Sinteza Ultrasonike e Nanopartikujve Fluorescentë

Nanogrimcat fluoreshente të sintetizuara artificialisht dhe pikat kuantike janë shfaqur si materiale transformuese me aplikime të shumëfishta që përfshijnë elektrooptikën, ruajtjen e të dhënave optike, analizat biokimike dhe diagnostikimin e avancuar mjekësor. Metodat tradicionale të sintezës shpesh luftojnë për të arritur madhësinë e qëndrueshme të grimcave, stabilitetin koloidal dhe rendimentin e lartë kuantik, veçanërisht në shkallë industriale. Sinteza tejzanor (sinteza sonokimike) është një alternativë shumë efektive dhe e besueshme, duke ofruar një qasje të thjeshtë, të sigurt, të riprodhueshme dhe lehtësisht të shkallëzueshme për prodhimin e nanomaterialeve fluoreshente me cilësi të lartë.

Përgatitja me ultratinguj e grimcave nano fluoreshente

Duke aplikuar ultratinguj të fuqisë në lëngje dhe slurra, valët ultrasonike gjenerojnë forca prerëse intensive të lokalizuara dhe mikro-jeta që kontrollojnë me saktësi bërthamën dhe dinamikën e rritjes, duke dhënë nanogrimca monodisperse me veti optike superiore. Për shembull, një trajtim tejzanor me një hap i prekursorëve natyrorë si glukoza prodhon nanogrimca karboni ultra të vogla, të tretshme në ujë, të cilat shfaqin fotolumineshencë të ndritshme nga e dukshme në afërsi infra të kuqe, aftësi të forta konvertimi dhe stabilitet të shkëlqyer afatgjatë pa bërthama metalike toksike. Në mënyrë të ngjashme, kombinimi i ultrazërit me reshjet e kontrolluara mundëson fabrikimin e nanogrimcave organike të porfirinës të qëndrueshme dhe jo grumbulluese që shfaqin rezolucionin e përmirësuar të fluoreshencës dhe ndryshime të rëndësishme batokrome në spektrat e tyre të përthithjes. Përtej sintezës, ultratingulli mbetet teknika e preferuar për shpërndarjen dhe deagglomerimin e besueshëm të nano-suspensioneve, duke lehtësuar gjithashtu funksionalizimin dhe modifikimin e butë të sipërfaqes. E kombinuar me aftësinë e saj për të operuar në kushte të buta dhe miqësore me mjedisin, sinteza tejzanor qëndron si një teknologji gur themeli për avancimin e nanomaterialeve fluoreshente të gjeneratës së ardhshme në aplikimet industriale dhe biomjekësore.

Përgatitja me ultratinguj e nanogrimcave fluoreshente

Ultratingulli është një mjet i provuar që përmirëson sintezën koloidale të nanogrimcave uniforme dhe shumë kristalore me veti fluoreshente, efikasitet të lartë kuantik dhe stabilitet.
Sonikimi promovon:

• sintezë
• funksionalizimi
• modifikim
• dispersion
• deaglomerimi & Zbërthim

Nanogrimcat e karbonit të tretshme në ujë me konvertim në rritje të fluoreshencës

Li et al. (2010) zhvilluan një metodë shumë efikase të sintezës ultrasonike me një hap për të prodhuar nanopjesëza karboni fluorescente (CNP) monodispersuese, të tretshme në ujë direkt nga glukoza. Duke aplikuar trajtim ultrasonik në praninë e një katalizatori acid ose alkalin, procesi shfrytëzon kavitacionin akustik për të gjeneruar forca të forta hidrodinamike të prerjes dhe zona të lokalizuara me presion të lartë. Këto forca nxisin polimerizimin dhe karbonizimin e glukozës, duke ndjekur modelin klasik të nukleacionit LaMer, për të prodhuar nanopjesëza sferike nën 5 nm në diametër.

Një avantazh kryesor i kësaj qasjeje është se CNP-të që rezultojnë janë në thelb hidrofilë për shkak të sipërfaqeve të tyre të pasura me hidroksil, duke i lejuar ata të shpërndahen lirshëm në ujë pa kërkuar modifikime shtesë të sipërfaqes ose agjentë mbulues toksikë. Kjo “jeshile” sinteza është në kontrast të fortë me pikat kuantike tradicionale të bazuara në metal, duke ofruar fotostabilitet superiore, biokompatibilitet dhe siguri mjedisore.

Optikisht, këto CNP ultra të vogla shfaqin fotolumineshencë të ndritshme dhe të sintonizueshme në të gjithë spektrin e dukshëm në infra të kuqe afër (NIR). Veçanërisht, ato demonstrojnë fluoreshencë të fortë të konvertimit dhe mund të lëshojnë dritë NIR kur ngacmohen nga rrezatimi NIR, duke i bërë ato shumë të përshtatshme për imazhe biologjike të indeve të thella dhe diagnostikime jo invazive. Nanogrimcat ruajnë një rendiment kuantik prej afërsisht 7% dhe ruajnë vetitë e tyre optike për më shumë se gjashtë muaj në temperaturën e dhomës. Duke pasur parasysh shpërndarjen e tyre të shkëlqyer në ujë, toksicitetin e ulët dhe fluoreshencën e fortë, CNP-të përfaqësojnë një alternativë premtuese për biosensorët e gjeneratës së ardhshme, sistemet e synuara të shpërndarjes së barnave dhe agjentët e imazhit biomjekësor.

(a) Imazhi TEM i CNP-ve të përgatitura nëpërmjet sonikacionit nga glukoza me diametër më të vogël se 5 nm; (b), (c) Fotografitë e dispersioneve të CNP-ve në ujë me rreze dielli dhe ndriçim UV (365 nm, në qendër), respektivisht; (dg) Imazhet me mikroskop fluoreshente të CNP-ve nën ngacmime të ndryshme: d, e, f dhe g për 360, 390, 470 dhe 540 nm, respektivisht. [Li et al. 2010]

Sono-Sinteza e Nanopartikujve Fluoresceues Porfirinë

Kërkim nga Kashani-Motlagh et al. (2010) prezantoi me sukses një “metodë tejzanor” që kombinon precipitim të kontrolluar me sonikim me intensitet të lartë për të sintetizuar nanopartikula porfirine organike fluorescente. Duke përdorur [tetrakis (para-klorofenil)porfirin] (TClPP) si pararendës, ekipi prodhoi nanopjesëza sferike me diametër mesatar rreth 200 nm. Energjia ultrasonike parandalon në mënyrë efektive vetë-grumbullimin e kromoforëve porfirin, duke rezultuar në një pezullim koloidal të qëndrueshëm që mbetet pa reshje për të paktën 30 ditë në kushte ambientale dhe të errëta. Grimcat stabilizohen fizikisht nga një kombinim i ndërveprimeve hidrofobike, grumbullimit π-π dhe lidhjeve hidrogjenore.

Ultratingulli ndikon thellësisht si në morfologjinë ashtu edhe në karakteristikat optike të nanogrimcave që rezultojnë. Një tipar optik përcaktues është një zhvendosje e rëndësishme batokrome (e kuqe) në spektrat e përthithjes në krahasim me tretësirën monomerike të porfirinës, e cila i atribuohet rrafshimit molekular dhe ndërveprimeve elektronike të ndryshuara brenda nanostrukturës. Për më tepër, spektrat e fluoreshencës ruajnë formën e tyre origjinale pa shuarje, por shfaqin rezolucion të zgjeruar spektral.

Kohëzgjatja e trajtimit ultrasonik shërben si një parametrë kritik kontrolli për montimin e nanopartikujve. Kohët më të shkurtra të sonikimit prodhojnë grimca me kulme absorbimi më të forta dhe absorbancë molare më të lartë, duke treguar struktura më të vogla dhe më pak të agreguara. Përkundrazi, zgjatja e kohës së sonikimit rrit numrin total të nanopartikujve të formuar, duke rritur njëkohësisht edhe numrin e agregimit të molekulave të porfirinës për grimcë. Ky rrugë sintetike e rregullueshme ofron një mënyrë të vlefshme për zhvillimin e sensorëve optikë të avancuar, fotokatalizatorëve për reaksione oksidative, dhe materialeve funksionale fotonike që tejkalojnë porfirinat molekulare tradicionale.

Grupi i kërkimit i Kashani-Motlagh (2010) gjeti një rrugë të thjeshtë precipitimi ultrasonik për të sintetizuar nanopartikujt fluoreskues të porfirinës.

Sinteza e nanokompoziteve magnetike/fluoreshente

Ndihmon në mënyrë tejzanore sintezën e nanokompoziteve të përbëra nga nanogrimca magnetike dhe pika kuantike fluoreshente (QD) me një shtresë prej guaskë silicë. Këto përbërje janë dyfunksionale, duke shfaqur avantazhet e QD-ve dhe grimcave magnetike nano. Pikat kuantike CdS u sintetizuan me procedurën e mëposhtme: Në fillim, 2 ml të shtresës së poshtme të filmit bërthamor që përmban ferro magnetofluid dhe 0,5 ml 1 mol/L pika kuantike CdS u përzien nën trazim tejzanor, 2 ml PTEOS (përzierje e para-polimerizuar) dhe më në fund u shtua tetraetilortolic i mëparshëm mL. shtuar.
Për më tepër, emulsifikimi ultrasonik lejon përgatitjen e nanopartikujve të rinj shumëngjyrësh me fluorescencë të lartë superparamagnetike duke përdorur pika kuantike (QDS) dhe nanopartikuj magnetiti dhe kopolimer amfifilike poli(tertbutil akrilat-ko-etil akrilat-ko-metakrilik) tribloc kopolimer për kapsulimin.

200 watt sonicator UP200Ht i fuqishëm

Literatura / Referencat