Ultralydsyntese af fluorescerende nanopartikler

• Kunstigt syntetiserede fluorescerende nanopartikler har mange potentielle anvendelser i fremstillingen af elektrooptik, optisk datalagring samt til biokemiske, bioanalytiske og medicinske anvendelser.
• Sonikering er en effektiv og pålidelig metode til at syntetisere fluorescerende nanopartikler af høj kvalitet i industriel skala.
• Ultralydssyntesen af fluorescerende nanopartikler er enkel, sikker, reproducerbar og skalerbar.

Ultralydsforberedelse af fluorescerende nanopartikler

Anvendelsen af ultralydsbølger på nanomaterialer er velkendt for sine gavnlige virkninger, som inkluderer den sonokemiske syntese af nanopartikler, deres funktionalisering og modifikation. Udover disse sonokemiske anvendelser er ultralyd den foretrukne teknik til en pålidelig og effektiv dispersion og deagglomerering af stabile nanosuspensioner.

Ultralydsforberedelse af fluorescerende nanopartikler

Ultralydbehandling er et gennemprøvet værktøj, der forbedrer den kolloide syntese af ensartede og stærkt krystallinske nanopartikler med fluorescerende egenskaber, høj kvanteeffektivitet og stabilitet.
Ultralyd hjælper under:

• syntese
• Funktionalisering
• modificering
• dispersion
• deagglomeration & Udplyndring

Vandopløselige kulstofnanopartikler med fluorescens op-konvertering

Li et al (2010) har udviklet en et-trins Ultralyd metode til at syntetisere monodisperseret vandopløseligt fluorescerende kulstofnanopartikler (CNP'er). De fluorescerende partikler blev syntetiseret direkte fra glukose ved en et-trins alkali- eller syreassisteret ultralydsbehandling. Partikeloverfladerne var rige på hydroxylgrupper, hvilket gav dem høje hydrofilicitet. CNP'erne kunne udsende lys og farverig fotoluminescens, der dækker hele det synlige til nær-infrarøde (NIR) spektralområde. Desuden havde disse CNP'er også fremragende op-konvertering fluorescerende Egenskaber.
Et-trins ultralydsreaktionsprocessen er en grøn og bekvem metode, der bruger naturlige forløbere til at fremstille ultrasmå CNP'er ved at bruge glukose som kulstofressource. CNP'erne udviser stabile (>6 måneder) og stærk PL (kvanteudbytte ∼7%), især to fremragende fotoluminescerende egenskaber: NIR-emission og opkonvertering fotoluminescerende egenskaber. Ved at kombinere fri dispersion i vand (uden overflademodifikationer) og attraktive fotoluminescerende egenskaber er disse CNP'er lovende for en ny type fluorescensmarkører, biosensorer, biomedicinsk billeddannelse og lægemiddellevering til applikationer inden for biovidenskab og nano-bioteknologi.

a) TEM-billede af CNP'er fremstillet ved sonikering fra glucose med en diameter på mindre end 5 nm b), c) Fotografier af CNP'er-spredninger i vand med henholdsvis sollys og UV-belysning (365 nm, i midten) (d-g) Fluorescerende mikroskopbilleder af CNP'er under forskellig excitation: d, e, f og g for henholdsvis 360, 390, 470 og 540 nm. [Li et al. 2010]

Fluorescerende Porfyrin Nano Partikler

Forskningsgruppen i Kashani-Motlagh har med succes syntetiseret fluorescerende porfyrin nanopartikler under ultralydbehandling. Derfor kombinerede de nedbør og sonikering. De resulterende [tetrakis(para-chlorphenyl)porphyrin] TClPP nanopartikler var stabile i opløsning uden agglomerering i mindst 30 dage. Der blev ikke observeret nogen selvaggregering af de bestanddele af porfyrinkromoforerne. TClPP-nanopartiklerne udviste interessante optiske egenskaber, især en stor Batokromisk skift i absorptionsspektrene.
Varigheden af Ultralyd Behandling har dybtgående virkninger på partikelstørrelsen af porfyrin nanopartikler. Ved kortere sonikeringstider har porfyrin-nanopartiklerne skarpere toppe og stærkere absorbanser; Dette indikerer, at ved at øge tiden for sonikering, antallet af porfyrin nanopartikler bliver flere, og antallet af porfyriner pr. enhed nanopartikel stiger.

Forskningsgruppen af Kashani-Motlagh (2010) fandt en simpel ultralyd nedbør vej til syntetisering af fluorescerende prophyrin nanopartikler.

Syntese af magnetiske/fluorescerende nanokompositter

Ultralyd hjælper syntesen af nanokompositter bestående af Magnetiske nanopartikler og fluorescerende kvanteprikker (QD'er) med en belægning af silicaskal. Disse kompositter er bifunktionelle og har fordelene ved både QD'er og magnetiske nanopartikler. CdS-kvanteprikker blev syntetiseret ved følgende procedure: Først blev 2 ml af kimdannelsesfilmunderlaget indeholdende ferromagnetofluid og 0,5 ml 1 mol/L CdS-kvanteprikker blandet under Ultralyd under omrøring blev der derefter tilsat 2 ml PTEOS (præpolymeriseret tetraethylorthosilikat) til den tidligere blanding, og til sidst blev der tilsat 5 ml ammoniak.
Desuden ultralyd emulgering giver mulighed for fremstilling af nye flerfarvede højfluorescerende-superparamagnetiske nanopartikler ved hjælp af kvanteprikker (QDS) og magnetitnanopartikler og amfifile poly(tertbutylacrylat-co-ethylacrylat-co-methacrylsyre) tribloc-copolymer til indkapsling.