Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану
Одержано стабільні колоїдні розчини нанорозмірного срібла, що мають величину рН близьку до фізіологічного значення. В роботі показано вплив рН водних розчинів вихідних реагентів на процес утворення наночастинок металу. Відновлення срібла амінокислотою триптофаном відбувається у лужному середовищі. S...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Поверхность |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148491 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану / Н.В. Вітюк, Ю.П. Муха, С.М. Махно, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова // Поверхность. — 2015. — Вип. 7 (22). — С. 222-226. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148491 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Вітюк, Н.В. Муха, Ю.П. Махно, С.М. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. 2019-02-18T14:03:14Z 2019-02-18T14:03:14Z 2015 Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану / Н.В. Вітюк, Ю.П. Муха, С.М. Махно, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова // Поверхность. — 2015. — Вип. 7 (22). — С. 222-226. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 2617-5975 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148491 546.57 + 544.77.032.1+ 577.112.387.4 Одержано стабільні колоїдні розчини нанорозмірного срібла, що мають величину рН близьку до фізіологічного значення. В роботі показано вплив рН водних розчинів вихідних реагентів на процес утворення наночастинок металу. Відновлення срібла амінокислотою триптофаном відбувається у лужному середовищі. Stable colloidal solutions of nano-sized silver with physiological pH were obtained. In the paper the effect of pH of aqueous solutions of initial components on the formation of metal nanoparticles was shown. The reduction of silver in the presence of the amino acid tryptophan occurs in alkaline medium. Получены стабильные коллоидные растворы наноразмерного серебра, которые имеют величину рН близкую к физиологическому значению. В работе показано влияние рН водных растворов исходных компонентов на процесс образования наночастиц металла. Восстановление серебра аминокислотой триптофаном происходит в щелочной среде. uk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Поверхность Наноматериалы и нанотехнологии Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану Stabilization of silver nanoparticles in the presence of tryptophan Стабилизация наночастиц серебра в присутствии триптофана Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану |
| spellingShingle |
Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану Вітюк, Н.В. Муха, Ю.П. Махно, С.М. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. Наноматериалы и нанотехнологии |
| title_short |
Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану |
| title_full |
Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану |
| title_fullStr |
Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану |
| title_full_unstemmed |
Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану |
| title_sort |
стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану |
| author |
Вітюк, Н.В. Муха, Ю.П. Махно, С.М. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. |
| author_facet |
Вітюк, Н.В. Муха, Ю.П. Махно, С.М. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. |
| topic |
Наноматериалы и нанотехнологии |
| topic_facet |
Наноматериалы и нанотехнологии |
| publishDate |
2015 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Поверхность |
| publisher |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Stabilization of silver nanoparticles in the presence of tryptophan Стабилизация наночастиц серебра в присутствии триптофана |
| description |
Одержано стабільні колоїдні розчини нанорозмірного срібла, що мають величину рН близьку до фізіологічного значення. В роботі показано вплив рН водних розчинів вихідних реагентів на процес утворення наночастинок металу. Відновлення срібла амінокислотою триптофаном відбувається у лужному середовищі.
Stable colloidal solutions of nano-sized silver with physiological pH were obtained. In the paper the effect of pH of aqueous solutions of initial components on the formation of metal nanoparticles was shown. The reduction of silver in the presence of the amino acid tryptophan occurs in alkaline medium.
Получены стабильные коллоидные растворы наноразмерного серебра, которые имеют величину рН близкую к физиологическому значению. В работе показано влияние рН водных растворов исходных компонентов на процесс образования наночастиц металла. Восстановление серебра аминокислотой триптофаном происходит в щелочной среде.
|
| issn |
2617-5975 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148491 |
| citation_txt |
Стабілізація наночастинок срібла у присутності триптофану / Н.В. Вітюк, Ю.П. Муха, С.М. Махно, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова // Поверхность. — 2015. — Вип. 7 (22). — С. 222-226. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT vítûknv stabílízacíânanočastinoksríblauprisutnostítriptofanu AT muhaûp stabílízacíânanočastinoksríblauprisutnostítriptofanu AT mahnosm stabílízacíânanočastinoksríblauprisutnostítriptofanu AT êremenkogm stabílízacíânanočastinoksríblauprisutnostítriptofanu AT smírnovanp stabílízacíânanočastinoksríblauprisutnostítriptofanu AT vítûknv stabilizationofsilvernanoparticlesinthepresenceoftryptophan AT muhaûp stabilizationofsilvernanoparticlesinthepresenceoftryptophan AT mahnosm stabilizationofsilvernanoparticlesinthepresenceoftryptophan AT êremenkogm stabilizationofsilvernanoparticlesinthepresenceoftryptophan AT smírnovanp stabilizationofsilvernanoparticlesinthepresenceoftryptophan AT vítûknv stabilizaciânanočasticserebravprisutstviitriptofana AT muhaûp stabilizaciânanočasticserebravprisutstviitriptofana AT mahnosm stabilizaciânanočasticserebravprisutstviitriptofana AT êremenkogm stabilizaciânanočasticserebravprisutstviitriptofana AT smírnovanp stabilizaciânanočasticserebravprisutstviitriptofana |
| first_indexed |
2025-11-27T01:38:17Z |
| last_indexed |
2025-11-27T01:38:17Z |
| _version_ |
1850791400289861632 |
| fulltext |
Поверхность. 2015. Вып. 7(22). С. 222–226 222
УДК 546.57 + 544.77.032.1+ 577.112.387.4
СТАБІЛІЗАЦІЯ НАНОЧАСТИНОК СРІБЛА У
ПРИСУТНОСТІ ТРИПТОФАНУ
Н.В. Вітюк, Ю.П. Муха, С.М. Махно, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України,
вул. Генерала Наумова, 17, Київ, 03164, Україна
Одержано стабільні колоїдні розчини нанорозмірного срібла, що мають величину рН
близьку до фізіологічного значення. В роботі показано вплив рН водних розчинів вихідних
реагентів на процес утворення наночастинок металу. Відновлення срібла амінокислотою
триптофаном відбувається у лужному середовищі.
Вступ
Нанорозмірне срібло є одним із найбільш досліджуваних металів у зв’язку з його
відомою антимікробною активністю [1] та перспективами застосування у діагностиці та
лікуванні онкологічних захворювань [2]. Зокрема, комбінація золота та срібла в одній
наночастинці (НЧ), а також використання незамінної для людини амінокислоти
триптофану як відновника металу і стабілізатора частинок дозволяє підсилити
ефективність і знизити токсичність нанометалів як хіміотерапевтичних агентів [3].
Оптимізація умов синтезу для одержання стабільних і ефективних наночастинок з
визначеними морфологією, розміром та оптичними властивостями залишається
актуальним напрямком досліджень. Вплив природи середовища і його рН вивчаються
для визначення механізмів утворення кластерів і наночастинок срібла в присутності
триптофану [4, 5]. У роботах [6, 7] проаналізовано методики синтезу водних суспензій
НЧ срібла та обговорюється механізм захисної дії амінокислоти.
Метою даної роботи було визначення умов одержання наночастинок срібла,
відновлених і стабілізованих триптофаном, в залежності від кислотності середовища та
концентрації компонентів.
Експериментальна частина
Спектри поглинання розчинів реєстрували в УФ- та видимій області за
допомогою спектрофотометра Perkin-Elmer Lambda 35 в кварцових кюветах довжиною
1 см в діапазоні довжин хвиль 200 – 1000 нм.
Визначення pН проводили за допомогою pH-метра И-160МИ. Як робочий,
використовували скляний електрод, електродом порівняння слугував хлор-срібний
електрод. Кислотність варіювали додаванням розчинів азотної кислоти та гідроксиду
натрію для досягнення рН 2, 4, 6, 8, 10.
Функцію розподілу частинок по розмірах та ζ-потенціал вивчали за допомогою
лазерного кореляційного спектрометра (ЛКС) Zeta Sizer Nano S (Malvern, UK) при 25°С
методом, що ґрунтується на процесі розсіяння світла на будь-якому мікрооб’єкті
(розсіяне світло реєстрували під кутом 173°). Інформаційний сигнал від випадкових
поступових переміщень наночасток аналізували за допомогою багатоканальних
аналізаторів спектра та колориметрів. Лазерний кореляційний спектрометр, який
використовують для досліджень, обладнаний корелятором (multi computing correlator
type 7032 ce). Досліджувану суспензію в кількості 1 мл розташовували в циліндричній
оптичній скляній кюветі діаметром 10 мм, яку вводили в термостатовану лунку
лазерного кореляційного спектрометра. Реєстрацію та статистичну обробку розсіяного
від суспензії лазерного випромінення (використовувався гелій-неоновий лазер ЛГН-
111, потужністю 25 мВт та довжиною хвилі 633 нм) проводили тричі протягом 120 с.
223
Одержану автокореляційну функцію обробляли за допомогою стандартних
комп’ютерних програм PCS-Size mode v 1.61.
Як джерело катіонів при одержанні наночастинок срібла використовували нітрат
аргентуму AgNO3, відновником металу слугував триптофан без додаткових
стабілізаторів. Концентрації обох реагентів змінювали в діапазоні 10-4 – 10-3 моль/л при
постійному молярному співвідношенні 1:1. Синтез проводили при нагріванні в
інтервалі температур 60–80 °С.
Частотні залежності дійсної та уявної складової питомої електропровідності *
розчинів визначали шляхом розрахунків спектрів імпедансу Z*=Z'+iZ" в діапазоні
частот 10-2–106 Гц, одержаних на імпедансному спектрометрі Solartron SI 1260 при
амплітуді напруги 30 мВ.
Результати та обговорення
Амінокислота триптофан (Трп), відповідно до значень констант кислотно-
основної дисоціації, при рН 2, 6 і 10 знаходиться в катіонній, нейтральній та аніонній
формі відповідно, що впливає на механізм відновлення металу. Вихідними формами
срібла для вказаних рН є іони Ag+ (кисле), гідрати (нейтральне) та кілька рівноважних
форм AgOH, Ag2O і Ag(OH)2
− (лужне). Оскільки гідроксид і оксид срібла малорозчинні,
вони, імовірно, відіграють роль зародків при подальшому утворенні наночастинок
срібла [8].
Відновлення металу та утворення стабільних наночастинок срібла відбувається в
присутності аніонної форми триптофану, що існує при високому рН розчину та
частково при нейтральному (за рахунок існування цвітер-іона). У цьому випадку
стабілізація НЧ відбувається за рахунок перенесення електронної густини
депротонованої карбоксильної групи -COO- та неподіленої електронної пари на атомі
нітрогену аміногрупи на d-підрівні металу.
Формування НЧ супроводжується появою характерного жовтого забарвлення
розчинів. Зміна форми і положення смуг амінокислоти в області 280–290 нм в спектрах
поглинання системи Ag/Трп одночасно з ростом смуги поверхневого плазмонного
резонансу (ППР) свідчить про появу продукту окиснення триптофану. Відновний
процес відбувається з розривом С–С зв'язку індольного кільця та, ймовірно, протікає
через реакцію заміщення та утворення комплексу з катіоном срібла Ag+ [6, 9, 10].
У стабільних розчинах нанорозмірного срібла, що містять виражену характерну
смугу ППР, а саме одержаних у лужному середовищі для обох вихідних реагентів,
формуються частинки з розміром 20 нм (відповідно до ЛКС-вимірювання). Оптичні
спектри таких систем містять характерні смуги поглинання з максимумом при 437 нм
(рис.1).
300 400 500 600 700
0,0
0,5
1,0
pH 10
pH 2
pH 6
нм
I,
ві
д
н
.о
д
.
437 нм
Рис. 1. Спектри поглинання
розчинів системи Ag/Трп
при різних рН вихідних
розчинів амінокислоти та
основному середовищі
AgNO3, концентрації
реагентів C = 10-4 M.
224
У кислому середовищі утворення НЧ не відбувається, проте випадає чорний
осад оксиду срібла. У даному випадку триптофан знаходиться у вигляді катіону, і
протонована аміногрупа –NH3
+ та група –COOH не беруть участі у стабілізації
наночастинок, що призводить до швидкого окиснення металу.
Відповідно до даних імпедансної спектроскопії, при збільшенні концентрації
реагентів з 10-4 М до 10-3 М в колоїдних розчинах наночастинок срібла спостерігається
зростання іонної провідності одночасно зі зменшенням електронної провідності
(рис. 2.а), про що свідчать частотні залежності дійсної складової електропровідності
розчинів. Це може бути пов’язане з захопленням електронів в об’ємі розчину або на
поверхні електродів. Підвищення концентрації металу і, відповідно, поява в системі
аніонів NO3
- (при цьому Ag+, вважається, відновлюються до Ag0) зумовлює збільшення
співвідношення між іонами та електронами більше ніж в два рази.
10-2 100 102 104 106
10-5
10-4
10-3
3 4
2
3
2
4
'
,
О
м
-1
см
-1
f, Гц
4 10-3 M
3 5·10-4 M
2 10-4 M
1 H
2
O
1
10-2 10-1 100 101 102 103 104 105
10-7
10-6
10-5
10-4
3
2
4
'
'',
О
м
-1
см
-1
f, Гц
4 10-3 M
3 5·10-4 M
2 10-4 M
1 H
2
O
1
а б
Рис. 2. Частотні залежності дійсної (а) та уявної (б) складової електропровідності
розчинів наночастинок срібла, стабілізованих триптофаном, залежно від
концентрації реагентів при постійному молярному співвідношенні 1:1 (ряд 10-4,
5·10-4 , 10-3 M).
Аналіз результатів вказує на те, що на протікання струму у системі в першу
чергу впливає наявність в розчині більш рухливих іонів ніж іони срібла, нітрат-аніони
та триптофан. На тлі наявності зарядів H+ та OH- у воді, важкі іони, найімовірніше, є
лише центрами переносу електронів у іонному середовищі. Зниження електронної
складової провідності при зростанні концентрацій реагентів може бути пов’язане з
блокуванням електродів продуктами реакції.
Зміщення максимумів кривих уявної складової електропровідності в
високочастотну область при підвищенні концентрації реагентів (рис. 2.б) вказує на
підвищення провідності розчину саме внаслідок збільшення кількості зарядів, а не з
релаксаційними процесами іонів (металу) чи їх масами. Основний вклад дають
продукти окиснення триптофану, утворені внаслідок окисно-відновної реакції зі
сріблом. Нелінійна залежність пов’язана з нелінійним виходом речовини.
Наночастинки срібла, одержані при високому значенні рН вихідних розчинів,
стабільні при зберіганні більше 8 місяців. Стабільність таких розчинів обумовлюється
величиною дзета-потенціалу наночастинок, який складає –27 мВ. При цьому, імовірно,
нітрат-аніони вбудовуються в подвійний електричний шар навколо НЧ Ag. Колоїдний
розчин наночастинок срібла після закінчення окисно-відновного процесу набуває
нейтрального рН. Це пов’язано з утворенням кислотних залишків трансформованої
225
амінокислоти. Нейтральне середовище колоїдних розчинів НЧ Ag дозволяє
використовувати їх у фізіологічних середовищах.
Висновки
У процесі одержання наночастинок срібла у присутності триптофану вирішальну
роль відіграє рН водного середовища вихідних реагентів. Утворення нанорозмірного
металу відбувається у лужному середовищі за участю аміно- та карбоксильної групи
амінокислоти. Колоїдні розчини нанорозмірного срібла мають фізіологічне рН та
зберігають стабільність протягом 8 місяців.
Література
1. A review of the antibacterial effects of silver nanomaterials and potential implications
for human health and the environment / C.Marambio-Jones, E.M.V. Hoek // J Nanopart
Res – 2010. – V. 12. – P. 1531 – 1551.
2. Nanoparticle-Based Drug Delivery for Therapy of Lung Cancer: Progress and
Challenges / A.Babu, A.K.Templeton, A.Munshi, R.Ramesh // Journal of Nanomaterials
– 2013. – V. 2013. – 11 pp.
3. Tryptophan assisted synthesis reduces bimetallic gold/silver nanoparticle cytotoxicity
and improves biological activity / Igor O. Shmarakov, Iuliia P. Mukha, Volodymyr V.
Karavan, Olexander Yu. Chunikhin, Mykhailo M. Marchenko, Natalia P. Smirnova and
Anna M. Eremenko // Nanobiomedicine – 2014. – V. 1. – P. 01 – 10.
4. Effect of medium on the formation kinetics and interaction of silver clusters /
R. Chadha, N. Maiti, T. Mukherjee, S. Kapoor // Chemical Physics Letters – 2012. – V.
548. – P. 40–44.
5. Early stages in the growth of small silver clusters in aqueous solution / E. Janata //
Radiation Physics and Chemistry – 2012. – V. 81. – P. 1404–1406.
6. Preparation, characterization, surface modification and redox reactions of silver
nanoparticles in the presence of tryptophan / J.A. Jacob, S. Naumov, T. Mukherjee, S.
Kapoor // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces – 2011. – V. 87. – P. 498– 504.
7. Preparation of silver nanoparticles using tryptophan and its formation mechanism / Z.
Zaheer, M.A. Malik, F.M. Al-Nowaiser, Z. Khan // Colloids and Surfaces B:
Biointerfaces – 2010. – V. 81. – P. 587–592.
8. Влияние дисперсного состава золей серебра и золота на их электрохимическую
активность // А.В. Коршунов, Д.О. Перевезенцева, Т.В. Коновчук, Е.В. Миронец //
Известия Томского политехнического университета – 2010. – Т. 317, № 3 – P. 6-
13.
9. Doubly charged silver clusters stabilized by tryptophan: Ag4
2+ as an optical marker for
monitoring particle growth / A. Kulesza, R. Mitric´, Vl. Bonacˇic´-Koutecky´, B.
Bellina, I. Compagnon, M. Broyer, R. Antoine and Ph. Dugourd // Angew. Chem. –
2011. – V. 123. – P. 908 – 911.
10. Photoabsorption and photofragmentation of isolated cationic silver cluster–tryptophan
hybrid systems / R. Mitrić, J. Petersen, A. Kulesza, V. Bonačić-Koutecký, Th. Tabarin,
I. Compagnon, R. Antoine, M. Broyer, Ph. Dugourd // Journal of Chemical Physics –
2007. – V. 127. – P. 134301.
226
СТАБИЛИЗАЦИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА В ПРИСУТСТВИИ
ТРИПТОФАНА
Н.В. Витюк, Ю.П. Муха, С.М. Махно, Г.М. Ерёменко, Н.П. Смирнова
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины,
ул. Генерала Наумова, 17, Киев, 03164, Украина
Получены стабильные коллоидные растворы наноразмерного серебра, которые
имеют величину рН близкую к физиологическому значению. В работе показано влияние
рН водных растворов исходных компонентов на процесс образования наночастиц
металла. Восстановление серебра аминокислотой триптофаном происходит в
щелочной среде.
STABILIZATION OF SILVER NANOPARTICLES IN THE PRESENCE OF
TRYPTOPHAN
N.V. Vityuk, Iu.P. Mukha, S.M. Makhno, A.M. Eremenko, N.P. Smirnova
Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine,
17 General Naumov Str. Kyiv, 03164, Ukraine
Stable colloidal solutions of nano-sized silver with physiological pH were obtained. In
the paper the effect of pH of aqueous solutions of initial components on the formation of
metal nanoparticles was shown. The reduction of silver in the presence of the amino acid
tryptophan occurs in alkaline medium.
|