Your SlideShare is downloading. ×
Experiment amb nanosensors colorimètrics d'or
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Introducing the official SlideShare app

Stunning, full-screen experience for iPhone and Android

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Experiment amb nanosensors colorimètrics d'or

437
views

Published on

Presentació sobre l'experiment amb nanosensors colorimètrics d'or utilitzada en el curs de formació de professorat entorn a nanotecnologies.

Presentació sobre l'experiment amb nanosensors colorimètrics d'or utilitzada en el curs de formació de professorat entorn a nanotecnologies.

Published in: Education, Technology

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
437
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Dossier de formació en nanotecnologies per als professors Mòdul experimental Un dossier de formació integral per als professors Experiment C Judith Linacero, Plataforma de Nanotecnologia, PCB Luisa Filipponi, iNANO, Universitat d’AarhusAquest document ha estat creat en el context del projecte NANOYOU (WP4, tasca 4.1). Tota la informació es proporciona tal com apareix aquí, i no esdóna cap garantia que la informació sigui adequada per a cap propòsit concret. L’usuari de la informació en fa ús sota la seva pròpia responsabilitat. Eldocument reflecteix únicament les opinions dels seus autors, i la Comissió Europea no es fa responsable de la utilització que es pugui fer de lainformació que conté.
  • 2. Abans d’utilitzar aquesta presentacióAquesta presentació en PowerPoint forma part del mòdul experimental del dossier deformació en nanotecnologies per als professors elaborat per NANOYOU. AQUEST PAQUETDE L’EXPERIMENT C INCLOU EL MATERIAL SEGÜENT:Per al professor:EXPERIMENT C - DOCUMENT PER AL PROFESSORVÍDEO 2 - GOLD COLLOID DE NANOYOUPer als estudiants:*EXPERIMENT C - LECTURES INTRODUCTÒRIES PER ALS ESTUDIANTSEXPERIMENT C - QUADERN DE TREBALL DE LABORATORI DE L’ESTUDIANTNIVELL DE L’EXPERIMENT: Avançat* Aquests documents estan a disposició dels grups d’edat d’11-13 i 14-18 anys en diverses llengües. ELS DOCUMENTS ES PODEN TROBAR A WWW.NANOYOU.EU. Aquests documents de NANOYOU es distribueixen amb una llicència de Creative Commons – Attribution- NonCommercial-ShareAlike, llevat que s’indiqui altrament. Cal tenir en compte que algunes de les imatges que conté aquest PowerPoint estan protegides amb drets d’autor, i que per tant per reutilitzar-les fora d’aquest document cal el permís del titular dels drets originals. Per a més detalls vegeu la diapositiva 19.AVÍS D’EXEMPCIÓ DE RESPONSABILITAT: En els experiments que es descriuen en el dossier de formació següent es fan servir productes químics que cal utilitzar seguint lesespecificacions de seguretat del fabricant i la normativa de seguretat específica de l’escola. La protecció personal s’ha d’utilitzar seguint les indicacions corresponents. Comamb tots els productes químics, cal prendre precaucions. Els sòlids no s’han d’inhalar, i cal evitar-ne el contacte amb la pell, els ulls o la roba. Cal rentar-se bé les mans desprésde manipular-los, i s’han de llençar seguint les indicacions corresponents. Tots els experiments s’han de realitzar en presència d’un educador format per ensenyar ciència. Totsels experiments es duran a terme sota la pròpia responsabilitat de cadascú. La Universitat d’Aarhus (iNANO) i el consorci NANOYOU en el seu conjunt no es fan responsablesdels danys o les pèrdues que puguin produir-se com a conseqüència de la realització dels experiments descrits.
  • 3. Nanosensor colorimètric d’orEXPERIMENT CNIVELL D’EDAT: 11-13 i 14-18 ANYS
  • 4. Experiment C – Nanosensor colorimètric d’orAplicacions de les nanotecnologies: Medicina Les propietats de l’or a escala nanomètrica són diferents de les de l’or a escala macroscòpica. PROPIETATS OPTIQUES Figura 1. Or macroscòpic i nanoscòpic. Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 19 - Dúctil. - Nanopartícules d’or a l’aigua poden - Mal·leable. formar un col·loide. - Color groc metàl·lic. - El color depèn de la grandària (zona on - Estable i no tòxic. els seus electrons es poden moure - Bon conductor. lliurement) . - Resistent a la corrosió.
  • 5. Experiment C – Nanosensor colorimètric d’orAplicació de les nanotecnologies: Medicina S’hi generen plasmons de superfície que oscil·len endavant i enrere de manera sincronitzada en un espai reduït: ressonància localitzada dels plasmons de superfície (localized surface plasmon resonance, LSPR). → Quan la freqüència d’aquesta oscil·lació és la mateixa que la freqüència de la llum que l’ha generat (és a dir, la llum incident), aleshores es diu que el plasmó està en ressonància amb la llum incident. → Els col·loides de metall tenen una forta absorció del visible a causa de l’oscil·lació coherent de la ressonància dels plasmons. → Les nanopartícules de metall adquireixen colors diferents (vermell, verd, taronja, etc.). Figura 2. (superior) Efecte LSPR (2). (inferior) El color L’energia de l’LSPR depèn de la constant del metall depèn de la grandària de les nanopartícules. Crèdits de la imatge: vegeu la dielèctrica del material i de l’entorn i de la forma diapositiva 19 i de la grandària de la nanopartícula.
  • 6. Experiment A - ProtocolMaterial: Taula professors: Taula comú: Per taula Solució HAuCl4 1 Erlenmeyer 50 ml Solució Na3C6H5O7+2H2O 1 Hotplate stirrer 1 Recipient amb solució NaCl 1 Barra magnètica 1 Brick de llet 1 Termòmetre 1 Recipient amb solución de sucre 1 Pipeta de 2ml Aigua destilada 1 Pipum 1 Laser 2 Gots de plàstic 1 Gradeta 5 Tubs d’assaig 1 Ou 1 Contenidor de plàstic per posar-hi l’ou 5 Pipetes pasteur Guants per no cremar-se! LA SEGURETAT ES MOLT IMPORTANT EN QUALSEVOL TIPUS DEXPERIMENT!!
  • 7. Experiment C – Protocol de la síntesi→ Prepareu solucions estàndard (tetracloroaurat d’hidrogen (HAuCl4) i una solució decitrat trisòdic (Na3C6H5O7) en aigua). Color groc clar.→ Escalfeu el tetracloroaurat d’hidrogen fins a la seva temperatura d’ebullició.→ Afegiu-hi ràpidament el citrat.→La solució s’aclareix immediatament. La reacció continua fins que es forma el col·loidede color roig robí.→ El temps de reacció des de l’addició del citrat és d’uns 10 minuts. Abans de la reacció Fi de la reacció
  • 8. Experiment C – Nanosensor colorimètric d’orAplicacions de les nanotecnologies: Medicina→ En la reacció, el citrat actua com a agent reductor feble (redueix AuCl4- a Au) i com aestabilitzador. Una capa d’anions del citrat adsorbeix cada nanopartícula i impedeixque s’agreguin: la repulsió electrostàtica dels anions manté les nanopartícules separades.→ Col·loide d’or amb nanopartícules de 0-20 nm de grandària.→ En aquest estat, el col·loide és de color roig robí.
  • 9. Experiment C - Detalls de la síntesi → Al cap d’aproximadament un minut s’hi observen alguns canvis de color: gris clar > gris blavós > morat > morat fosc > roig robí → Estudis molt recents han demostrat que a mesura que es va produint la reacció es van formant algunes nanoestructures intermèdies, entre les quals hi ha nanocables d’or (solució morat fosc). → Els nanocables es descomponen en nanopartícules. Figura 5 (esquerra) Mecanisme de creixement de les partícules d’or nanoesfèriques. (Dreta) Imatges TEM del color fosc intermedi que mostren una extensa xarxa de nanocables d’or. Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 19
  • 10. Experiment C – Nanosensor colorimètric d’orAplicacions de les nanotecnologies: MedicinaSENSOR: Dispositiu capaç de reconèixer una o més espècies químiques.BIOSENSOR: Dispositiu capaç de detectar una biomolècula específica. (Anticossos, DNA...).En un biosensor col·loïdal d’or, la detecció es produeix quan hi ha un canvi d’agregacióentre les nanopartícules que conformen el col·loide. Canvi de color del col·loide Biosensor colorimètric d’or. Figura 4. Sensor col·loïdal d’or. Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 19.
  • 11. Experiment C - Sensor químicEl col·loide d’or es pot utilitzar com a sensor: si se n’elimina la capa d’anions, lesnanopartícules comencen a acostar-se i a aglomerar-se; això provoca un canvi de color, iaquest efecte es pot utilitzar per detectar una substància química. → Si s’hi afegeix un electròlit fort, com ara el NaCl, els ions salins protegeixen les càrregues negatives de les partícules, i les partícules tendeixen llavors a acostar-se i a agregar-se. Això produeix un canvi en l’espectre òptic i l’aparició d’un pic d’entre 650 i 750 nm, aproximadament, que fa que la solució esdevingui de color blau fosc.
  • 12. Experiment C - Sensor químic→ EXPERIMENT: afegiu gotes d’una solució de NaCl al col·loide d’or. → Si s’hi afegeix una alta concentració de sal, les nanopartícules s’agreguen fins al punt que precipiten, i la solució s’aclareix.
  • 13. Experiment C – Sensor químic→ Si s’hi afegeix un estabilitzador d’alt pes molecular, com ara una proteïna opolietilenglicol, s’adsorbeix a la superfície de les nanopartícules amb l’efecte d’inhibir-ne l’agregació, fins i tot amb una elevada concentració de sal.→ Experiment: egg egg 10 contro white white drops l + 10 NaCl drops NaCl
  • 14. Experiment C – Sensor químic→ Si s’hi afegeix un electròlit feble o un no-electròlit (com per exemple sucre), larepulsió electrostàtica entre l’or i els ions del citrat no es veu afectada i la soluciócontinua sent de color vermell. S’hi pot observar un petit canvi de color (per exemple, deroig robí a rosaci) que és conseqüència d’una aglomeració molt petita que es produeixen afegir-hi la proteïna. → Prova al laboratori: afegiu deu gotetes de solució de sucre al col·loide d’or.
  • 15. Experiment C – Nanosensor colorimètric d’orAplicació de les nanotecnologies: MedicinaPer què serveixen els nanosensors colorimètrics ambnanopartícules d’or? → Cambi de color: nomes depèn de la agregació. → Cribratge genètic: per cercar una seqüència de gens específica en una mostra que pot ser indicativa d’una malaltia concreta.Avantatges respecte a altres mètodes: → No exigeixen cap marcador; canvi òptic intrínsec. → Funcionen amb moltes combinacions de biomolècules amb mecanisme de ―pany i clau‖. → Tenen un límit de detecció baix.
  • 16. Crèdits de les imatgesFigura 1: El color depèn de la grandària de l’or. (Crèdits de la imatge: L. Filipponi, iNANO, Universitat d’Aarhus, CreativeCommons – Attribution-NonComercial-ShareAlike 3.0).Figura 2: (superior) Formació de plasmons en metall a escala macroscòpica (a dalt) i en nanopartícules (a baix). (Crèditsde la imatge: D. Sutherland, iNANO, Universitat d’Aarhus, Creative Commons – Attribution-NonCommercial-ShareAlike3.0).Figura 2: (inferior) Micrografies electròniques de transmissió i espectrografia UV—Vis de col·loides de nanopartículesd’or amb geometries diverses: esferes (a dalt), decaedres (al centre) i cables (a baix). (Crèdit de la imatge: reimpresa deBorja Sepúlveda et al., "LSPR-based Nanobiosensors", Nano Today (2009), 4 (3), 244-251, amb permís d’Elsevier).Figura 3: Representació esquemàtica de la preparació i resposta d’un biosensor LSPR basat en els canvis en l’índex derefracció. (Crèdits de la imatge: reimpresa de Borja Sepúlveda et al., ―LSPR-based Nanobiosensors‖, Nano Today (2009),4 (3), 244-251, amb permís d’Elsevier).Figura 4: Nanosensor plasmònic col·loïdal. (Crèdits de la imatge: reimpresa amb el permís de Jin et al., Journal ofAmerican Chemical Society (2003), 125 (6), 1643- . Copyright 2003 American Chemical Society).Figura 5: (esquerra) Mecanisme de creixement de partícules d’or nanoesfèriques sintetitzades per reducció d’AuCl4-amb citrat de sodi en solució aquosa. (Dreta) Imatges TEM del color fosc intermedi que mostren una àmplia xarxa denanocables d’or que han estat aïllats de la solució de color morat fosc. (Crèdits de la imatge: reimpresa amb permís dePong et al., J. Phys. Chem. C 2007, 111, 6281-7. Copyright 2003 American Chemical Society).