使用PEG-K2HPO4雙水相系統分離粒徑大小不同的銀奈米粒子

Abstract

銀奈米粒子(AgNPs)具有一些金奈米粒子(AuNPs)所沒有的優點，例如比金奈米粒子大一百倍的莫耳吸光係數，以及比金奈米粒子較佳的強化拉曼散射效應。但是使用化學還原法合成的銀奈米粒子，其粒徑是不一致的，導致其應用上受到限制，所以分離出粒徑一致的銀奈米粒子是有其必要性的。 雙水相系統(aqueous two-phase systems，ATPS)萃取技術是一種操作簡單、價格便宜、低污染的方法，最常使用在分離生化樣品上。本研究是使用由聚乙二醇(PEG)和磷酸氫二鉀(K2HPO4)所組成的雙水相系統，對於表面修飾上有機分子 (N-(2-Mercaptopropionyl)glycine，Tiopronin)當保護基之銀奈米粒子，進行粒徑大小不同的分離。藉由改變PEG分子量、PEG和K2HPO4的重量百分比濃度、萃取溫度以及系統pH值，來找出合適的雙水相系統。 經由實驗發現，由PEG (M.W. 1500) 20%(w/w)、K2HPO4 15%(w/w)及DI water 65%(w/w)所組成的雙水相系統，萃取溫度25℃，系統pH值9，會有最好的分離效果。結果顯示，大顆粒的銀奈米粒子傾向分佈於上層相，而小顆粒銀奈米粒子傾向分佈於下層相，我們推測保護基Tiopronin分子與雙水相系統中PEG分子之間的疏水性作用力(hydrophobic interaction)，是影響銀奈米粒子不同粒徑在兩相中分佈的主要原因。 最後使用批式萃取的方法，對銀奈米粒子進行連續萃取三次。第一次萃取結果，上層相銀奈米粒子平均大小顆粒為17.1±5.2 nm，下層相銀奈米粒子平均大小顆粒為10.7±1.6 nm；第二次萃取結果，上層相銀奈米粒子平均大小顆粒為18.0±4.5 nm，下層相銀奈米粒子平均大小顆粒為11.4±1.8 nm；第三次萃取結果，上層相銀奈米粒子平均大小顆粒為18.6±4.1 nm，下層相銀奈米粒子平均大小顆粒為12.0±1.8 nm。經由實驗結果顯示，可觀察出銀奈米粒子在此兩相中，會依照不同粒徑大小而會有不同的分佈，雖然上層相對於不同尺寸的銀奈米粒子無分離作用，但是下層相對於較小尺寸的銀奈米粒子，具有將銀奈米粒子分離成為均勻尺寸的能力，因此使用雙水相萃取技術是可以分離得到粒徑較一致的銀奈米粒子。