پایان نامه با کلید واژه های تحت درمان

ذرات فلزی این توانایی را دارند که اگر اکترونهای لایه والانس آنها تهییج شود از خود فوتون با طول موج در ناحیه مرئی صادر می کنند بنابراین اگر نانو ذرات طلا به همراه دارو(به عنوان حامل دارو) وارد بدن گردند در صورت استفاده از یک سیستم خارجی که به نوعی الکترونهای نانو ذرات را تهییج نماید، می توانند دیده شوند و در صورت دیده شدن توسط میدان مغناطیسی خارجی به عنصر مورد نظر که قرار است تحت درمان عامل درمانی مورد نظر قرار بگیرد هدایت گردنند. بنابراین همان طور که مشاهده می شود نانو ذرات طلا در مقایسه با سایر نانو ساختارها پتانسیل بیشتری را جهت بکارگیری به عنوان حاملین دارو و با هدف دارورسانی هدفمند دارا باشند.
به دلیل این خواص نوری بی نظیر آنها، کاربردهای متفاوتی در نانو الکترونیک شناسایی مولکولها، عکسبرداری، افزایش پاسخ ها در طیف سنجی، دارو رسانی، حسگرهای شیمیایی و بیولوژیکی و ….. پیدا کرده اند[14,15].
آسانترین و رایج ترین روش بکار رفته برای تهیه نانو ذرات طلا کاهش آبی HAuCl4 با سیترات سدیم در نقطه جوش است. استفاده از الکل، به عنوان احیاء کننده یا کاهش دهنده برای تولید نانو ذرات پلاتینیوم کنترل بر اندازه ذرات را ممکن می سازد. هر چه الکل بیشتر باشد ذرات بزرگتر تولید می شود که این مسئله دال بر میزان احیای سریعتر یون های [ptcl6] دارد که یک عامل مهم برای تولید ذرات کوچکتر است. ذرات ساخته شده با احیاء یا کاهش سیترات، تقریبا کره های تک بخشی یک اندازه ای است که با غلظت های استاندارد اولیه کنترل می شود(شکل1-3). آنها یک شارژ با سطح منفی در نتیجه یک پوشش سیترات با پیوند ضعیف دارند و به آسانی با نوار جذب پلاسمون مشخص می شوند(در حدود520nmبرای ذرات15نانومتری).
شکل 1-14 نانو ذرات طلا سنتز شده با سیترات
1-6 خواص نوری نانو ذرات طلا:
رنگ نانو ذرات فلزی را می توان با در نظر گرفتن جذب و پراکندگی نور از سطح نانو ذرات طلا بطور کمی توضیح داد. نانو ذرات کلوئیدی فلزی پیک جذبی قوی در ناحیه فرابنفش و مرئی از خود نشان می دهند که فلزات حالت توده چنین رفتاری را ندارند. برای درک بهتر این مطلب ابتدا باید با مفهوم پلاسمون آشنا شویم. پلاسمون وقتی بوجود می آید که تعداد زیادی از الکترون های متحرک مربوط به نانو ذره فلزی از حالت تعادل خارج شوند. نام این الکترون ها (به دلیل رفتار مشابه) از الکترون های موجود در پلاسمای گازی گرفته شده است. در واقع اگر ما طبق مدل drude_Lorentz این فلزات را شبیه پلاسمای در نظر بگیریم( به خاطر تعداد مساوی الکترونها با بار منفی و هسته های با بار مثبت) با برخورد تابش الکترو مغناطیس حرکت الکترونهای آزاد فلزی بوسیله میدان الکتریکی کنترل می شوند تا در یک فرکانس پلاسمائی خاص نسبت به یونهای مثبت ارتعاش کنند. ارتعاش این پلاسما کوانتیزه را پلاسمون گویند. رنگ نانو ذرات ناشی از نوسان جمعی الکترونهای نوار ظرفیت در برخورد با نور می باشد. که این پدیده رزونانس پلاسمون سطحی16(SPR) نامیده می شود. فرکانس نوسان برای نانو ذرات طلا در ناحیه مرئی می باشد که باعث به وجود آوردن طیف جذبی قوی در این ناحیه می شود همچنان که اندازه و شکل نانو ذرات تغییر می کند، پیک پلاسمون و رنگ آنها تغییر می کند [16,17].
ضریب خاموشی پیک جذبی رزونانس پلاسمونی نانو ذرات طلا در حدود109cm m تا 1010 می باشد که در مقایسه با رنگ دانه های جذب کننده قوی از متیل رودامین 6G 17 و مالاشیت سبز 18 سطح مقطع جذب نانو ذرات طلا104 برابر بیشتر می باشد [18].
1-7 انواع پلاسمون سطحی:
الف) پلاسمون سطحی آکوستیک 19: که به دلیل کاربردهای کمی که در شیمی دارد به آن نمی پردازیم
ب) پلاسمون سطحی انتشاری 20: ترکیب فوتون ها با پلاسمون سطح یک برانگیختگی الکترومغناطیسی روی سطح فلز ایجاد می کند که به عنوان پلاسمون سطحی قطبیده یا پلاسمون سطحی انتشار شناخته می شود [19,20] شکل1-11 نمایی از پلاسمون سطحی انتشار را نشان می دهد.
شکل 1-15 شمایی از پلاسمون سطحی انتشار
وقتی امواج الکترونی به صورت موج در سطح فلز حرکت می کند به طور متناوب نواحی با بار مثبت منفی ایجاد می کنند. میدان های الکتریکی که توسط این نواحی با بارهای مخالف ایجاد می شوند به صورت توانی از سطح فلز حذف می شود. برای فهم بهتر مطلب فرض کنید مقداری جلبک روی سطح آب در نزدیکی ساحل قرار داشته باشد.
امواج دریا که به سمت ساحل حرکت می کنند میدان الکتریکی و جلیک روی سطح آب الکترون ها هستند.
ج) پلاسمون سطحی مستقر: نوعی دیگر از پلاسمون است که مربوط به ارتعاش جمعی الکترون ها در حجم های کوچک مثل نانو ذرات فلزی است . برای اینکه این پدیده رخ دهد باید اندازه ذرات کوچکتر از طول موج نور الکترو مغناطیس برخوردی باشند[21]. میدان الکتریکی موج الکترومغناطیس با جابه جایی الکترونه غیر مستقر یک دو قطبی الکتریکی روی سطح ذره القاء می کند که باعث القاء بار مخالف بر روی ذرات مجاور می شود. نتیجه پلاسمون سطحی مستقر، رزونانس پلاسمون سطحی مستقر(LSPR)21 است که در واقع وقتی فرکانس نور ورودی به ذره، با ارتعاش دسته جمعی الکترون های باند هدایت آن ذره در رزونانس باشند، این پدیده روی می دهد در نتیجه نوسان الکترون های هدایت در برخورد با میدان الکتریکی تابش الکترومغناطیس برخوردی، پیک جذبی قوی در همان فرکانس حاصل می شود(شکل1-12) این پدیده به صورت شماتیک در شکل1-13 نشان داده شده است. فلزات با الکترون های آزاد( به طور عمدهAu و Ag و Cu) دارای رزونانس پلاسمونی در محدوده طیف مرئی هستند که باعث به وجود آمدن رنگ های شدیدی در آن ها می شود. نانو ذرات کشیده شده(بیضی و میله ای) دو باند پلاسمون مجزا نشان می دهند که مربوط به نوسات الکترون ها در راستای طول و عرض آن ها می باشد. بنابراین انحراف کمی از شکل کروی می تواند منجر به تغییر رنگ موثری شود.
شکل 1-16 طیف جذبی نانو ذرات کروی طلا
شکل 1-17 برهمکنش میدان الکتریکی اشعه الکترو مغناطیس با الکترون های نانو ذرات فلزی و رزونانس پلاسمون سطحی مستقر [22]
در واقع پیک رزونانس پلاسمون نانو ذره شامل جذب و پخش می باشد که به طور کلی به عنوان پیک خاموشی22 شناخته می شود. سطح مقطع این دو پدیده بسته به اندازه و شکل نانو ذره متفاوت می باشد. نانو ذرات فلزی کوچک پیک جذبی قوی دارند و پخش آن ها قابل صرفنظر کردن است[23]. هر چه قطر ذرات بیشتر شده سهم مربوط به پخش افزایش پیدا می کند. این ارتباط بین حجم ذرات و نسبت پخش به جذب، باعث انتخاب نانو ذرات برای کاربردهای خاص می شود. به عنوان مثال نانو ذرات بزرگتر برای تکنیک های عکسبرداری که بر اساس پخش نور هستند، مناسب ترند.
شکل 1-18 اثرات پراکندگی و جذب در مجموعه ای از نانو ذرات
1-8 محاسبات کمی خواص نوری نانو ذرات:
اولین محاسبات کمی درباره ویژگی های نوری ذرات فلزی توسط ماکسول 23 و گارنت24 در سال 1904 میلادی انجام شد [25] اما یکی از محدودیت های این تئوری در نظر نگرفتن اندازه ذرات در محاسبات بود تا اینکه در سال 1908 می 25 تئوری خود را درباره ویژگی های نوری ذرات طلا منتشر کرد.این تئوری یک راه حل دقیق بر حل معادله میدان الکترومغناطیس ماکسول می باشد، و برای کلوئیدهای طلا در اندازه های مختلف کاربرد دارد. در این تئوری فرض می شود یک موج صفحه ای با ذرات کروی با شعاع R برخورد می کند و پاسخ نوری نانو ذرات فلزی مجموعه ای از ارتعاشات مغناطیسی و الکترونی آنها در نظر گرفته می شود. این پارامتر سطح مقطع خاموشی 26 C extنامیده می شود. که در واقع مجموع سطح مقطع جذب 27 و سطح مقطع پخش 28 می باشد، به عبارت دیگر خاموشی کل مجموع پخش و جذب می باشد ( C exs = C abc + C sca )وقتی که قطر ذرات کروی خیلی کوچکتر از طول موج برخوردی باشد(?R2) سطح مقطع پخش خیلی کوچک است و فقط سطح مقطع جذب(Cabc) در نظر گرفته می شود.
C_exa=(24?^2 R^3 ??_m?^?(3/2))/? ?_2/(??(??_(1+) 2?_m)?^2+?_2^2 )
معادله 1-1 معروفترین فرم تئوری می برای ذرات کروی می باشد. در این معادله m? ثابت دی اکتریک محیط اطراف ذره و 1? و 2? هم به ترتیب ثابت دی الکتریک فرضی و واقعی ذره می باشد. با توجه به معادله 1-1 رزونانس وقتی اتفاق می افتد که شرایط ?1=-2? برقرار باشد، که این پیک رزونانس پلاسمون سطحی علت رنگ نانو ذرات فلزی مختلف می باشد..
شکل 1-15 طیف خاموشی محاسبه شده برای نانو ذرات کروی طلا در اندازه های مختلف را با استفاده از تئوری می نشان می دهد پیک SPR آن ها در ناحیه 520 نانومتر واقع شده است. همچنان که اندازه ذرات از 5 تا 100 نانومتر افزایش می یابد، پیک به طور آهسته به سمت ناحیه قرمز جابجا شده و پهن تر می شود. این پهن شدگی را می توان به افزایش خاموشی تابش برخوردی توسط ذرات بزرگتر نسبت داد.
این نکته قابل توجه است که موقعیت پیک SPR نانو ذرات طلا کروی به ثابت دی الکتریک محیط و اطراف وابسته است. بنابراین حلال های مختلف با جذب عامل پوشاننده بر روی سطح نانو ذرات ممکن است باعث تغییرات کمی در موقعیت پیک SPR شود. بعلاوه تجمع نانو ذرات طلا منجر به تغییر رنگ آن ها از قرمز به بنفش و تشکیل پیک جدیدی در طول موج بالاتر می شود که این به دلیل جفت شدن29 بین ذرات می باشد این تغییر رنگ برای ساخت حسگرهای رنگ سنجی مفید است.
شکل1-19 طیف خاموشی محاسبه شده بوسیله تئوری می برای نانو کره های طلا با قطر های مختلف از 5 تا 100 نانو متر [27,28]
همچنین تئوری می با افزایش اندازه نانو ذرات طلا سهم پلاسمون خطی مربوط به بخش افزایش پیدا می کند.(شکل1-16) پیک خاموشی جذب و بخش نانو ذرات کروی طلا در اندازه های مختلف را که با استفاده از تئوری می محاسبه شده است نشان می دهد. با افزایش قطر ذرات از 20به80 نانومتر سهم پلاسمون بخش افزایش می یابد این ارتباط بین اندازه ذرات و نسبت پخش به جذب، باعث انتخاب ذرات برای کاربردهای خاص می شود[28].
شکل1-20 پیک های جذب(منحنی قرمز رنگ)، پخش (منحنی سیاه رنگ) و خاموشی(منحنی سبز رنگ) محاسبه شده با تئوری می برای نانو ذرات کروی طلا با قطرهای الف)nm20 ب) nm40 ج) nm80 ]28[
بزرگ شدن یک نانو ذره می تواند در محل صورت گیرد حتی بعد از اینکه ذره کلوئیدی در یک سطح ثابت شده باشد. در چینین حالتی، ماده شیشه ای کلوئیدی به یک محلول رسوب کننده طلا یا نقره معرفی می شود تا بدینوسیله نانو ذرهات چسبیده به سطح بزرگ شوند و یک روش کنترل بر اندازه و چگالی خود ارائه کنند. این ذرات پوسته هسته بطور وسیعی تحت بررسی قرار گرفتند زیرا خواص آنها می تواند متفاوت با خواص مواد هسته یا پوسته باشد. سنتز ذرات که کاربرد سطح را متحمل می شود به منظور کنترل نانو ذرات و ساخت معماری های اساسی مفید است. این کاربردی سازی سطح ذرات نانو را می توان در طول سنتز ذرات نانو با افزودن یک عامل مناسب به ظرف واکنش انجام داد. همانطوریکه ذرات نانو تشکیل می شوند، معرف کاربردی سازی سطح به ذرات نانو می چسبد که یک پایداری افزایشی را منتقل می کند و کنترل اضافی بر اندازه آنها اعمال می کند. احیای بروهیدریدی30 HAuCl4 در حضور تریموکسی سیلان31 یکی از نمونه احیا ها می باشد، احیا های دیگر بروهیدرید در حضور تیول ها که باعث تولید نانو ذراتی با یک کاربرد سطحی از آمین ها با اسید های کربوکسیل می باشد. در جایکه عامل کاربردی سطح قابل حل در آب نیست، یک سنتز دو مرحله ای را می توان در تدارک سطوح آلکانتیول با زنجیره بلند در کلوئید های طلا بکار برد[39,40]. عامل کاربردی سطح حتی به پیوند کووالانسی با ذرات نانو نیازی ندارد. ذرات نانو در حضور تثبیت کنند های دندریمریک[41,42] و

مطلب مرتبط :   پایان نامه با کلید واژه هایبهبود عملکرد

دیدگاهتان را بنویسید