光熱活性ナノシステムへの応用を目指したポリピロール被覆金ナノ粒子の一段階合成

One-Step Synthesis of Polypyrrole-Coated Gold Nanoparticles for Use as a Photothermally Active Nano-System.

• Maha Fadel
• Doaa Abdel Fadeel
• Moustafa Ibrahim
• Rania M Hathout
• Abdullah I El-Kholy

抄録

目的:

本論文では、光熱活性の高いポリピロール被覆金ナノ粒子をワンステップで超高速に合成する方法を紹介する。合成プロセスは非常にシンプルであり、添加剤や複雑な工程を必要とせず、反応は非常に高速である。

Objective: This paper introduces a simple one-step and ultra-fast method for synthesis of highly photothermally active polypyrrole-coated gold nanoparticles. The synthesis process is so simple that the reaction is very fast without the need for any additives or complicated steps.

方法論:

ポリピロール被覆金ナノ粒子(AuPpy NP)は、クロロラウリン酸(HAuCl)とピロール(モノマー)を水溶液中で室温で反応させることにより合成された。これらのナノ粒子を紫外-可視-近赤外分光法,透過型電子顕微鏡(TEM),交流伝導度,ゼータサイザーで測定し、ヒト肝細胞癌(HepG2)細胞株をモデルとした暗黒細胞毒性及び光細胞毒性の評価を行った。

Methodology: Polypyrrole-coated gold nanoparticles (AuPpy NPs) were synthesized by reacting chloroauric acid (HAuCl) with pyrrole (monomer) in aqueous medium at room temperature. These nanoparticles were characterized by UV-visible-NIR spectrometry, transmission electron microscopy (TEM), AC conductivity, zeta sizer and were evaluated for dark cytotoxicity and photocytotoxicity using human hepatocellular carcinoma (HepG2) cell line as a model for cancer cells.

結果:

合成したAuPpy NPは、金ナノ粒子のピーク特性(530-600nm, モル比依存性)と可視近赤外領域に沿った広い吸収帯を示し、同一濃度、同一条件で従来のFeCl法で合成したポリピロールの約3倍から4倍の強度を示した。TEM観察の結果、合成されたAuPpyナノ粒子は、4〜10nmの球状または半球状の金コアにポリピロールの層を被覆したものであることがわかった。合成されたナノ粒子の平均サイズは25～220nmの範囲です（モル比に依存します）。ゼータ電位は、AuPpyナノ粒子の良好なコロイド安定性を示している。AuPpy NPsの交流伝導度は、従来のFeCl法によって調製されたPpyの交流伝導度を非常に上回っている。AuPpy NPは、暗条件下では高濃度(ピロールモノマー換算で1000μMまで)でも無毒性であった。また、光はAuPpy NPの光熱活性を用量依存的に活性化することがわかった。

Results: The synthesized AuPpy NPs showed a peak characteristic for gold nanoparticles (530-600 nm, molar ratio dependent) and a wide absorption band along the visible-NIR region with intensity about triple or even quadruple that of polypyrrole synthesized by the conventional FeCl method at the same concentration and under the same conditions. TEM imaging showed that the synthesized AuPpy NPs were composed of spherical or semi-spherical gold core(s) of about 4-10 nm coated with distinct layer(s) of polypyrrole seen either loosely or in clusters. Mean sizes of the synthesized nanoparticles range between ~25 and 220 nm (molar ratio dependent). Zeta potentials of the AuPpy NPs preparations indicate their good colloidal stability. AC conductivity values of AuPpy NPs highly surpass that of Ppy prepared by the conventional FeCl method. AuPpy NPs were non-toxic even at high concentrations (up to 1000 µM pyrrole monomer equivalent) under dark conditions. Unlikely, light activated the photothermal activity of AuPpy NPs in a dose-dependent manner.

結論:

この方法は、毒性が強く、生分解性のない金ナノロッドの代わりに、光熱活性の高い安全な多機能ツールであるAuPpy NPナノ粒子の合成に簡単かつ成功しました。

Conclusion: This method simply and successfully synthesized AuPpy NPs nanoparticles that represent a safe alternative photothermally active multifunctional tool instead of highly toxic and non-biodegradable gold nanorods.

© 2020 Fadel et al.