Nano esferas

huecas de oro

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Autores: Carlos Marange; Francisco J. Peón.

Tutor: Roberto Cao Milán.

Facultad de Química – Universidad de La Habana

Nano ciencias

• Síntesis

• Métodos de Caracterización

Estructuras

• Diversidad de compuestos.

• Propiedades novedosas.

Aplicaciones

• Biomedicina

• Catálisis

• Foto térmicas

• Teorías Electrónicas

• Otras

Nanoestructuras de Oro

Nanopartículas sólidas Nano rods Nano estrellas

Nano cubos Nano esferas con Estructuras Core / Shell

Investigaciones en los últimos años

sobre nano estructuras de Au

Cantidad de publicaciones por año

sobre :

1. Nanopartículas sólidas.

2. Estructuras del tipo Core/Shell.

3. Huecas.

4. Estructuras tipo sonajero.

Resonancia plasmónica

J. Phys. Chem. B, Vol. 110, No. 40, 2006

Consecuencias de la oscilación electrónica durante la irradiación:

Absorción(CONVERSIÓN En calor) y dispersión de luz

Absorción (más

aplicaciones PTT)

Dispersión (SERS+enhanced

fluoresence)

Relación entre la RPS y la

estructura de las nano partículas

Dispersión de la luz

Nano cajas

Shells entre 20 – 100 nms

Nanopartículas sólidas > 50 nm

Absorción y conversión en calor

Nano tubos

Nanopartículas sólidas < 50 nm

Nano rods

Nano shells

Candidatos para cada aplicación

Terapia fototérmica

Nanorods

Shells

Liberadores de medicamentos

Shells

Nano estrellas

Espectroscopia (SERS)

Shells

Nanopartículassólidas

¿Por qué los shells?

• Partículas de menor tamaño con absorción

en el infrarrojo cercano

Penetran entre 5 y 7

cm del tejido

humano

Radiaciones absorbidas por

el tejido humano.

NIR700-900 nm

Fuente de

NIR láser

Penetración

de la

radiación

NIR en el

tejido

humano

• Shells de entre 40-60 nm son ideales para

penetrar con facilidad en la célula

• Se necesita un método de partículas 40/60 nm

que utilice la menor cantidad de Au posible.

Estas presentan la ventaja de tener además

mayor superficie de contacto.

Superficie externa

Superficie interna

• La facilidad de afinar sus propiedades

ópticas gradualmente con el tamaño de la

partícula.

Variación de la frecuencia de la SPR

en dependencia del diámetro del core.

Variación en dependencia del

grosor del Shell.A

bso

rba

nc

ia

Longitud de onda

Mismo diámetro del core,

Diferente grosor del Shell

Frecuencia de SPR dependiente del

diámetro del core y el grosor del shell

J. Phys. Chem. B, Vol. 110, No. 40, 2006

SERS

(Surface Enhaced Raman

Spectroscopy)

1-Excitación de los

electrones externos de la

molécula al interactuar con

los fotones de la luz

incidente

Estados

bivracionales1

4

3

2

0

Molécula

e- e- e-

Láser

Estado

imaginario

1-Relajación de los electrones

a los distintos estados

bivracionales de la molécula

SEÑAES EN EL ESPECTRO

RAMAN

Molécula adherida a la superficie

de una NP

Láser

NP

Interacción de los e- de la NP con la luz incidente

Campo eléctrico intenso

Vibraciones en las moléculas

Interacción de las moléculas con el

Campo Eléctrico de la NP

SEÑAL

RAMAN

MEJORADA

VentajasNP recubiertas por

moléculas adheridas a su superficie

Estudio espectroscópico de moléculas en medio acuoso

Señales de alta intensidad

Estudio detallado del medio que rodea la NP

Nanoesfera Hueca de Oro

Imagen de TEM de

nanoesferas huecas

de oro.

Core

Hueco

Shell de Au

Propiedades de las Nanoesferas

Huecas de Oro

Alta estabilidad química.

Propiedades catalíticas.

Baja biotoxicidad.

Potentes propiedades ópticas.

Interior Hueco ideal para la inserción y transporte de fármacos.

Métodos obtención de los Shells

Crecimiento de semillas asociadas

a plantilla.

Reemplazo galvánico.

Naomi J. Halas. ¨ Gold Covered Nanoshells¨. Bussines Week. May 21, 2001

Método de crecimiento de semillas

Síntesis de GNs vía seed- growth

(crecimiento a partir de semillas)

Parte del ligando afín a las

NP del otro elemento

Parte del ligando

afín a las NP oro

Pequeñas nanopartículas

de Au (semillas)

Nanopartícula patrón

NP-ligando-semillas de Au

Agente reductor

Au 3+

Partículas de Au metálico

Agregación y crecimiento

de las partículas de Au

alrededor de las semillas ya

existentes

Formación de Nanoesfera

con Shell de Au y Core

Sólido

Características de la reacción

Debe utilizarse un reductor moderado para garantizar que el oro no sea reducido antes de interactuar con el ligando que recubre a la nano partícula.

El reductor debe estar preferentemente adherido al metal noble de forma tal que la superficie de este catalice la reacción.

Reductores típicos

Acido ascórbico

Formaldehido

DihidrógenoH H C

OH H

Plantilla

Au

seed

Au

e- e- e-

Au

e- e- e-

3+

3+

Método de reemplazo galvánico

Síntesis de HGNs por

reemplazo galvánico

Hacia los extremos

<20 nms >80 nms

Estructuras huecas tipo core/shell

Poliédricas

Nano esferas

Nano cajas

ExpectativasSistemas liberadores

de fármacos

Expectativas y aplicaciones

2- a) Tratamiento de tumores por hipertermia con

radiación infrarrojo cercano.

HAuNS

Bibliografía

[1] Adam M. Schwartzberg, Tammy Y. Olson, Chad E. Talley, and Jin Z. Zhang. “Synthesis,

Characterization, and Tunable Optical Properties of Hollow Gold Nanospheres”. J. Phys.

Chem. B, Vol. 110, No. 40, 2006

[2] Jonathan A. Edgar, Hadi M. Zareie, Martin Blaber, Annette Dowd and Michael B. Cortie.

“Synthesis of Hollow Gold Nanoparticles and Rings

Using Silver Templates”. ICONN 2008

[3] B. N. Khlebtsova, V. A. Khanadeeva, E. V. Panfilovaa, T. E. Pylaeva, O. A. Bibikovab, S. A.

Staroverova,V. A. Bogatyreva, b, L. A. Dykmana, and N. G. Khlebtsova, b*. “New Types of

Nanomaterials: Powders of Gold Nanospheres, Nanorods, Nanostars, and Gold–Silver

Nanocages”. NANOTECHNOLOGIES IN RUSSIA Vol. 8 Nos. 3–4 2013.

[4] Yadong Yin, Can Erdonmez, Shaul Aloni,, and A. Paul Alivisatos.” Faceting of Nanocrystals

during Chemical Transformation: From Solid Silver Spheres to Hollow Gold Octahedra”. J. AM.

CHEM. SOC. 2006, 128, 12671-12673 9 12671

[5] Nagarajan Sounderya1 and Yong Zhang. “Use of Core/Shell Structured Nanoparticles for

Biomedical Applications”. 2008 Bentham Science Publishers Ltd.