نانو کامپوزیت های طلا- پلیمر و کاربردهای آنها

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری/ پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

2 استاد پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

نانوذرات طلا به دلیل داشتن ویژگی‌هایی مانند رزونانس پلاسمون سطح، سنتز آسان، روش‌های اصلاح سطح شیمیایی متنوع، کنترل شکل و اندازه، بی‌اثر بودن از لحاظ شیمیایی و زیست‌سازگاری خوب دارای اهمیت بسیار زیادی هستند. با تغییر شکل و اندازه نانوساختارهای طلا می‌توان خواص پلاسمونی را کنترل و آن‌ها را برای کاربردهای خاص تنظیم کرد. وارد کردن نانوذرات طلا به سامانه‌های پلیمری یا اصلاح سطح آن‌ها، موجب پایداری محلول این نانوذرات شده و امکان وارد کردن گروه‌های عاملی خاص و پاسخگویی به محرک‌های خارجی را فراهم می‌کند. با استفاده از بسترهای پلیمری پاسخگو به محرک (نور، دما و pH) و اصلاح سطح نانوذرات با لیگاندهای خاص می‌توان نانوکامپوزیت‌های هوشمند پلیمر-طلا با ویژگی‌های مطلوب تهیه کرد. با تنظیم شرایط، از خواص پلاسمونی نانوذرات طلا برای اهداف متفاوت می‌توان بهره برد. خواص پلاسمونی نانوذرات طلا برای کاربردهای مختلف از جمله درمان نورگرمایی سلول‌های سرطانی، درمان نوردینامیکی بیماری‌ها، تهیه وزیکول‌ها در سامانه‌های انتقال دارو، پراکندگی تقویت شده سطحی رامان و تصویربرداری برش‌نگاری رایانه‌ای استفاده می‌شود. پوشش دهی ذرات مگنتیت با طلا، نه تنها سبب پایداری کلوئیدی و بهبود خواص نوری و رسانشی ذرات مگنتیت می‌شود، بلکه سبب ارتقای واکنش‌های شیمی سطح آن‌ها شده و کاربردهای درون‌تنی این ذرات را بهبود می‌بخشد. افزون بر این، امکان کنترل از راه دور مکان اعمال خواص پلاسمونی را با استفاده از میدان مغناطیسی خارجی میسر می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Gold-polymer Nanocomposites and Their Applications

نویسندگان [English]

  • Jaber Keyvan Rad 1
  • Ali Reza Mahdavian 2
چکیده [English]

Unique properties of gold nanoparticles, such as the surface plasmon resonance (SPR), easy synthesis and modification, control on size and shape, chemically inertness and biocompatibility have attracted much attentionin recent years. The plasmonic properties of gold nanostructures for different applications can be controlled by changing their size and the shape. Introducing gold nanoparticles into polymer systems or their surface modification will improve their solution stability and make them susceptible to respond to external stimuli due to the existing functionalities. Smart gold-polymer nanocomposite with defined properties can be obtained by employing responsive polymers to light, temperature and pH stimuli. Controlling SPR properties of gold nanoparticles make them appropriate for different purposes like photothermal treatment of cancer cells, photodynamic therapy, plasmonic vesicles for drug delivery system, surface enhanced Raman scattering (SERS) and tumor computed tomography imaging. Coating of magnetic nanoparticles with gold promotes their colloidal stability, optical and conductive properties and also enhances their surface chemical reactions and biocompatibility for in vivo applications. In addition, the remote control of plasmonic properties will become feasible by an external electromagnetic field.

کلیدواژه‌ها [English]

  • gold nanoparticles
  • magnetic
  • polymer coating
  • Nanocomposite
  • plasmonic
1.Davis M.E. and Shin D.M., Nanoparticle Therapeutics: An Emerging Treatment Modality for Cancer, Nat. Rev. Drug Discovery,7, 771–782, 2008.
2.Silva S.M., Tavallaie R., Sandiford L., Tilley R.D., and Gooding J.J., Gold Coated Magnetic Nanoparticles: From Preparation to Surface Modification for Analytical and Biomedical Applications, Chem. Commun., 52, 528–7540, 2016.
3. Biju V., Chemical Modifications and Bioconjugate Reactions of Nanomaterials for Sensing, Imaging, Drug Delivery and Therapy, Chem. Soc. Rev., 43, 744–764, 2014.
4.Lin M., Pei H., Yang F., Fan C., and Zuo X., Applications of Gold Nanoparticles in the Detection and Identification of Infectious Diseases and Biothreats, Adv. Mater., 25, 3490–3496, 2013.
5.Kochuveedu S.T. and Kim D.H., Surface Plasmon Resonance Mediated Photoluminescence Properties of Nanostructured Multicomponent Fluorophore Systems, Nanoscale, 6, 4966–4984, 2014.
6.Murphy C.J., Gole A.M., Hunyadi S.E., Stone J.W., Sisco P.N., Alkilany A., Kinard B.E., and Hankins P., ChemicalSensing and Imaging with Metallic Nanorods, Chem. Commun., 5, 544–557, 2008.
7.Sperling R.A., Gil P.R., Zhang F., Zanella M., and Parak W.J., Biological Applications of Gold Nanoparticles, Chem. Soc. Rev., 37, 1896–1908, 2008.
8.Govorov A.O., Zhang W., Skeini T., Richardson H., Lee J., and Kotov N.A., Gold Nanoparticle Ensembles as Heaters and Actuators: Melting and Collective Plasmon Resonances, Nanoscale Res. Lett., 1, 84–90, 2006.
9. Cheng L., Wang C., Feng L., Yang K., and Liu Z., Functional Nanomaterials for Phototherapies of Cancer, Chem. Rev., 114, 10869–10939, 2014.
10.Kim J., Park J., Kim H., Singha K., and Kim W.J., Transfection and Intracellular Trafficking Properties of Carbon dot-Gold Nanoparticle Molecular Assembly Conjugated with PEI-pDNA, Biomaterials, 34, 7168–7180, 2013.
11.Skrabalak S.E., Chen J., Sun Y., Lu X., Au L., Cobley C.M., and Xia Y., Gold Nanocages: Synthesis, Properties, and Applications, Acc. Chem. Res., 41, 1587–1595, 2008.
12.Zhou J., Ralston J., Sedev R., and Beattie D.A., FunctionalizedGold Nanoparticles: Synthesis, Structure and Colloid Stability, J. Colloid Interface Sci., 331, 251–262, 2009.
13.Percebom A.M., Giner-Casares J.J., Claes N., Bals S., Loh W., and Liz-Marzán L.M., Janus Gold Nanoparticles Obtained via Spontaneous Binary Polymer Shell Segregation, Chem. Commun., 52, 4278–4281, 2016.
14.Chen L. and Klok H.A., Multifaceted Polymer Coated, Gold Nanoparticles, Soft Matter, 9, 10678–10688, 2013.
15.Boal A.K., Ilhan F., De Rouchey J.E., Thurn-Albrecht T., Russell T.P., and Rotello V.M., Self-Assembly of Nanoparticles into Structured Spherical and Network Aggregates, Nature, 404, 746–748, 2000.
16. Otsuka H., Nagasaki Y., and Kataoka K., PEGylated Nanoparticles for Biological and Pharmaceutical Applications, Adv. Drug Delivery Rev., 55, 403–419, 2003.
17.Nuopponen M. and Tenhu H., Gold Nanoparticles Protected with pH and Temperature-Sensitive Diblock Copolymers, Langmuir, 23, 5352–5357, 2007.
18.Boyer C., Whittaker M.R., Luzon M., and Davis T.P., Design and Synthesis of Dual Thermoresponsive and Antifouling Hybrid Polymer/Gold Nanoparticles, Macromolecules, 42, 6917–6926, 2009.
19.Cheng L., Liu A., Peng S., and Duan H., Responsive Plasmonic Assemblies of Amphiphilic Nanocrystals at Oil-Water Interfaces, ACS Nano, 4, 6098–6104, 2010.
20. Sykes E.A., Chen J., Zheng G., and Chan W.C.W., Investigating the Impact of Nanoparticle Size on Active and Passive Tumor Targeting Efficiency, ACS Nano, 8, 5696–5706, 2014.
21. Nagata J., Hioka N., Kimura E., Batistela V.R., Terada R.S.S., Graciano A.X., Baesso M.L., and Hayacibara M.F., Antibacterial Photodynamic Therapy for Dental Caries: Evaluation of the Photosensitizers Used and Light Source Properties, Photodiagn. Photodyn. Ther., 9, 122–131, 2012.
22.Dai T., Huang Y.Y., and Hamblin M.R., Photodynamic Therapy for Localized Infections—State of the Art, Photodiagn. Photodyn. Ther., 6, 170–188, 2009.
23. Lucky S.S., Soo K.C., and Zhang Y., Nanoparticles in Photodynamic Pherapy, Chem. Rev., 115, 1990–2042, 2015.
24.Yuan H., Chong H., Wang B., Zhu C., Liu L., Yang Q., Lv F., and Wang S., Chemical Molecule-Induced Light-Activated System for Anticancer and Antifungal Activities, J. Am. Chem. Soc., 134, 13184–13187, 2012.
25.Wang C., Cui Q., Wang X., and Li L., Preparation of Hybrid Gold/Polymer Nanocomposites and Their Application in Controlled Antibacterial Assay, ACS Appl. Mater. Interfaces, 8, 29101–29109, 2016.
26.Zhou B., Zheng L., Peng C., Li D., Li J., Wen S., Shen M., Zhang G., and Shi X., Synthesis and Characterization of PEGylated Polyethylenimine-Entrapped Gold Nanoparticles for Blood Pool and Tumor CT imaging, ACS Appl. Mater. Interfaces,6, 17190–17199, 2014.
27.Zhou B., Yang J., Peng C., Zhu J., Tang Y., Zhu X., Shen M., Zhang G., and Shi X., PEGylated Polyethylenimine-Entrapped Gold Nanoparticles Modified with Folic Acid for Targeted TumorCT Imaging, Colloids Surf., B, 140, 489–496, 2016.
28.Song J., Cheng L., Liu A., Yin J., Kuang M., and Duan H., Plasmonic Vesicles of Amphiphilic Gold Nanocrystals: Self-Assembly and External-Stimuli-Triggered Destruction, J. Am. Chem. Soc., 133, 10760–10763, 2011.
29.Jin Y., Jia C., Huang S.W., O’Donnell M., and Gao X., Multifunctional Nanoparticles as Coupled Contrast Agents, Nat. Commun., 2010, DOI: 10.1038/ncomms10.
30. Yang Y., Mahdavian A.R., Daniels E.S., Klein A., and El-Aasser M.S., Gold Deposition on Fe3O4/(co) Poly(N-octadecyl methacrylate) Hybrid Particles to Obtain Nanocomposites with Ternary Intrinsic Features, J. Appl. Polym. Sci., 127, 3768–3777, 2013.