatadas e dilatadas em um solvente orgânico em uma extensão maior do que o meio aquoso puro [21]. Como evidência, Guettari et al. investigou o comportamento do polímero PVP em diferentes porcentagens volumétricas de etanol para mistura de solvente de água. Resultados experimentais com modelagem de interação solvente efetiva com polímero (ESIP) deste trabalho confirmam que o raio hidrodinâmico e a interação polímero-polímero das moléculas de PVP aumentam com o aumento da fração molar de etanol [32]. Este tamanho globular crescente das moléculas de PVP em maior porcentagem de volume de etanol aumenta a ponte de resultados de GNPs de alto crescimento ou montagem. Portanto, concluiu-se que 1% (p / v) altamente estendido das cadeias de PVP floculou as partículas e formaram as diferentes formas de montagem ou agregação de GNPs que levam a um alto crescimento em uma alta proporção volumétrica de etanol [33,34,35] .

( a ) Interação entre moléculas de etanol e moléculas de PVP e ( b ) Interação entre H ₂ Moléculas O e moléculas PVP

Além disso, a influência das moléculas de ligante no crescimento e montagem das nanopartículas no índice de polaridade variável da mistura de solvente etanol-água foi analisada pelo potencial zeta dos GNPs resultantes. Os valores de potencial zeta de PNBs que foram sintetizados em uma razão volumétrica diferente de etanol para água são mostrados na Fig. 5. Os resultados obtidos mostram que os valores de potencial zeta de PNB estabilizados com PVP diminuem com o aumento da porcentagem de volume de etanol. Em geral, o polímero desloca o plano de deslizamento da dupla camada elétrica das partículas, o que pode alterar o valor do potencial zeta. As mudanças no valor do potencial zeta dependem da carga superficial interfacial e da quantidade de polímero adsorvido [22]. Estudos semelhantes descobriram que o valor do potencial zeta de PNBs totalmente protegidos por PVP é de cerca de -6 mV [23, 36]. Além disso, este valor potencial zeta negativo pode aumentar com a diminuição da quantidade de adsorção de PVP na superfície do GNP [22]. Portanto, o menor valor obtido de potencial zeta (-5,53 mV) em etanol absoluto indica que os GNPs sintetizados foram totalmente circundados por moléculas de PVP. Por outro lado, os valores do potencial zeta diminuíram com o aumento da razão volumétrica de etanol, implicando que o PVP adsorveu em alto grau em uma alta razão volumétrica de solvente orgânico (etanol).

Valores de potencial zeta de PNBs estabilizados com PVP em porcentagem de volume de 20%, 50%, 80% e 100% de etanol para mistura binária de solvente de água

Imagens TEM dos GNPs sintetizados em diferentes índices de polaridade de etanol para misturas de solventes de água são mostradas na Fig. 6. As Figuras 6 (a) e (b) mostram que 9,7 nm e 13,9 nm de nanopartículas quase esféricas foram produzidas em 20% e 50 % porcentagem volumétrica de etanol para mistura de solvente de água, respectivamente. Por outro lado, a Fig. 6 (c) mostra as imagens típicas de PNB em 80% da porcentagem volumétrica da mistura de etanol e água. Imagens de TEM revelam que forma irregular [37] e tamanho maior (cerca de 53,1 nm) de GNPs foram formados em 80% da porcentagem volumétrica de solução de etanol, e essas partículas foram agregadas na solução coloidal. Da mesma forma, 37,2 nm de diâmetro médio de forma relativamente maior e irregular de PNB foram produzidos em etanol absoluto também. Esses resultados estão de acordo com os resultados de UV-Vis e DLS anteriores deste estudo, em que o maior tamanho das partículas foi formado devido ao baixo valor do índice de polaridade do meio de reação que consequentemente o crescimento de partículas e montagem causado pelo PVP altamente estendido cadeia de polímero em baixo índice de polaridade da mistura etanol-solvente.

Cores, imagens TEM e distribuição de tamanho da suspensão de GNP produzida em várias porcentagens de volume de etanol para água com ( a ) 20%, ( b ) 50%, ( c ) 80%, e ( d ) Etanol 100%

Vale informar que o tamanho dos PNB em 80% da porcentagem volumétrica de etanol para água é maior do que o tamanho dos PNB em etanol absoluto.

As Figuras 7 (a) e (d) comparam as imagens TEM de PNB na razão volumétrica de 80% de etanol para água e etanol absoluto, respectivamente. Os PNBs foram agregados como clusters (Fig. 7 (a – c)) e alinhados linearmente (Fig. 7 (a) e (b)) na razão volumétrica de 80% de etanol, enquanto os PNB em etanol absoluto permaneceram como partículas discretas com menos agregação (Fig. 7d). Nossa hipótese é que a composição de 80% de etanol para água aumentou rapidamente a energia de superfície das partículas primárias do GNP devido à interação assimétrica das moléculas de água e etanol com a cadeia do polímero PVP e as superfícies das nanopartículas. Portanto, partículas agregadas por mecanismo de fixação orientada formaram nanoaglomerados de tamanho maior a fim de minimizar essa energia de superfície [38, 39]. Além disso, o alinhamento linear de GNPs em 80% de etanol para água atribuído à interação dipolo-dipolo das partículas que foi resultante da interação assimétrica das moléculas de água e etanol com a cadeia polimérica de PVP [40]. Além disso, foi observado que o diâmetro hidrodinâmico médio dos GNPs obtidos por DLS foi maior do que o tamanho calculado a partir das imagens TEM. Neste estudo, os GNPs foram sintetizados em quantidade excessiva de solução de polímero PVP. Portanto, a técnica DLS mediu não apenas o diâmetro das partículas, mas também a camada de polímero de cobertura com cauda, ​​cauda e alça de polímero alongada. Além disso, o DLS pode medir o tamanho dos flocos em vez de partículas individuais (por exemplo, 80% de etanol para amostra de GNPs de água). Consequentemente, o tamanho médio dos GNPs medidos usando DLS foi maior do que usando TEM.

Imagens TEM de GNPs ( a ), ( b ) e ( c ) partículas agregadas em porcentagem volumétrica de 80% de etanol ( d ) partículas discretas em etanol 100%

Conclusão

Neste estudo, a síntese de PNBs seletivos por tamanho usando a polaridade do solvente orgânico como uma variável foi discutida. A influência da polaridade do solvente no crescimento do PNB foi investigada sintetizando PNB protegidos por PVP em etanol e misturas de etanol-água em ácido L-ascórbico. Os espectros de UV-vis e as medições DLS confirmaram que o tamanho das partículas aumenta com a diminuição do índice de polaridade do solvente. Com base nesses resultados, o crescimento do PNB foi controlado em duas etapas durante o processo de redução química. O crescimento das partículas foi inicialmente controlado pelas moléculas do solvente, formando uma forte camada dupla ao redor da nanopartícula. Então, a montagem e a estabilidade dos GNPs são governadas pelas moléculas estabilizadoras ou ligantes no segundo estágio. No entanto, o crescimento dos PNB aumenta com a diminuição do índice de polaridade do meio de reação em ambos os estágios. As cores finais dos PNBs suspensos e das imagens TEM implicam as morfologias dos PNB produzidos. Notavelmente, a alta polaridade da mistura de solventes resultou em PNB de forma esférica e o ambiente de baixo índice de polaridade resultou em forma irregular de PNB. Esta investigação abordou uma nova abordagem para sintetizar vários tamanhos e formatos de GNPs em uma única etapa, aproveitando as vantagens do crescimento e montagem de partículas dependentes do índice de polaridade do solvente.

Disponibilidade de dados e materiais

Todos os dados gerados ou analisados ​​durante este estudo estão incluídos neste estudo. O conjunto de dados bruto obtido e analisado durante o trabalho experimental está disponível com o autor correspondente mediante solicitação razoável.

Abreviações

GNPs:

Nanopartículas de ouro

NPs:

Nanopartículas

PVP:

Polivinilpirrolidona

TEM:

Microscopia eletrônica de transmissão

DLS:

Espalhamento de luz dinâmico

PDI:

Índice de polidispersidade

Toxicidade de nanopartículas de ouro em camundongos devido à nanopartícula / interação medicamentosa induz dano renal agudo ARN não codificador longo MALAT1 / microRNA-143 / Eixo de sinal VEGFA modula aneurisma intracraniano induzido por lesão endotelial vascular