+86-757-8128-5193

Wystawa

Srebrny nanocząstek

Nanocząstki srebrananocząstkami o srebra pomiędzy 1 nm i 100 nm w rozmiarze. [1] Chociaż często opisywane jako "silver" część składa się z dużej części tlenku srebra ze względu na duży stosunek powierzchni do masa atomów srebra. Liczne kształty nanocząstek może być zbudowana w zależności od zastosowania w ręku. Powszechnie stosowane są sferyczne nanocząstki srebra, ale diament, ośmiokątne i cienkie arkusze są również popularne. [1]

Ich bardzo duża powierzchnia umożliwia koordynację ogromnej liczby ligandów . Właściwości nanocząstek srebra mającymi zastosowanie do leczenia ludzi są przedmiotem badań w badaniach laboratoryjnych i zwierząt, oceny potencjalnej skuteczności, toksyczności i kosztów.

metody syntetyczne

Wet chemii [ edytuj ]

Najczęstsze metody syntezy nanocząstek upadku w kategorii mokrej chemii lub nukleacji cząstek w roztworze. Nukleacji to występuje, gdy kompleks jonów srebra, zwykle AgClO AgNC 3 lub 4 redukuje się do koloidalnego srebra w obecności środka redukującego . Gdy zwiększa się stężenie wystarczająco rozpuszczone metaliczne jony srebra wiążą ze sobą, tworząc trwałą powierzchnię. Powierzchnia jest energetycznie niekorzystne, gdy klaster jest niewielka, ponieważ energia uzyskane przez zmniejszenie stężenia rozpuszczonych cząstek nie jest tak wysoka jak strat energii z tworząc nową powierzchnię. [2] Jeśli klaster osiąga pewien rozmiar, zwaną krytycznym promieniu, staje się korzystna energetycznie, a więc tyle, aby kontynuować wzrost stabilny. Jądro następnie pozostaje w systemie oraz rośnie wraz więcej atomów srebra rozproszone przez roztwór i przymocować do powierzchni [3] Gdy stężenie rozpuszczonego srebra atomowej zmniejsza na tyle, że nie jest już możliwe wystarczająco atomami, do związania ze sobą, aby utworzyć stabilny jądro. Ten próg zarodkowania nowe nanocząstki przestaną być uformowane, a pozostały rozpuszczone srebra jest pochłaniana przez dyfuzję do rosnącego nanocząstek w roztworze.

Ponieważ cząstki rośnie, inne cząsteczki w roztworze dyfuzję i przymocować do powierzchni. Proces ten stabilizuje energię powierzchniową cząstek jonów srebra i bloki nowy dostęp do powierzchni. Zamocowanie tych nakładającymi / środki stabilizujące zwalnia i w końcu zatrzymuje się wzrost cząstki. [4] Najbardziej typowe ligandy zamykające są cytrynian trisodu i poliwinylopirolidon (PVP), ale wiele innych, również są wykorzystywane w różnych warunkach syntezy cząstki o określonych rozmiarach, kształtach i właściwościach powierzchniowych. [5]

Istnieje wiele różnych sposobów mokrego syntezy, w tym stosowanie cukrów redukujących, zmniejszenie cytrynian, redukcję za pomocą borowodorku sodowego, [6], reakcja srebra lustra, [7], proces poliolowy [8] wzrostu nasion pośredniczy, [9] i światło pośredniczy wzrostu. [10] Każdy z tych sposobów, lub z kombinacji tych metod, oferują różne stopnie kontroli nad rozkładu wielkości, jak również rozkładu geometrycznych układów nanocząstki. [11]

Nowy, bardzo obiecującą techniką mokre-chemiczna została znaleziona przez Elsupikhe et al. (2015). [12] Zostały one opracowane zielony syntezę z ultradźwiękami, wspomaganej. Pod ultradźwiękowej zabiegu nanocząstki srebra (AgNP) są syntetyzowane z kappa-karagen jako naturalny stabilizator. Reakcję prowadzi się w temperaturze otoczenia i tworzy nanocząstki srebra ze struktury fcc krystalicznej bez zanieczyszczeń. Stężenie kappa-karageniny wywierać wpływ na rozkład wielkości cząstek AgNPs. [13]

Monosacharydy redukcji [ edytuj ]

Istnieje wiele sposobów, nanocząstki srebra mogą być syntetyzowane; Jedną z metod jest przez cukry proste . Obejmuje glukozę , fruktozę , maltozę , maltodekstrynę , itd, ale nie sacharoza . Jest również prosty sposób redukowania jonów srebra z powrotem do nanocząstek srebra, jak to zwykle obejmuje jednoetapowy sposób ,. [14] Istnieją sposoby, które wykazały, że te cukry redukujące są istotne dla tworzenia nanocząstek srebra. Liczne badania wykazały, że ten sposób syntezy zielonej, w szczególności za pomocą Cacumen platycladi wyciąg umożliwiły redukcję srebra. Dodatkowo, wielkość nanocząsteczek może być regulowana w zależności od stężenia ekstraktu. Badania wskazują, że wyższe stężenia skorelowane zwiększonej ilości nanocząstek. [14] Mniejsze nanocząstki powstały w wysokich pH poziomie ze względu na stężenie monosacharydów.

Inna metoda syntezy nanocząstek srebra obejmuje użycie cukrów redukujących ze skrobią alkalicznego i azotanu srebra. Cukry redukujące mają darmowe aldehydowe i ketonowe grupy, które pozwolą im być utleniony do glukonianu . [15] monosacharydowy musi mieć wolną grupę ketonową ponieważ aby działać jako czynnik redukujący najpierw ulega tautomeryzacji . Ponadto, jeżeli związane są aldehydy, zostanie zatrzymany w postaci cyklicznej, a nie może działać jako czynnik redukujący. Na przykład, glukoza ma aldehydową grupą funkcyjną , która jest zdolna do zmniejszania kationów srebra do atomów srebra, a następnie utleniany do glukonowego kwasu . [16] Reakcję cukrów utlenione odbywa się w roztworach wodnych. Środek ograniczenie nie jest również obecny, gdy ogrzewany.

Cytrynian redukcji [ edytuj ]

Wczesna i bardzo powszechna metoda syntezy nanocząstek srebra jest zmniejszenie cytrynianu. Sposób ten po raz pierwszy odnotowano MC Lea, który skutecznie wytwarzanej koloidu cytrynian srebra stabilizowanych w 1889 [17] Zmniejszenie cytrynian polega na redukcji cząstki źródło srebra, zazwyczaj AgClO AgNC 3 lub 4, w celu koloidalnego srebra stosując cytrynianu trisodowego , Na 3 C 6H 5 O 7. [18] Syntezę zwykle prowadzi się w podwyższonej temperaturze (~ 100 ° C) w celu maksymalizacji monodyspersyjności (jednorodności zarówno pod względem rozmiaru i kształtu) cząstki. W tej metodzie, jon cytrynianowy tradycyjnie działa zarówno jako środek redukujący i liganda nasadkowego, [18], co czyni go użytecznym sposób wytwarzania AgNP ze względu na względną łatwość i krótki czas reakcji. Jednakże, cząstki srebra formowane mogą wykazywać szeroki rozkład wielkości cząstek, tworząc kilka różnych geometrii cząstek jednocześnie. [17] Dodanie silniejszych środków redukujących reakcji często stosuje się w celu zsyntetyzowania cząsteczki bardziej jednolitej wielkości i kształcie. [18]

Redukcja za pomocą borowodorku sodu [ edytuj ]

Synteza nanocząstek srebra borowodorek sodu (NaBH4) redukcja zachodzi w poniższej reakcji: [19]

Ag + BH 4 - + 3H 2O → Ag + 0 B (OH) 3 + 2 3,5H

Obniżone atomy metalu będzie stanowić jądra nanocząstek. Ogólnie, proces jest podobny do wyżej wymienionej metody redukcji za pomocą cytrynianu. Korzyść z użyciem borowodorku sodu zwiększa monodyspersyjności końcowej populacji cząstek. Przyczyna zwiększonej monodyspersyjności gdy NaBH4 jest to, że jest silniejszym czynnikiem redukcyjnym niż cytrynianu. Wpływ zmniejszenia siły środka widać sprawdzając schemat Lamer opisującą zarodkowania i wzrostu nanocząstek. [20]

Gdy azotan srebra (AgNC 3) zmniejsza się słabym środkiem redukującym, takim jak cytrynian, szybkość redukcji jest mniejsza, co oznacza, że nowe zarodki tworzą i stare jądra rośnie równolegle. Jest to powód, że reakcja cytrynian ma niską monodyspersyjności. NaBH4, ponieważ jest znacznie silniejszym czynnikiem redukującym, stężenie azotanu srebra gwałtownie zmniejszona, co skraca czas, w którym nowe jądra i rozwijać jednocześnie uzyskując monodyspersyjnych populacji nanocząstek srebra.

Cząstki wytworzone przez redukcję ich powierzchnie muszą być stabilizowany, aby zapobiec niepożądanej aglomeracji cząstek (gdy wiele cząstek związek razem), wzrost lub coarsening. Siłę napędową dla tych zjawisk jest minimalizacji energii powierzchniowej (nanocząstki mają duży stosunek powierzchni do objętości). Ta tendencja do zmniejszenia energii powierzchniowej w systemie można przeciwdziałać przez dodanie gatunków, które adsorbują się na powierzchni nanocząsteczek i obniża aktywność powierzchni cząstek co zapobiega aglomeracji cząstek, zgodnie z teorią DLVO i zapobiegania wzrostu poprzez zajmowanie miejsc przyłączenia do metali węgla. Substancje chemiczne, które adsorbują się na powierzchni nanocząsteczek są nazywane Ugandami. Niektóre z tych powierzchni stabilizujący gatunków są: NaBH4 w dużych ilościach, [19], poli (winylopirolidon) (PVP), [21], dodecylosiarczan sodu (SDS), [19], [21] i / lub dodekan tiol. [22]

Gdy cząstki zostały utworzone w roztworze muszą być oddzielone i zebrano. Istnieje kilka ogólnych metod w celu usunięcia z roztworu nanocząstek, w tym odparowanie fazy rozpuszczalnika [22] lub środków chemicznych do roztworu, który obniżać rozpuszczalność nanocząstek w roztworze. [23] Oba sposoby siłę wytrącania nanocząstek.

Proces Poliol [ edytuj ]

Poliol proces jest szczególnie użyteczny sposób, ponieważ uzyskuje się wysoki stopień kontroli zarówno od wielkości i geometrii otrzymanych nanocząstek. Na ogół, synteza poliolu rozpoczyna się ogrzewanie związku poliole, takie jak glikol etylenowy, 1,5-pentanodiol, lub 1,2-propylenowy glycol7. Ag + gatunków i środka blokującego dodaje się (chociaż sam poliol jest często środka blokującego). Ag + gatunek jest następnie redukowany przez poliol koloidalnych nanocząstek. [24] Sposób poliolu jest bardzo wrażliwe na warunki reakcji, takie jak temperatura, środowisko chemiczne i stężenia substratów. [25] [26] W związku z tym, przez zmianę tych zmiennych, różne wymiary i geometrie mogą być wybrane na przykład jako quasi sfer, piramidy, kulki i przewodów. [11] Dalsze badania zbadała mechanizm tego procesu, jak również wynikające geometrii w różnych warunkach reakcji w sposób bardziej szczegółowy. [8] [27]

Seed pośredniczy wzrostu [ edytuj ]

wzrost nasion pośredniczy jest sposób syntezy, w którym małe, stabilnych jąder hoduje się w oddzielnym środowisku chemicznym do pożądanego rozmiaru i kształtu. Metody nasienne pośredniczy składają się z dwóch etapów: zarodkowanie i wzrost. Odmiana pewnych czynników w syntezie (na przykład ligand czasie nukleacji, środka redukującego, itd.) [28] można kontrolować końcowe rozmiary i kształt, dzięki czemu nanocząstki wzrostu po wysianiu pośredniczy popularne syntetycznego podejścia do kontrolowania morfologii nanocząstek.

Etap powstawania zarodków krystalizacji wzrostu nasion pośredniczy obejmuje redukcję jonów metali z prekursora do atomów metalu. W celu kontrolowania rozkładu wielkości ziaren, okres zarodkowania powinien być krótki, monodyspersyjności. Model lamer ilustruje tę koncepcję. [29] Nasiona zwykle składają się małe nanocząstki stabilizowane przez ligand . Ligandy, małe cząsteczki organiczne, które zwykle wiążą się z powierzchni cząstek, zapobiegając nasiona z dalszego wzrostu. Ligandy są niezbędne, ponieważ zwiększają one barierę energetyczną krzepnięcia, co zapobiega aglomeracji. Równowaga pomiędzy sił przyciągających i odpychających ciągu roztworów koloidalnych może być modelowane przez teorię DLVO . [30], wiązania ligandu powinowactwa i selektywności można stosować do kontrolowania kształtu i wzrostu. Do syntezy nasion ligand pożywką do niskiego powinowactwa wiążącego powinny być dobrane tak, aby umożliwić wymianę podczas fazy wzrostu.

Wzrost nanoseeds obejmuje umieszczenie nasion w roztworze wzrostu. Roztwór wzrost wymaga niskie stężenie prekursora metalu, ligandów, które łatwo wymieniać uprzednio z ligandów nasion, oraz słabe lub bardzo małe stężenie środka redukującego. Środek redukujący nie może być na tyle mocny, aby obniżyć prekursora metalu w roztworze do wzrostu w nieobecności nasion. W przeciwnym wypadku roztwór wzrost będzie tworzyć nowe miejsca zarodkowania zamiast rosnące na uprzednio z nich (nasienie). [31] Wzrost jest wynikiem konkurencji pomiędzy energią powierzchniową (co zwiększa niekorzystny ze wzrostem) i energii w masie (która zmniejsza się korzystnie z wzrostu). Równowaga pomiędzy energetyką wzrostu i rozpadu jest powód, dla równomiernego wzrostu tylko na nasiona preegzystujących (i bez nowego zarodkowania). [32] Wzrost odbywa się przez dodanie atomów metalu z roztworu wzrostu do nasion, i wymiany ligandu pomiędzy ligandami wzrostu (które mają większe powinowactwo wiązania) i ligandów nasion. [33]

Zakres i kierunek wzrostu mogą być kontrolowane przez nanoseed stężenie prekursora metalu, ligand i warunków reakcji (ciepło, ciśnienie, itd.). [34] Kontrola warunków stechiometrycznych roztworu wzrost kontroluje ostateczną wielkość cząstek. Na przykład, niskie stężenie nasion metal-metal prekursora w roztworze wzrostu będzie powodował powstawanie większych cząstek. środka blokującego wykazano, aby kontrolować kierunek wzrostu, a tym samym kształcie. Ligandy mają różne powinowactwo do wiązania całej cząsteczki. wiązania w cząsteczce różnica może prowadzić do odmiennego wzrostu w cząstki. To daje anizotropowe cząstki o nonspherical kształtach tym pryzmatów, kostki, i prętów. [35], [36]

Światło pośredniczy wzrostu [ edytuj ]

Lekkie pośredniczy Syntezy zostały również zbadane gdzie światło może sprzyjać powstawaniu różnych morfologii nanocząstek srebra. [10], [37]

Srebrny reakcja lustra [ edytuj ]

Reakcję srebra lustro obejmuje konwersję azotanu srebra Ag (NH3) OH. Ag (NH3) OH, poddaje się redukcji do koloidalnego srebra stosując aldehyd zawierający cząsteczki, takiej jak cukier. Reakcję srebra lusterko jest następujący:

2 (Ag (NH 3) 2) + RCHO + 2OH - → RCOOH + 2Ag + 4NH 3. [38]

Wielkość i kształt nanocząstek wytwarzane są trudne do kontrolowania i często mają szerokie rozkłady. [39] Jednakże, metoda ta jest często stosowana na stosowanie cienkich powłok na powierzchniach cząstek srebra i dalsze badania nad wytwarzania bardziej równomiernie wielkości nanocząstek jest wykonywana. [39]

Implantacja jonowa [ edytuj ]

Implantacja jonowa została wykorzystana do tworzenia nanocząstek srebra osadzonych w szkle , poliuretanu , silikonu , polietylen i poli (metakrylanu metylu) . Cząstki są osadzane w podłożu za pomocą bombardowania przy napięciach wysokiej przyspieszających. Przy stałej gęstości prądu wiązki jonowej do określonej wartości, rozmiar nanocząstek srebra osadzonych okazało się monodyspersyjne w populacji, [40] , po czym obserwuje się tylko wzrost stężenia jonów. Dalszy wzrost dawki jonowego stwierdzono zmniejszenia zarówno wielkości nanocząstek oraz gęstość w docelowym substracie, podczas gdy jonowe pracy przy wysokim napięciu przyspieszającym o stopniowo rosnącej gęstości prądu Stwierdzono powodować stopniowe zwiększenie wielkości nanocząstek. Istnieje kilka konkurujących ze sobą mechanizmy, które mogą prowadzić do spadku wielkości nanocząstek; Zniszczenie NPS po zderzeniu napylanie powierzchni próbki syntezy cząstek podczas ogrzewania i dysocjacji. [40]

Tworzenie się nanocząstki osadzone jest złożone i wszystkie kontroli parametrów i czynników nie zostały dotychczas badane. Symulacja komputerowa jest nadal trudne, ponieważ wiąże procesy dyfuzji i klastrów, jednak może być podzielone na kilka różnych pod-procesów, takich jak implantacji, dyfuzji i wzrostu. Po implantacji jonów srebra wyniesie różne głębokości w podłożu, który zbliża się do Gaussa dystrybucji ze średnią skupione na głębokości X. Wysokie temperatury w trakcie początkowych etapów implantacji zwiększa dyfuzję domieszek w podłożu, w wyniku ograniczenia nasycenia zderzające jonowy, który jest wymagany dla nanocząstek zarodkowania. [41] Zarówno temperatura implantów i gęstości prądu wiązki jonowej są niezbędne do sterowania, w celu uzyskania monodyspersyjnego rozkładu wielkości nanocząstek oraz głębokość. Niska gęstość prądu może być stosowany do przeciwdziałania mieszanie cieplnej z wiązki jonowej i gromadzeniu ładunku powierzchniowego. Po implantacji na powierzchni, prądy wiązki mogą być podnoszone jako przewodnictwo powierzchniowe wzrośnie. [41] Szybkość zanieczyszczenia rozproszonego spada szybko po utworzeniu nanocząstek, które działają jak pułapki jonowej komórkowej. Sugeruje to, że na początku procesu implantacji jest krytyczny dla regulacji rozstawu i głębokości powstałych nanocząsteczki, jak i kontrolę temperatury podłoża i gęstości wiązki jonów. Występowanie i charakter tych cząstek mogą być analizowane przy użyciu licznych spektroskopii i mikroskopii instrumentów. [41] Nanocząstki zsyntetyzowane w podłożu wykazują rezonans plazmonów powierzchniowych , o czym świadczy charakterystycznych pasm absorpcyjnych; Te cechy widmowe poddane zmiany w zależności od wielkości nanocząstek oraz chropowatości powierzchni, [40], jednak właściwości optyczne, również silnie zależą od materiału podłoża kompozytu.

Synteza biologiczna [ edytuj ]

Syntezę biologiczną nanocząstek dostarczyło sposobów ulepszonych technik w stosunku do tradycyjnych sposobów, które wymagają stosowania szkodliwych czynników redukujących, takich jak borowodorek sodu . Wiele z tych metod może poprawić ich wpływu na środowisko naturalne poprzez zastąpienie tych stosunkowo silnymi środkami redukującymi. Problemy z produkcją chemiczną nanocząstek srebra jest zwykle wiąże się wysokie koszty i długowieczność cząstek jest krótkotrwałe powodu agregacji. Surowość standardowych metod chemicznych wywołała wykorzystania przy użyciu organizmów biologicznych zredukować jony srebra w roztworze do nanocząstek koloidalnych. [42], [43]

Ponadto, precyzyjna kontrola nad kształtem i wielkością jest niezbędna podczas syntezy nanocząstek od KSE właściwości terapeutyczne są ściśle uzależnione od takich czynników. [44] Dlatego też głównym celem badań w syntezie biogennych jest opracowanie metod, które konsekwentnie odtworzenia NPS z dokładnymi właściwościami. [45], [46]

Grzyby i bakterie [ edytuj ]

Ogólne przedstawienie syntezy i zastosowania biogenically syntetycznych nanocząstek srebra przy użyciu ekstraktu roślinnego.

Bakteryjnego i grzybowego synteza nanocząstek jest praktyczne, ponieważ bakterie i grzyby są łatwe w obsłudze i może być modyfikowane genetycznie z łatwością. To zapewnia możliwość rozwijania biomolekuł, że może syntetyzować AgNPs o różnych kształtach i rozmiarach z wysoką wydajnością, która jest w czołówce aktualnych wyzwań syntezy nanocząstek. Szczepy grzybów, takich jak Verticillium i szczepy bakteryjne, takie jak K. pneumoniae mogą być stosowane do syntezy nanocząstek srebra. [47] Gdy grzyby / bakterie dodaje się do roztworu biomasy białko jest uwalniany do roztworu. [47] elektronodonorową pozostałości , takich jak tryptofan i tyrozyna redukcji jonów srebra w roztworze przyczyniły się azotanem srebra. [47] Sposoby te okazały się skuteczne tworzenie stabilnych nanocząstek monodyspersyjne bez stosowania szkodliwych czynników redukujących.

Sposób stwierdzono redukcji jonów srebra przez wprowadzenie grzyba Fusarium oxysporum . Nanocząstki wytworzone tą metodą mają wielkość w zakresie między 5 i 15 nm i składają się ze srebra Hydrosol . Zmniejszenie nanocząstek srebra jest uważana pochodzą z procesów enzymatycznych i nanocząstek srebra wytwarzane są bardzo stabilna z powodu interakcji z białkami , które są wydzielane przez grzyby.

Bakteria znaleźć w kopalniach srebra, Pseudomonas stutzeri AG259, udało się skonstruować cząstki srebra w kształcie trójkątów i sześciokątów. Wielkość tych nanocząstek miał szeroki zakres wielkości, a niektóre z nich osiągnęła rozmiary większe niż zwykle nanoskali, o wielkości 200 nm. Nanocząstki srebra znaleziono w organicznej matrycy bakterii. [48]

Mlekowe bakterie wytwarzające stosowano do wytwarzania nanocząstek srebra. Bakterie Lactobacillus spp., Pediococcus pentosaceus, Enteroccus faeciumI i Lactococcus garvieae okazały się być zdolna do redukcji jonów srebra do srebra nanocząstek. Wytwarzanie nanocząstek odbywa się komórki od oddziaływań pomiędzy jonami, a związki organiczne ogniwa. Stwierdzono, że bakterie Lactobacillus fermentum utworzony najmniejsze nanocząsteczki srebra o średniej wielkości 11,2 nm. Stwierdzono również, że ta bakteria wytwarza nanocząstek z najmniejszym rozrzucie wielkości i nanocząstki znaleziono głównie na zewnątrz komórek. Stwierdzono również, że nastąpił wzrost pH zwiększa szybkość z których nanocząstki były produkowane i ilość wytworzonych cząstek. [49]

Rośliny [ edytuj ]

Redukcja jonów srebra do srebra nanocząstek osiągnięto również za pomocą geranium liści. Stwierdzono, że dodanie wyciągu geranium liść roztworów azotanu srebra powoduje ich jony srebra szybko zredukowana, a nanocząstki są wytworzone szczególnie stabilne. Nanocząstki srebra wytwarzane w roztworze miał wielkość w zakresie od 16 do 40 nm. [48]

W innym badaniu, różne ekstrakty liści roślin stosowano w celu zmniejszenia jony srebra. Stwierdzono, że z Camellia sinensis (zielonej herbaty), sosny , persimmon , Ginko , magnolia i Platanus że ekstrakt Magnolia liści był najlepiej tworzenia nanocząstek srebra. Metoda ta utworzone cząstki o zakresie wielkości rozpraszającej 15 do 500 nm, ale stwierdzono również, że wielkość cząstek może być kontrolowany przez zmianę temperatury reakcji. Szybkość, z których jony zostały zredukowane ekstraktu Magnolia liści były porównywalne do tych z użyciem odczynników chemicznych w celu ograniczenia. [42], [50]

Stosowanie roślin, bakterii i grzybów, w produkcji nanocząstek srebra jest liderem na bardziej przyjazne dla środowiska produkcji nanocząstek srebra. [43]

Zielone metoda jest dostępna dla syntezy nanocząstek srebra stosując Amaranthus gangeticus wyciąg z liści Linn. [51]

Produkty i funkcjonalizacja [ edytuj ]

Syntetyczne protokołów wytwarzania nanocząstek srebra mogą być modyfikowane w celu wytworzenia nanocząstek srebra o geometrii niekulistych, a także do funkcjonalizacji nanocząstek z różnych materiałów, takich jak krzemionka. Tworzenie nanocząstki srebra o różnych kształtach i powłok powierzchniowych pozwala na większą kontrolę nad ich właściwościami wielkości specyficzne.

Struktury anizotropowe [ edytuj ]

Nanocząstki srebra mogą być syntetyzowane w szeregu niesferycznych (anizotropowych) kształtach. Ponieważ srebro, podobnie jak inne metale szlachetne, wykazuje zależne od rozmiaru i kształtu optyczny efekt znany jako zlokalizowane powierzchniowego rezonansu plazmonowego (LSPR) w nanoskali, zdolność do syntetyzowania nanocząstek Ag w różnych kształtach znacznie zwiększa zdolność do optymalizacji ich zachowania optyczne. Na przykład, długość fali, przy której występuje na LSPR nanocząstki jednego morfologii (np kuli) mogą różnić się, że zakres zostanie zmieniony na inny kształt. Zależność ta forma nanocząstek srebra pozwala przeżyć wzmocnienie optycznego w zakresie różnych długościach fali, nawet zachowując względnie stałą wielkość, poprzez zmianę jej kształtu. Aplikacje tego kształtu eksploatowanych ekspansji optycznym zakresie zachowań z krajów rozwijających się bardziej wrażliwe czujniki biologiczne w celu zwiększenia trwałości tekstyliów. [52], [53]

Trójkątne nanoprisms [ edytuj ]

Trójkątną nanocząstki są kanoniczne typu anizotropowego morfologii badanej zarówno złota i srebra. [54]

Chociaż istnieje wiele różnych technik syntezy nanoprism srebra, kilka metod zatrudniania podejście nasion pośredniczy, co wiąże się pierwsza synteza małych (3-5 nm średnicy) nanocząstki srebra, które oferują szablon dla wzrostu kształt skierowanej do trójkątnych nanostruktur. [55]

Nasiona srebra są syntetyzowane przez zmieszanie azotanu srebra i cytrynianu sodu w roztworze wodnym, a następnie szybko dodanie borowodorku sodu. Dodatkowy azotan srebra dodaje się do roztworu nasion w niskiej temperaturze, a graniastosłupy rosną powoli obniżając nadmiar azotanu srebra stosując kwas askorbinowy. [6]

Przy podejściu nasion pośredniczy syntezie nanoprism srebra selektywność jeden kształt na inny może być częściowo kontrolowane przez ligand nakładkowego. Stosując zasadniczo taką samą procedurę jak powyżej, ale zmieniając cytrynian poli (winylopirolidonu) (PVP) i otrzymuje się kostki pałeczkowate nanostruktur zamiast trójkątnych nanoprisms. [56]

Oprócz techniki nasion mediowanego srebra nanoprisms mogą być syntetyzowane za pomocą metody fotograficznej, w której pośredniczy Preegzystujące sferyczne nanocząstki srebra są przekształcane w trójkątnych nanoprisms prostu przez poddanie mieszaniny reakcyjnej do wysokiej intensywności światła. [57]

Nanocubes [ edytuj ]

Srebra nanocubes można syntetyzować stosując poliglikol etylenowy jako środek redukujący i PVP jako środka blokującego, w reakcji syntezy poliolu (vide supra). Typowa synteza przy użyciu tych odczynników obejmuje dodawanie świeżego azotanu srebra i PVP do roztworu glikolu etylenowego ogrzewa się w temperaturze 140 ° C. [58]

Procedura ta może być w rzeczywistości modyfikowane w celu wytworzenia innego anizotropowego srebra nanostruktury, nanodrutów, po prostu dzięki czemu roztwór azotanu srebra wieku przed użyciem go w syntezie. Pozwalając na roztwór azotanu srebra do wieku, początkowa nanostruktury utworzone podczas syntezy jest nieco inna niż uzyskane ze świeżym azotanu srebra, co wpływa na proces wzrostu, a zatem i morfologii produktu końcowego. [58]

Powłoka z krzemionką [ edytuj ]

Ogólny sposób powlekania cząstek koloidalnych w krzemionkę. Pierwszy PVP jest wchłaniana na powierzchni koloidalnej. Cząstki te są wprowadzane do roztworu amoniaku w etanolu. cząstka następnie zaczyna wzrastać przez dodanie Si (OET4).

W tej metodzie, poliwinylopirolidon (PVP) rozpuszcza się w wodzie przez sonikację i zmieszano ze srebra koloidalnych cząstek. [1] Aktywny mieszanie zapewnia PVP jest adsorbowany na powierzchni nanocząsteczek. [1] Odwirowywanie oddziela nanocząstki PVP powlekane, które są następnie przekazywane do roztworu etanolu odwirowania dalej i umieszcza w roztworze amoniaku , etanol i Si (OEt) 4 (TES). [1] Mieszanie przez dwanaście godzin prowadzi do krzemionki powłoki powstaje składające się z otaczającej warstwy tlenku krzemu z eterowym wiązaniem dostępnej funkcjonalności. [1] Zmieniając ilość TES umożliwia różne grubości powłok formowanych. [1] Ta technika jest popularne ze względu na możliwość dodawać różne funkcje na odsłoniętej powierzchni krzemionki.

Użyj [ edytuj ]

Kataliza [ edytuj ]

Korzystanie nanocząstki srebra dla katalizy zyskuje uwagę w ostatnich latach. Chociaż większość typowych zastosowań są do celów leczniczych i przeciwbakteryjnych, nanocząstki srebra wykazano, że wykazują katalizatory redoks właściwości barwników, benzen, tlenku węgla i prawdopodobnie innych związków.

UWAGA: Niniejszy ustęp ma charakter ogólny opis właściwości nanocząstek dla katalizy; to nie jest wyłącznie dla nanocząstek srebra. Wielkość nanocząstek znacznie określa właściwości, które wykazuje powodu różnych efektów kwantowych. Ponadto, środowisko chemiczną nanocząstek odgrywa dużą rolę, o właściwościach katalitycznych. Z tego względu ważne jest, aby pamiętać, że niejednorodna Kataliza zachodzi przez adsorpcję gatunku reagentów do podłoża katalitycznego. Gdy polimery , złożone ligandy lub środki powierzchniowo czynne są stosowane do zapobiegania łączeniu się nanocząstek, zdolność katalityczna jest często utrudnione ze względu na zmniejszoną zdolność adsorpcji. [59] Jednakże, związki te mogą również być używane w taki sposób, że środowisko chemiczne zwiększa zdolność katalityczną.

Obsługiwana w sferach krzemionkowych - redukcja barwników [ edytuj ]

Nanocząstki srebra zostały zsyntetyzowane na nośniku z obojętnego krzemionki kulek. [59] wsparcie odgrywa praktycznie żadnej roli w zdolności katalityczne i służy jako sposobu zapobiegania koalescencji nanocząstek srebra w roztworze koloidalnym . Tak więc nanocząstki srebra stabilizowano i to było możliwe do wykazania ich zdolności do służenia jako przekaźnik elektronów do redukcji barwników przez borowodorku sodu . [59] Bez katalizatora nanocząstek srebra, praktycznie nie zachodzi reakcja między borowodorku sodu i różne barwniki: błękit metylenowy , eozyną i różem bengalskim .

Mezoporowate aerożel - selektywne utlenianie benzenu [ edytuj ]

Nanocząstki srebra obsługiwane w aerożelu jest korzystne ze względu na większą liczbę miejsc aktywnych . [60] Najwyższą selektywność utleniania benzenu do fenolu, przy niskich procent wagowych srebra w matrycy aerożelu (1% Ag) zaobserwowano. Ta lepsza selektywność Uważa się, że wynika z wyższej monodyspersyjności w matrycy aerożelu 1% Ag w próbce. Każdy roztwór procent wagowych tworzą różne wielkości cząstek o różnej szerokości zakresu wielkości. [60]

Stop srebra - synergiczne utleniania tlenku węgla [ edytuj ]

Nanocząstki stopu Ag Au Wykazano, że mają działanie synergistyczne na utlenianie tlenku węgla (CO). [61] Na własną rękę, każdy czystego metalu nanocząstek wykazuje bardzo słabą aktywność katalityczną CO utlenianie ; razem, właściwości katalityczne znacznie zwiększona. Proponuje się, że złoto działa jako silny środek wiążący do atomu tlenu i srebra służy jako silny katalizator utleniający, chociaż dokładny mechanizm nie jest jeszcze w pełni zrozumiałe. Gdy syntetyzuje się w stosunku Au / Ag od 3: 1 do 10: 1, stopione nanocząstki wykazała całkowitą konwersję 1% CO doprowadzano w powietrzu w temperaturze otoczenia. [61] Interestingly, the size of the alloyed particles did not play a big role in the catalytic ability. It is well known that gold nanoparticles only show catalytic properties for CO when they are ~3 nm in size, but alloyed particles up to 30 nm demonstrated excellent catalytic activity – catalytic activity better than that of gold nanoparticles on active support such as TiO 2 , Fe 2 O 3 , etc. [61]

Light-enhanced [ edit ]

Plasmonic effects have been studied quite extensively. Until recently, there have not been studies investigating the oxidative catalytic enhancement of a nanostructure via excitation of its surface plasmon resonance . The defining feature for enhancing the oxidative catalytic ability has been identified as the ability to convert a beam of light into the form of energetic electrons that can be transferred to adsorbed molecules. [62] The implication of such a feature is that photochemical reactions can be driven by low-intensity continuous light can be coupled with thermal energy .

The coupling of low-intensity continuous light and thermal energy has been performed with silver nanocubes. The important feature of silver nanostructures that are enabling for photocatalysis is their nature to create resonant surface plasmons from light in the visible range. [62]

The addition of light enhancement enabled the particles to perform to the same degree as particles that were heated up to 40 K greater. [62] This is a profound finding when noting that a reduction in temperature of 25 K can increase the catalyst lifetime by nearly tenfold, when comparing the photothermal and thermal process. [62]

Biological research [ edit ]

Researchers have explored the use of silver nanoparticles as carriers for delivering various payloads such as small drug molecules or large biomolecules to specific targets. Once the AgNP has had sufficient time to reach its target, release of the payload could potentially be triggered by an internal or external stimulus. The targeting and accumulation of nanoparticles may provide high payload concentrations at specific target sites and could minimize side effects. [63]

Chemotherapy [ edit ]

The introduction of nanotechnology into medicine is expected to advance diagnostic cancer imaging and the standards for therapeutic drug design. [64] Nanotechnology may uncover insight about the structure, function and organizational level of the biosystem at the nanoscale. [65]

Silver nanoparticles can undergo coating techniques that offer a uniform functionalized surface to which substrates can be added. When the nanoparticle is coated, for example, in silica the surface exists as silicic acid. Substrates can thus be added through stable ether and ester linkages that are not degraded immediately by natural metabolic enzymes . [66] [67] Recent chemotherapeutic applications have designed anti cancer drugs with a photo cleavable linker, [68] such as an ortho-nitrobenzyl bridge, attaching it to the substrate on the nanoparticle surface. [66] The low toxicity nanoparticle complex can remain viable under metabolic attack for the time necessary to be distributed throughout the bodies systems. [66] [69] If a cancerous tumor is being targeted for treatment, ultraviolet light can be introduced over the tumor region. [66] The electromagnetic energy of the light causes the photo responsive linker to break between the drug and the nanoparticle substrate. [66] The drug is now cleaved and released in an unaltered active form to act on the cancerous tumor cells. [66] Advantages anticipated for this method is that the drug is transported without highly toxic compounds, the drug is released without harmful radiation or relying on a specific chemical reaction to occur and the drug can be selectively released at a target tissue. [66] [67] [69]

A second approach is to attach a chemotherapeutic drug directly to the functionalized surface of the silver nanoparticle combined with a nucelophilic species to undergo a displacement reaction. For example, once the nanoparticle drug complex enters or is in the vicinity of the target tissue or cells, a glutathione monoester can be administered to the site. [70] [71] The nucleophilic ester oxygen will attach to the functionalized surface of the nanoparticle through a new ester linkage while the drug is released to its surroundings. [70] [71] The drug is now active and can exert its biological function on the cells immediate to its surroundings limiting non-desirable interactions with other tissues. [70] [71]

Multiple drug resistance [ edit ]

A major cause for the ineffectiveness of current chemotherapy treatments is multiple drug resistance which can arise from several mechanisms. [72]

Nanoparticles can provide a means to overcome MDR. In general, when using a targeting agent to deliver nanocarriers to cancer cells, it is imperative that the agent binds with high selectivity to molecules that are uniquely expressed on the cell surface. Hence NPs can be designed with proteins that specifically detect drug resistant cells with overexpressed transporter proteins on their surface. [73] A pitfall of the commonly used nano-drug delivery systems is that free drugs that are released from the nanocarriers into the cytosol get exposed to the MDR transporters once again, and are exported. To solve this, 8 nm nano crystalline silver particles were modified by the addition of trans-activating transcriptional activator (TAT), derived from the HIV-1 virus, which acts as a cell penetrating peptide (CPP). [74] Generally, AgNP effectiveness is limited due to the lack of efficient cellular uptake; however, CPP-modification has become one of the most efficient methods for improving intracellular delivery of nanoparticles. Once ingested, the export of the AgNP is prevented based on a size exclusion. The concept is simple: the nanoparticles are too large to be effluxed by the MDR transporters, because the efflux function is strictly subjected to the size of its substrates, which is generally limited to a range of 300-2000 Da. Thereby the nanoparticulates remain insusceptible to the efflux, providing a means to accumulate in high concentrations. [ Potrzebne źródło ]

Antimicrobial [ edit ]

Introduction of silver into bacterial cells induces a high degree of structural and morphological changes, which can lead to cell death. As the silver nano particles come in contact with the bacteria, they adhere to the cell wall and cell membrane. [75] Once bound, some of the silver passes through to the inside, and interacts with phosphate-containing compounds like DNA and RNA , while another portion adheres to the sulphur-containing proteins on the membrane. [75] The silver-sulphur interactions at the membrane cause the cell wall to undergo structural changes, like the formation of pits and pores. [76] Through these pores, cellular components are released into the extracellular fluid, simply due to the osmotic difference. Within the cell, the integration of silver creates a low molecular weight region where the DNA then condenses. [76] Having DNA in a condensed state inhibits the cell's replication proteins contact with the DNA. Thus the introduction of silver nanoparticles inhibits replication and is sufficient to cause the death of the cell. Further increasing their effect, when silver comes in contact with fluids, it tends to ionize which increases the nanoparticles bactericidal activity. [76] This has been correlated to the suppression of enzymes and inhibited expression of proteins that relate to the cell's ability to produce ATP. [77]

Although it varies for every type of cell proposed, as their cell membrane composition varies greatly, It has been seen that in general, silver nano particles with an average size of 10 nm or less show electronic effects that greatly increase their bactericidal activity. [78] This could also be partly due to the fact that as particle size decreases, reactivity increases due to the surface area to volume ratio increasing. [ Potrzebne źródło ]

It has been noted that the introduction of silver nano particles has shown to have synergistic activity with common antibiotics already used today, such as; penicillin G , ampicillin , erythromycin , clindamycin , and vancomycin against E. coli and S. aureus. [79] In medical equipment, it has been shown that silver nano particles drastically lower the bacterial count on devices used. However, the problem arises when the procedure is over and a new one must be done. In the process of washing the instruments a large portion of the silver nano particles become less effective due to the loss of silver ions . They are more commonly used in skin grafts for burn victims as the silver nano particles embedded with the graft provide better antimicrobial activity and result in significantly less scarring of the victim. They also show promising application as water treatment method to form clean potable water. [80]

Silver nanoparticles can prevent bacteria from growing on or adhering to the surface. This can be especially useful in surgical settings where all surfaces in contact with the patient must be sterile. Interestingly, silver nanoparticles can be incorporated on many types of surfaces including metals, plastic, and glass. [81] In medical equipment, it has been shown that silver nano particles lower the bacterial count on devices used compared to old techniques. However, the problem arises when the procedure is over and a new one must be done. In the process of washing the instruments a large portion of the silver nano particles become less effective due to the loss of silver ions . They are more commonly used in skin grafts for burn victims as the silver nano particles embedded with the graft provide better antimicrobial activity and result in significantly less scarring of the victim.These new applications are direct decedents of older practices that used silver nitrate to treat conditions such as skin ulcers. Now, silver nanoparticles are used in bandages and patches to help heal certain burns and wounds. [82]

They also show promising application as water treatment method to form clean potable water. [80] This doesn't sound like much, but water contains numerous diseases and some parts of the world do not have the luxury of clean water, or any at all. It wasn't new to use silver for removing microbes, but this experiment used the carbonate in water to make microbes even more vulnerable to silver. [83] First the scientists of the experiment use the nanopaticles to remove certain pesticides from the water, ones that prove fatal to people if ingested. Several other tests have shown that the silver nanoparticles were capable of removing certain ions in water as well, like iron, lead, and arsenic. But that is not the only reason why the silver nanoparticles are so appealing, they do not require any external force (no electricity of hydrolics) for the reaction to occur. [84]

Consumer Goods [ edit ]

Household applications [ edit ]

There are instances in which silver nanoparticles and colloidal silver are used in consumer goods. Samsung and LG are two major tech companies planning to use antibacterial properties of silver nanoparticles in a multitude of appliances such as air conditioners, washing machines, and refrigerators. [85] For example, both companies claim that the use of silver nanoparticles in washing machines would help to sterilize clothes and water during the washing and rinsing functions, and allow clothes to be cleaned without the need for hot water. [85] [86] The nanoparticles in these appliances are synthesized using electrolysis . Through electrolysis, silver is extracted from metal plates and then turned into silver nanoparticles by a reduction agent. [87] This method avoids the drying, cleaning and re-dispersion processes, which are generally required with alternative colloidal synthesis methods. [87] Importantly, the electrolysis strategy also decreases the production cost of Ag nanoparticles, making these washing machines more affordable to manufacture. [88] Samsung has described the system:

[A] grapefruit-sized device alongside the [washer] tub uses electrical currents to nanoshave two silver plates the size of large chewing gum sticks. Resulting in positively charged silver atoms-silver ions (Ag+)-are injected into the tub during the wash cycle. [88]

It is important to note that Samsung's description of the Ag nanoparticle generating process seems to contradict its advertisement of silver nanoparticles. Instead, the statement indicates that laundry cycles. [87] [88] When clothes are run through the cycle, the intended mode of action is that bacteria contained in the water are sterilized as they interact with the silver present in the washing tub. [86] [88] As a result, these washing machines can provide antibacterial and sterilization benefits on top of conventional washing methods. Samsung has commented on the lifetime of these silver-containing washing machines. The electrolysis of silver generates over 400 billion silver ions during each wash cycle. Given the size of the silver source (two “gum-sized” plate of Ag), Samsung estimates that these plates can last up to 3000 wash cycles. [88]

These plans by Samsung and LG are not overlooked by regulatory agencies. Agencies investigating LG's nanoparticle use include but are not limited to: the US FDA , US EPA , SIAA of Japan, and Korea's Testing and Research Institute for Chemical Industry and FITI Testing & Research Institute. [86] These various agencies plan to regulate silver nanoparticles in appliances. [86] These washing machines are some of the first cases in which the EPA has sought to regulate nanoparticles in consumer goods. LG and Samsung state that the silver gets washed away in the sewer and regulatory agencies worry over what that means for wastewater treatment streams. [88] Currently, the EPA classifies silver nanoparticles as pesticides due to their use as antimicrobial agents in wastewater purification. [85] The washing machines being developed by LG and Samsung do contain a pesticide and have to be registered and tested for safety under the law, particularly the US Federal insecticide, fungicide and rodenticide act. [85] The difficulty, however behind regulating nanotechnology in this manner is that there is no distinct way to measure toxicity. Tim Harper, CEO of nanotechnology consultants Cientifica, explained, "we don't really have the science to prove anything one way or another". [85] The example of these washing machines demonstrates that while nanotechnology using silver nanoparticles in commercial appliances is showing promise, ways to measure toxicity and health hazards to humans, bacteria, or the environment will continue to be hurdle for nanoparticle technology implementation.

Safety [ edit ]

Although silver nanoparticles are widely used in a variety of commercial products, there has only recently been a major effort to study their effects on human health. There have been several studies that describe the in vitro toxicity of silver nanoparticles to a variety of different organs, including the lung, liver, skin, brain, and reproductive organs. [89] The mechanism of the toxicity of silver nanoparticles to human cells appears to be derived from oxidative stress and inflammation that is caused by the generation of reactive oxygen species (ROS) stimulated by either the Ag NPs, Ag ions, or both. [90] [91] [92] [93] [94] For example, Park et al. showed that exposure of a mouse peritoneal macrophage cell line (RAW267.7) to silver nanoparticles decreased the cell viability in a concentration- and time-dependent manner. [93] They further showed that the intracellular reduced glutathionine (GSH), which is a ROS scavenger, decreased to 81.4% of the control group of silver nanoparticles at 1.6 ppm. [93]

Modes of toxicity [ edit ]

Since silver nanoparticles undergo dissolution releasing silver ions, [95] which is well-documented to have toxic effects, [94] [95] [96] there have been several studies that have been conducted to determine whether the toxicity of silver nanoparticles is derived from the release of silver ions or from the nanoparticle itself. Several studies suggest that the toxicity of silver nanoparticles is attributed to their release of silver ions in cells as both silver nanoparticles and silver ions have been reported to have similar cytotoxicity. [92] [93] [97] [98] For example, In some cases it is reported that silver nanoparticles facilitate the release of toxic free silver ions in cells via a "Trojan-horse type mechanism," where the particle enters cells and is then ionized within the cell. [93] However, there have been reports that suggest that a combination of silver nanoparticles and ions is responsible for the toxic effect of silver nanoparticles. Navarro et al. using cysteine ligands as a tool to measure the concentration of free silver in solution, determined that although initially silver ions were 18 times more likely to inhibit the photosynthesis of an algae, Chlamydomanas reinhardtii, but after 2 hours of incubation it was revealed that the algae containing silver nanoparticles were more toxic than just silver ions alone. [99] Furthermore, there are studies that suggest that silver nanoparticles induce toxicity independent of free silver ions. [94] [100] [101] For example, Asharani et al. compared phenotypic defects observed in zebrafish treated with silver nanoparticles and silver ions and determined that the phenotypic defects observed with silver nanoparticle treatment was not observed with silver ion-treated embryos, suggesting that the toxicity of silver nanoparticles are independent of silver ions. [101]

Protein channels and nuclear membrane pores can often be in the size range of 9 nm to 10 nm in diameter. [94] Small silver nanoparticles constructed of this size have the ability to not only pass through the membrane to interact with internal structures but also to be become lodged within the membrane. [94] Silver nanoparticle depositions in the membrane can impact regulation of solutes, exchange of proteins and cell recognition. [94] Exposure to silver nanoparticles has been associated with "inflammatory, oxidative, genotoxic, and cytotoxic consequences"; the silver particulates primarily accumulate in the liver. [102] but have also been shown to be toxic in other organs including the brain. [103] Nano-silver applied to tissue-cultured human cells leads to the formation of free radicals, raising concerns of potential health risks. [104]

  • Allergic reaction: There have been several studies conducted that show a precedence for allerginicity of silver nanoparticles. [105] [106]

  • Argyria and staining: Ingested silver or silver compounds, including colloidal silver , can cause a condition called argyria , a discoloration of the skin and organs.In 2006, there was a case study of a 17-year-old man, who sustained burns to 30% of his body, and experienced a temporary bluish-grey hue after several days of treatment with Acticoat, a brand of wound dressing containing silver nanoparticles. [107] Argyria is the deposition of silver in deep tissues, a condition that cannot happen on a temporary basis, raising the question of whether the cause of the man's discoloration was argyria or even a result of the silver treatment. [108] Silver dressings are known to cause a “transient discoloration” that dissipates in 2–14 days, but not a permanent discoloration. [ Potrzebne źródło ]

  • Silzone heart valve: St. Jude Medical released a mechanical heart valve with a silver coated sewing cuff (coated using ion beam-assisted deposition) in 1997. [109] The valve was designed to reduce the instances of endocarditis . The valve was approved for sale in Canada, Europe, the United States, and most other markets around the world. In a post-commercialization study, researchers showed that the valve prevented tissue ingrowth, created paravalvular leakage, valve loosening, and in the worst cases explantation. After 3 years on the market and 36,000 implants, St. Jude discontinued and voluntarily recalled the valve.


Strona główna | O nas | Produkty | Aktualności | Wystawa | Skontaktuj się z nami | Sprzężenie zwrotne | Telefon komórkowy | XML | Główna Strona

TEL: +86-757-8128-5193  E-mail: chinananomaterials@aliyun.com

Guangdong Nanhai ETHN Technology Co., Ltd