+86-757-8128-5193

Näitus

Kodu > Näitus > Sisu

Silver nanoosakeste

Silver nanoosakesed on nanoosakesed of silver vahemikus 1 nm ja 100 nm suurused. [1] Kuigi sageli kirjeldatud kui "hõbe" mõned koosnevad suur protsent hõbeoksiidi tänu nende suur suhe pind-lahtiselt hõbe aatomit. Arvukad kujuga nanoosakesi on võimalik konstrueerida sõltuvalt rakendusest käepärast. Tavaliselt kasutatakse on kerakujuline hõbeda nanoosakeste kuid teemant, kaheksanurkne ja õhuke lehed on samuti populaarsed. [1]

Nende väga suur pind võimaldab koordineerimine suur hulk ligandide . Omadused hõbeda nanoosakesi, mida kohaldatakse inimese ravi on uurimise all laboratoorse ja loomkatsetes hinnata võimalikku efekti, toksilisus ja kulud.

Sünteesimeetodid

Märg keemia [ muuda ]

Kõige tavalisem meetodid nanoosakeste sünteesi kuuluvad kategooriasse märg keemia või nukleatsioonijuhtude Osakeste lahendus. See nukleatsioon tekib siis, kui hõbe ioonkompleksi, tavaliselt AGNO 3 või AgClO 4, vähendatakse kolloidne hõbe kohalolekul redutseerija . Kui kontsentratsiooni suurenemisel kombel lahustati hőbemetallikut ioonid koos moodustavad tasasele pinnale. Pind on energeetiliselt ebasoodne kui klastri on väike, sest energia saadud vähendades lahustunud osakesed ei ole nii suur kui energia kadunud luua uus pinnale. [2] Kui klastri jõuab teatud suurus, mida tuntakse kriitilise raadiusega, muutub see energeetiliselt soodne ja seega piisavalt stabiilsed kasvama. See nucleus seejärel jääb süsteemi ja kasvab koos hõbe aatomit difundeeruda läbi lahuse ja kinnituda pinnale [3] Kui lahustati kontsentratsioon aatomi hõbe väheneb piisavalt, see ei ole enam võimalik piisavalt aatomitega seovad kokku, moodustades stabiilse tuuma. Sel nukleatsioon läve, uus nanoosakesed peatus on moodustatud, ning ülejäänud lahustati hõbe neeldub difusiooni kasvavasse nanoosakesed lahuses.

Kuna osakesed kasvavad, teised molekulid lahuses hajus ja kinnituvad pinnale. See protsess stabiliseerib pinnaenergia osakeste ja blokeerib uus hõbeioonidega jõudmist pinnale. Kinnitamist neid piiramine / stabilisaatorid aeglustab ja lõpuks kasv peatub osakese. [4] Kõige tavalisem piirik ligandid on trinaatriumtsitraadist ja polüvinüülpürrolidoon (PVP), kuid paljud teised kasutatakse ka erinevate tingimustega sünteesida osakesi eelkõige suuruse, kuju ja pinna omadusi. [5]

On palju erinevaid märg sünteesi meetodid, sealhulgas kasutada taandavaid suhkruid, tsitraat vähendamise, vähendamise kaudu naatriumtetrahüdridoboraat [6] hõbeda peegel reaktsioon, [7] Polüooliga protsess, [8] seemne vahendatud kasvu, [9] ja valguse poolt vahendatud kasvu. [10] Kõik need meetodid, või meetodite kombinatsiooni, siis pakume erineval määral üle jaotus suuruse samuti jaotuste geomeetrilise asetuse nanoosakeste. [11]

Uus, väga paljulubav märg-keemilised tehnikat leiti Elsupikhe jt. (2015). [12] Nad on loonud rohelise ultraheli Assisted sünteesi. Vastavalt ultraheli ravi, hõbe nanoosakeste (AgNP) sünteesitakse κ-karrageen kui looduslik stabilisaator. Reaktsioon viiakse läbi toatemperatuuril ja toodab hõbeda nanoosakesed FCC kristallstruktuuri ilma lisanditeta. Kontsentratsioon κ-karrageen kasutatakse mõjutada osakeste suuruse jaotus AgNPs. [13]

Monosahhariid vähendamine [ muuda ]

On mitmeid viise hõbeda nanoosakesed saab sünteesida; üks meetod on läbi monosahhariidid . See hõlmab glükoosi , fruktoosi , maltoos , maltodekstriin , jne, kuid mitte sahharoos . Samuti on lihtne meetod vähendada hõbeioonidega tagasi hõbeda nanoosakesed sest see hõlmab tavaliselt üheastmelise ,. [14] On olnud meetodeid, mis näitas, et need taandavaid suhkruid on olulised teket hõbeda nanoosakesed. Paljud uuringud on näidanud, et see meetod roheline sünteesi, eriti kasutades Cacumen platycladi ekstrakt, võimaldas vähendamine hõbe. Lisaks suuruse nanoosakeste allus sõltuvalt ekstrakti kontsentreerimist. Uuringutes näitavad, et kõrgemad kontsentratsioonid korrelatsioonis arvu suurenemine nanoosakestega. [14] Väiksemad nanoosakesed moodustatud kõrge pH tase kontsentratsiooni tõttu monosahhariidide.

Teine meetod silver nanoosakeste sünteesi hõlmab kasutamist taandavaid suhkruid leelisega tärklis ja hõbenitraadi. Suhkruteks vaba aldehüüdi ja ketooni rühma, mis võimaldaks neid oksüdeerida konaadi . [15] monosahhariid peab olema vaba ketoonrühma sest et toimida redutseerija see esimene läbib tautomerisatsiooni . Lisaks, kui aldehüüdide on seotud, siis kinni tsükliline kaudu ei saa käituda redutseerijana. Näiteks glükoosi on aldehüüdi funktsionaalne rühm , mis on võimeline vähendama hõbe katioonivaba hõbe aatomit ja seejärel oksüdeeritud kuni glükoonhappeks . [16] Reaktsiooni suhkrute munaga toimub vesilahustes. Piiristamismeetme agent ei ole ka kohal, kui kuumutada.

Citrate vähendamine [ muuda ]

Varajase ja väga levinud, sünteesi meetod, hõbeda nanoosakeste tsitraat vähendamine. See meetod oli esimene registreeritud MC Lea, kes edukalt toodetud tsitraat-stabiliseeritud hõbe kolloidaine 1889. [17] Citrate vähendamine tähendab vähendamist hõbedast allikas osakese, tavaliselt AGNO 3 või AgClO 4, kolloidsetele hõbe lehe trinaatriumtsitraadist , Na 3 C 6 H 5 O 7. [18] Süntees viiakse tavaliselt läbi kõrgendatud temperatuuril (~ 100 ° C), et maksimeerida monodispersity (Ühtlase nii suuruse ja kujuga) osakese. Selles meetodis tsitraatioon traditsiooniliselt toimib nii redutseerija ja sulgemisrandist ligand, [18] oleks kasulik protsess AgNP tootmise tõttu selle suhteline lihtsus ja lühike reaktsiooniaeg. Kuid hõbe moodustunud osakesed võivad omada laia suuruse jaotuse ja moodustada mitme erineva osakeste geomeetriale samaaegselt. [17] lisamine tugevamaks redutseerijate reaktsiooni kasutatakse sageli sünteesida osakesed ühtlasema suuruse ja kujuga. [18]

Vähendamise kaudu naatriumboorhüdriidi [ muuda ]

Süntees hõbeda nanoosakesed naatriumtetrahüdridoboraati (NaBH4) taandamine toimub järgmise reaktsiooni: [19]

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

Vähendatud metal aatomit moodustavad nanoosakeste tuumades. Üldine, see protsess on sarnane eespool vähendamise meetod lehe tsitraat. Kasuks lehe naatriumboorhüdriid suurendatakse monodispersity lõpliku osakeste kogumid. Põhjus suurenenud monodispersity kasutamisel NaBH4 on, et see on tugevam redutseerija kui tsitraat. Mõju redutseerija tugevus võib näha Kontrollides Lamer diagramm, mis kirjeldab idumoodustumist ja nanoosakesi. [20]

Kui hõbenitraadi (AGNO 3) vähendatakse nõrk redutseerija nagu tsitraat, vähendamise määr on madalam, mis tähendab, et uus tuumad on valtsimine ja vana tuumade kasvavad samaaegselt. See on põhjus, et tsitraat reaktsioon on madal monodispersity. Kuna NaBH4 on palju tugevam redutseerija kontsentratsioon hõbenitraadi väheneb kiiresti, mis lühendab aega, mil uued tuumad vormi ja kasvatada samaaegselt saades monodisperssed elanikkonna hõbedast nanoosakeste.

Osakesed moodustuvad vähendamine peab olema nende pinnad stabiliseerunud, et vältida soovimatuid osakeste linnastu (kui mitu osakesed võlakirja koos), kasv või coarsening. Liikumapanev jõud need nähtused on minimeerimine pinna energia (nanoosakesi on suur pindala ja ruumala suhe). See tendents vähendada pinnaenergia süsteemi saab neutraliseerida liikide lisamise mis adsorbeeruvad pinnale nanoosakeste ja alandab aktiivsust osakese pinnale takistades sellega paakumist vastavalt DLVO teooria ja takistab kasvu Liidendati seostuskohtade metal aatomit. Chemical liikide adsorbeerivate pinnale nanoosakesi kutsutakse ligandidega. Mõned neist pinna stabiliseeriv liigid on: NaBH4 suurtes kogustes, [19] polü (vinüülpürrolidoon) (PVP), [21] naatriumdodetsüülsulfaadi (SDS), [19] [21] ja / või dodekaan tiooli. [22]

Kui osakesed on moodustatud lahuses tuleb need eraldatakse ja kogutakse. On mitmeid üldisi meetodeid eemaldada nanoosakesed lahusest, sealhulgas lahusti aurustamise faasi [22] või lisades kemikaale lahendus, mis alandavad lahustuvus nanoosakeste lahuses. [23] Mõlemad meetodid sundida sadestumist nanoosakestega.

Polüoollähteainet protsessi [ muuda ]

Spekter protsess on eriti kasulik meetod, sest see tagab suurema kontrolli üle nii suuruse ja geomeetria saadud nanoosakesed. Üldiselt Polüooliga sünteesi algab kuumutamise polüoolkarkassiga ühendit nagu etüleenglükool, 1,5-pentaandiool, või 1,2-propüleen glycol7. Ag + liikide ja sulgemisranti agenti (kuigi spekter ise on sageli ka piiristamismeetme agent). Ag + liikide taandatakse seejärel Polüooliga kolloidsetele nanoosakestega. [24] Polüoolis protsess on väga tundlik reaktsioon nagu temperatuur, keemiline keskkond ning kontsentratsioon substraadid. [25] [26] Seetõttu muutes need muutujad, erinevates suurustes ja geomeetriale saab valida näiteks quasi-püramiidid kerad, juhtmed. [11] Edasine uuring uuris mehhanism selles protsessis samuti Saadud geomeetriale mitmesugustes reaktsioonitingimuste üksikasjalikumalt. [8] , [27]

Seed vahendatud kasvu [ muuda ]

Seed vahendatud kasvu on sünteetiline meetod, mille puhul väikesed, stabiilsetes tuumades kasvatatakse eraldi keemilisele keskkonnale soovitud suuruse ja kujuga. Seed vahendatud meetodeid koosnevad kahest eri faasides: nukleatsioon ja kasvu. Muutus teatavaid tegureid sünteesis (nt ligandi, nukleatsioon ajal redutseerija jne), [28] saab kontrollida lõplik suurus ja kuju nanoosakesi, muutes seemne vahendatud kasvu populaarne sünteetiline lähenemisviisi kontrolliv morfoloogia nanoosakestega.

Nukleatsioonijuhtude etapi seemne vahendatud kasvu koosneb vähendamise metalliioonide prekursorvorm metalli aatomit. Et kontrollida jaotumist suuruse seemned, ajavahemikul tuumastuskohtade tuleks lühike monodispersity. Lamer mudel illustreerib seda mõistet. [29] Seemned koosneb tavaliselt väike nanoosakesi, stabiliseeritud ligand . Ligands on väikesed, tavaliselt orgaanilised molekulid, mis seonduvad pinna osakesed, takistades seemnetel edasist kasvu. Ligandid on vajalik, sest need suurendavad energia barjääri hüübimine, takistades linnastu. Tasakaalu atraktiivne ja tõukejõud jooksul kolloidlahuste saab modelleerida DLVO teooria . [30] Ligand seondumisafiinsuse ja selektiivsus saab kasutada, et kontrollida kuju ja kasvu. Seemnete sünteesi ligandi keskmise vähene afiinsus tuleks valida, et oleks võimalik vahetada kasvufaasis.

Kasv nanoseeds hõlmab asetades seemneid kasvu lahendus. Kasvu lahendus nõuab madalas kontsentratsioonis metallist eellaste, ligandid, mis kergesti vahetada originaalkampaaniates seemne ligandid ja nõrk või väga madalas kontsentratsioonis redutseerija. Redutseerija tohi olla piisavalt tugev, et vähendada metalli lähteaineks kasvu lahus puudumisel seemned. Muidu kasvu lahendus moodustada uus tuumastuskohad asemel kasvab originaalkampaaniates ones (seemned). [31] Kasv on tingitud vahelist konkurentsi pinna energiat (mis suurendab ebasoodsalt kasv) ja lahtiselt energia (mis vähendab soodsalt kasvu). Tasakaalu energeetika kasvu ja lõpetamise põhjus on ühtlane kasv vaid tardub seemned (ja uusi nukleatsioon). [32] Growth esineb lisamisega metal aatomit kasvust lahendus seemned ja ligandi vahelise andmevahetuse kasvu ligandid (millel on kõrgem liimimine afiinsus) ja seeme ligandidega. [33]

Range ja suund kasvu saab kontrollida nanoseed, metalli kontsentratsioonist eellasest ligandi ja reaktsiooni suhtes (kuumus, rõhk). [34] kontrollimine stöhhiomeetriline kasvutingimusi lahendus kontrollib ülim suurus osakese. Näiteks madala kontsentratsiooniga metal seemneid metal eellaste kasvus lahus hakkab tootma suuremad osakesed. Katus agent on näidatud kontrolli suunas kasvu ja seeläbi kujundada. Igandid on erinevad vaadete eest siduvaks kogu osakese. Erinevus siduv jooksul osake võib põhjustada erinevaid kasvu üle osakeste. See tekitab anisotroopne osakesed nonspherical kujundeid sealhulgas prismad, kuubikud, ja vardad. [35] [36]

Light-vahendatud kasvu [ muuda ]

Light-vahendatud sünteese on ka uuritud, kus valgus võib edendada teket erinevate hõbeda nanoosakeste morfoloogia. [10] [37]

Silver peegel reaktsioon [ muuda ]

Hõbe peegel reaktsioon hõlmab muundamise hõbenitraadi Ag (NH3) OH. Ag (NH3) OH taandatakse seejärel viiakse kolloidne hõbe lehe aldehüüdi sisaldavate molekul nagu suhkur. Hõbe peegel reaktsioon on järgmine:

2 (Ag (NH3) 2) + + RCHO + 2OH - → RCOOH + 2AG + 4NH 3. [38]

Suurus ja kuju nanoosakestega on raske kontrollida ja sageli on lai jaotused. [39] Kuid see meetod kasutatakse sageli kohaldatakse õhuke katted hõbeda osakesed pindadele ja veelgi uuringu toodavad ühtlasemalt suurusega nanoosakesed tehakse. [39]

Ioonimplantatsiooni [ muuda ]

Ioonimplantatsiooni on kasutatud luua hõbeda nanoosakesed põimitud klaasist , polüuretaanist , silikoon , polüetüleen ja polü (metüülmetakrülaat) . Osakesed on põimitud substraat abil pommitamise kõrgetel kiirendades pingetel. At fikseeritud voolutihedus ioonjoasse kuni teatud väärtust, suurus varjatud hõbeda nanoosakesed ei leitud olevat monodisperse populatsiooni sees, [40] mille järel ainult suurendamist ionikonsentraatio täheldatakse. Edasist kasvu ioonjoasse annus ei leitud, et vähendada nii nanoosakeste suurus ja tihedus sihtsubstraadil, arvestades ioonivoogude töötavad kõrge kiirendava vooluga suurendades järkjärgult voolutihedus ei leitud tulemuseks järkjärgulist suurendamist nanoosakeste suurus. On mõne konkureeriva mehhanisme, mis võib põhjustada vähenemine nanoosakeste suurus; hävitamine NP pärast kokkupõrget, pritsivad proovi pinna osakeste fusion kuumutamisel ja dissotsiatsioon. [40]

Moodustumine varjatud nanoosakesed on keeruline ning kõik kontrolliva parameetrid ja faktorid pole veel uuritud. Arvuti simulatsioon on ikka raske, kuna ta sisaldab difusioonimenetlus ja klastrite, aga see võib jaotada mitu erinevat alamprotsesside nagu implantatsiooni, difusiooni ja kasvu. Pärast siirdamist hõbeda ioonid jõuavad eri sügavuste jooksul substraat läheneb Gaussi jaotus , kus keskmine tsentreeritud X sügavust. Kõrge temperatuuri tingimustes algetappidel implantatsiooni suurendab lisandi difusiooni substraadis ning selle tulemusena piirata põrkuvate ion küllastus, mis on vajalik nanoosakeste nukleatsioon. [41] Nii implantaadi temperatuuri ja ioonivoogude voolutihedus on olulised kontrollida, et saada monodisperse nanoosakeste suurus ja sügavus jaotus. Madala tiheduse, võib kasutada võidelda termilise agitatsioon alates ioonjoasse ja kogunemisest pindlaeng. Pärast implantatsiooni pinnal, tala hoovused võib tõsta, kuna selle pind elektrijuhtivus kasvab. [41] Kiirus, millega lisandite hajus langeb kiiresti pärast moodustumist nanoosakeste, mis toimivad mobiilile ioonlõksuga. See näitab, et alguses implantatsiooni on kriitiline vahekaugust kontrollib ja sügavus saadud nanoosakesed, samuti kontrolli aluspinna temperatuur ja ioonivoogude tihedus. Esinemine ja milline need osakesed analüüsimiseks võib kasutada arvukaid spektroskoopia ja mikroskoopia vahendid. [41] nanoosakesed sünteesiti substraadis eksponeerida pinna plasmonresonantsi mida tõendab iseloomulikud neeldumisjooned; Nende funktsioonide läbivad spektraalne nihked sõltuvalt nanoosakeste suurus ja pinna konarused, [40] siiski optilised omadused ka väga sõltuvad alusmaterjali komposiitmaterjali.

Bioloogiline sünteesi [ muuda ]

Bioloogiline sünteesi nanoosakesed on olnud võimalik parendatud meetodeid võrreldes traditsiooniliste meetoditega, mis nõuavad kasutamist kahjulike redutseerijaid nagu naatriumboorhüdriid . Paljud neist meetoditest võiks parandada nende mõju keskkonnale, asendades need suhteliselt tugevad redutseerijad. Probleeme keemiatehase hõbeda nanoosakesi on tavaliselt kaasneb kõrge hind ja pikaealisuse osakesed on lühikese elueaga tõttu liitmist. Karmus standard keemilised meetodid on tekitanud kasutamise abil bioloogiliste organismide vähendada hõbeda ioone lahuse kolloidne nanoosakesi. [42] [43]

Lisaks täpset kontrolli selle üle, kuju ja suurus on väga oluline ajal nanoosakeste sünteesi alates NP raviomadusi on tihedalt sõltuvad sellistest teguritest. [44] Seega on põhitähelepanu teadusuuringute biogeense sünteesi meetodite väljatöötamisel, mis järjepidevalt reprodutseerida NPd täpsed omadused. [45] [46]

Seened ja bakterid [ muuda ]

Üldine esitus süntees ja rakendused biokomponentidega sünteesitud hõbeda nanoosakesi kasutatakse taime ekstrakti.

Bakterite ja seente sünteesi nanoosakesed on praktiline sest bakterid ja seened on lihtne käsitseda ja saab modifitseerida geneetiliselt kergust. See annab võimaluse arendada biomolekulide mida saab sünteesida AgNPs erineva kuju ja suurusega kõrge saagikus, mis on esirinnas praegusi probleeme nanoosakeste sünteesi. Seentüvesid nagu Verticillium ja bakteritüvede nagu K. pneumoniae saab kasutada sünteesis hõbeda nanoosakesed. [47] Kui seen / bakterid lisatakse lahus, valgu biomass paisatakse lahus. [47] doonorelektroni jäägid , nagu trüptofaan ja türosiin vähendada hõbeda ioone lahuses soodustas hõbenitraadi. [47] Need meetodid on leitud tõhusalt registreeri stabiilne monodisperse nanoosakesed abita kahjulike redutseerijad.

Meetod on leitud vähendada hõbeda ioone kasutuselevõtuga seen Fusarium oxysporum . Nanoosakesed moodustatud käesolevas meetodis on suurus vahemikus 5 ja 15 nm ja koosnevad hõbe hüdrosooli . Vähendamine hõbeda nanoosakesi on arvatavasti pärit ensümaatiline protsess ja hõbeda nanoosakestega on väga stabiilne tänu koostoimeid valgud , mis erituvad seentega.

Bakter leiti hõbedat miinid, Pseudomonas stutzeri AG259, suutsid ehitada hõbeda osakeste kuju kolmnurga ja kuusnurk. Suurus need nanoosakesed oli suur suurusepiirid ja mõned neist jõudnud enam suuremaks kui tavaline nanoskaalas mõõtmetega 200 nm. Hõbedast nanoosakesi leiti orgaanilist põhimassi bakterid. [48]

Piimhape tootvaid baktereid on tootmiseks kasutatud hõbeda nanoosakesed. Baktereid Lactobacillus spp., Pediococcus pentosaceus, Enteroccus faeciumI ja Lactococcus garvieae on leitud, et oleks võimalik vähendada hõbeioonidega viiakse hõbeda nanoosakesed. Tootmise nanoosakeste toimub raku vastasmõjusid hõbeda ioone ja orgaanilised ühendid rakus. Selgus, et bakter Lactobacillus fermentum loodud väikseim hõbeda nanoosakesed, mille keskmine suurus 11,2 nm. Samuti leiti, et see bakter toodetud nanoosakeste väikseima suuruse jaotuse ja nanoosakeste leitud põhiliselt välisküljel rakkudele. Samuti leiti, et seal oli suurenemine pH suurenes mille määr nanoosakeste toodeti ja kogus osakesi toodetakse. [49]

Taimed [ muuda ]

Vähendamine hõbeda ioone hõbeda nanoosakesi on saavutatud ka kasutades kurereha lehed. On leitud, et lisades kurereha lehtede ekstrakti hõbenitraadi lahused põhjustab nende hõbeioonidega tuleb kiiresti vähendada ning et nanoosakestega on eriti stabiilne. Hõbedast nanoosakesi toodetakse lahendus oli Vahemikus 16 ja 40 nm. [48]

Teises uuringus erinevat taime lehtede ekstraktid vähendamiseks kasutatakse hõbeda ioone. Selgus, et välja Camellia sinensis (roheline tee), mänd , hurma , Ginko , magnoolia ja Platanus et magnoolia lehtede ekstrakti oli parim on luua hõbeda nanoosakesi. See meetod loodud osakesed dispersse suurus vahemikus 15 kuni 500 nm, kuid siis leiti, et osakeste suurus allus varieerides Reaktsiooni temperatuur. Kiirus, millega ioonid vähendati magnoolia lehtede ekstrakti oli võrreldav kasutada kemikaale vähendada. [42] [50]

Kasutamine taimede, mikroobide ja seente tootmise hõbe nanoosakesed on teed rohkem keskkonnasõbralikku tootmist hõbeda nanoosakesi. [43]

Roheline meetod on saadaval sünteesida hõbeda nanoosakesi kasutatakse Amaranthus gangeticus Linn lehtede ekstrakti. [51]

Tooted ja funktsionaliseerimiseks [ muuda ]

Sünteetiline protokollid hõbe nanoosakeste tootmist saab modifitseerida hõbeda nanoosakesed kolmandate sfääriline geomeetriale ja ka funktsionaliseerimiseks nanoosakesed erinevate materjalidega, nagu ränidioksiidi. Loomine hõbeda nanoosakeste erineva kuju ja pinnakatteid võimaldab suuremat kontrolli oma suuruse spetsiifiliste omadustega.

Anisotroopne struktuurid [ muuda ]

Silver nanoosakesed võidakse sünteesida erinevaid mittesfäärilise (anisotroopne) kujuga. Kuna hõbe, nagu ka teised väärismetallid, ilmutab suuruse ja kujuga sõltuv optilise efekti tuntakse lokaliseeritud pinnaplasmonresonantsiga (LSPR) nanotasandil, sünteesimise võime Ag nanoosakesed erikujulised tunduvalt suurendab võimet tune nende optiliste käitumist. Näiteks sellel lainepikkusel on LSPR vältab nanoosakeste ühe morfoloogia (nt kera) on erinev kui see kera muudeti erineva kuju. See kuju sõltuvust võimaldab hõbeda nanoosakeste kogeda optilise parandamiseks on erinevaid lainepikkusi, isegi hoides suurus suhteliselt püsiv, vaid muutes oma kuju. Rakendused selle kuju ära laienemine optilise käitumist vahemikus arendada tundlikumad biosensorid suurendada pikaealisus tekstiili. [52] [53]

Kolmnurkne nanoprisms [ muuda ]

Kolmnurkne nanoosakesed on kanooniline tüüpi anisotroopne morfoloogia õppinud nii kulda ja hõbedat. [54]

Kuigi palju erinevaid tehnikaid hõbe nanoprism sünteesi olemas mitmeid meetodeid kasutavad seemne vahendatud lähenemist, mis hõlmab esimest sünteesida väike (3-5 nm diameetriga) hõbeda nanoosakesi, mis pakuvad malli kuju suunatud kasvu arvesse kolmnurkne nanostruktuuride. [55]

Hõbe seemned sünteesitakse segamise hõbenitraadi ja naatriumtsitraat vesilahusena ja seejärel kiiresti lisades naatriumboorhüdriid. Täiendav hõbenitraadi lisatakse seemne lahus madalal temperatuuril ja prismade kasvanud aeglaselt vähendades liig hõbenitraadi lehe askorbiinhape. [6]

Seemne vahendatud lähenemine hõbe nanoprism sünteesi, selektiivsus üks kuju üle teisele võib osaliselt kontrollida piiristamismeetme ligand. Kasutades põhiliselt sama menetlust eespool kuid muutuvate tsitraat polü (vinüülpürrolidoon) (PVP) annab kuubik ja kepikujulisi nanostruktuurides asemel kolmnurkne nanoprisms. [56]

Lisaks seemne vahendatud tehnikat, hõbe nanoprisms võib samuti sünteesida foto abil vahendatud lähenemisviis, kus tardub seal sfääriline hõbeda nanoosakesed muundatakse kolmnurkne nanoprisms lihtsalt eksponeerides reaktsioonisegu kõrge intensiivsusega valgust. [57]

Nanocubes [ muuda ]

Silver nanocubes saab sünteesida etüleenglükooli redutseerijana ja PVP sulgemisranti agendiga spekter sünteesi reaktsioon (vide supra). Tüüpiline süntees kasutades neid reaktiive hõlmab lisades värske hõbenitraadi ja PVP olevast etüleenglükooli kuumutati 140 ° C. [58]

Seda protseduuri võib tegelikult muuta, et toota teise anisotroopne hõbe Nanostruktuuri, nanowires, lihtsalt lubades hõbenitraadi vanuse enne kasutamist sünteesi. Lubades hõbenitraadi vanuse, esialgse Nanostruktuuri käigus moodustunud süntees on veidi teistsugune kui saaduga värske hõbenitraat mis mõjutab kasvu protsess, mistõttu morfoloogia lõpptootes. [58]

Kate ränidioksiidi [ muuda ]

Üldine kord kattes kolloidosakeste ränidioksiidi. Esimese PVP absorbeeritakse kolloidse pinnale. Need osakesed pannakse ammoniaagi lahus etanoolis. Osakeste siis hakkab kasvama, lisades Si (OET4).

Selle meetodi polüvinüülpürrolidoon (PVP) lahustatakse vees poolt helitöötluse ja segada hõbe kolloidi osakesi. [1] Active segades tagab PVP on adsorbeerunud nanoosakeste pinnale. [1] Tsentrifuugimine eraldab PVP kaetud nanoosakesed mis kantakse seejärel tilkhaaval etanooli eeldada tsentrifuugimist veelgi ning paigutati valmistamine ammoniaagi , etanooli ja Si (OEt 4) (TES). [1] segamist kaksteist tundi tulemusi ränidioksiidi kest on moodustatud koosneb ümbruskonna kiht ränioksiidi kusjuures eetris linkage saadaval lisada funktsionaalsust. [1] varieerides TES võimaldab erineva paksusega kestad moodustatud. [1] See meetod on populaarne tänu võime lisada erinevaid funktsioone paljastatud ränioksiidpinnaga.

Kasutage [ muuda ]

Katalüüsi [ muuda ]

Kasutades hõbeda nanoosakesi katalüüs on muutumas tähelepanu viimastel aastatel. Kuigi kõige tavalisem rakendused on meditsiinilistel või antibakteriaalse eesmärkidel, hõbeda nanoosakesed on demonstreeritud, et näidata katalüütilise redoks omadused värvained, benseen, süsinikmonooksiidi ja tõenäoliselt teisi ühendeid.

Märkus: See lõik on üldkirjeldus nanoosakeste omaduste katalüüs; see ei ole üksnes hõbeda nanoosakesi. Suurus nanoosakeste suuresti omadused määratakse, millest piisab tingitud erinevatest kvanteffektidest. Lisaks keemilisele keskkonnale nanoosakeste mängib suurt rolli katalüütilisi omadusi. Seda silmas pidades, on oluline märkida, et heterogeenne katalüüs toimub adsorptsioon reagendi liikide katalüütilise substraat. Kui polümeerid , kompleksi ligandide või pindaktiivsete takistamiseks kasutatakse coalescence nanoosakeste katalüütiline võime pärsib sageli tingitud vähenenud võime absorbeerida. [59] Kuid need ühendid võivad samuti olla kasutatud nii, et keemilise keskkonna suurendab katalüütilise võime.

Toetatud ränidioksiidi sfäärides - vähendamine värvid [ muuda ]

Silver nanoosakesed on sünteesitud toetuseks inertne räni sfäärides. [59] tugi mängib praktiliselt mingit rolli katalüütilise võime ja toimib meetod vältimaks coalescence hõbeda nanoosakeste kolloidlahus . Seega hõbeda nanoosakesed stabiliseeriti ja see oli võimalik näidata võimet neil olla elektrone relee vähendamiseks värvained poolt naatriumboorhüdriid . [59] Ilma hõbeda nanoosakeste katalüsaator, praktiliselt mingit reaktsioon tekib vahel naatriumboorhüdriid ja erinevate värvidega: metüleensinisest , eosiiniga ja bengaalroosaga .

Mesopoorsete aerogeel - selektiivne oksüdatsiooni benseeni [ muuda ]

Silver nanoosakeste aerogeel on soodne tänu suuremale hulgale aktiivne saite . [60] Kõrgeim selektiivsus oksüdatsiooni benseen et fenooli täheldati väikese kaalu protsenti hõbeda aerogeel maatriksi (1% Ag). See parem selektiivsus on arvatavalt tulemusena kõrgem monodispersity jooksul aerogeel põhimassi 1% Ag proovis. Iga massiprotsenti moodustub lahus eri suurusega osakesi, millel on erinev laius suurusnumbrid. [60]

Silver sulam - sünergiline oksüdatsiooni süsinikmonooksiidi [ muuda ]

Au-Ag sulam nanoosakesi näidanud sünergiaefekte oksüdeerumist süsinikmonooksiidi (CO). [61] Omal iga puhtast metallist nanoosakeste näitab väga halb katalüütiline aktiivsus CO oksüdeerumist ; koos, katalüütilised omadused on oluliselt suurem. On tehtud ettepanek, et kuld toimib tugeva sideaine hapniku aatom ja hõbe toimib tugeva oksüdeeriva katalüsaatori, kuigi täpne mehhanism ei ole veel täielikult välja selgitatud. When synthesized in an Au/Ag ratio from 3:1 to 10:1, the alloyed nanoparticles showed complete conversion when 1% CO was fed in air at ambient temperature. [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. [ citation needed ]

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. [ citation needed ]

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. [ citation needed ]

  • 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.


Kodu | Meie kohta | Tooted | Uudised | Näitus | Võtke meiega ühendust | Tagasiside | Mobiiltelefoni | XML | Main Page

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

Guangdong Nanhai ETEB Technology Co., Ltd