Stability of silver nanoparticles encapsulated by functionalized dendrimers

Viena iš patrauklių sidabro nanodalelių savybių yra susijusi su jų optinių savybių manipuliavimo galimybėmis. Keičiant nanodalelių dydį, formą arba aplinkos poveikį, galima keisti ir plazmoninio resonanso juostų intensyvumus bei jų padėtis. Tai atveria plačias nanodalelių taikymų perspektyvas medicinoje, ligų diagnostikai, energetikoje, efektyvesnių saulės elementų kūrime ir kitose srityse. Visgi, siekiant užtikrinti sėkmingą optinių savybių valdymą, privalu ypač tiksliai kontroliuoti nanodalelių struktūrą. Gerai žinoma, kad nanodariniai dėl didelės jų paviršiaus energijos yra linkę aglomeruotis. To pasekoje vyksta nekontroliuojamas jų augimas sąlygojantis netolygų nanodalelių dydžių pasiskirstymą ir jų formų įvairovę. Siekiant išvengti aglomeracijos, sintezės metu yra naudojami įvairūs polimerai, tuo tarpu pastaruoju metu vis dažniau imami naudoti ir dendrimerai. Priešingai nei polimerai, dendrimerai turėdami griežtai apibrėžtą struktūrą gali būti naudojami nanodalelių stabilizavimui ir užtikrinti mažą dalelių dydžių pasiskirstymą bei ilgalaikį stabilumą. Taigi, šio tyrimo pagrindinis tikslas buvo ištirti poli (propileno-imino) (PPI) ir poli(amidoamino) (PAMAM)dendrimerų funkcionalizuotų optiškai aktyviomis 4-(4’-etoksibenzoiloksi) saliciloaldehido (SA) chromoforinėmis grupėmis tinkamumą sidabro nanodalelių sintezei ir atlikti suformuotų hibridinių struktrų stabilumo tyrimus. Sidabro nanodalelių sintezė buvo atlikta remiantis standartiniu erdvinio stabilzavimo metodu, kuris buvo nežymiai modifikuotas. Nanodalelių apsauginio sluoksnio formavimui mes pasirinkome skirtingo dydžio ir cheminės sandaros PPI-SA ir PAMAM-SA dendrimerus, tuo siekdami palyginti kiekvieno iš jų įtaką besiformuojančių nanodalelių stabilumui, kuris buvo įvertinamas naudojantis stacionariosios sugerties UV-VIS, FTIR ir peršviečiančiosios elektroninės mikroskopijos (PEM) metodikomis. Atlikus sidabro nanodalelių struktūros charakterizavimą PEM buvo pastebėta, kad tuoj po sintezės susiformuoja 10-12 nm diametro sferinės nanodalelės, kurių dydis ir forma nepriklauso nuo stabilizavimui naudojamo dendrimero dydžio bei tipo. Šį rezultatą taip pat patvirtina ir optinės sugerties spektruose ties 400 nm matoma didelio intensyvumo ekstinkcijos juosta atsirandanti dėl sidabro nanodalelėms būdingo lokalizuoto paviršiaus plazmonų rezonanso. Pakartotiniai po mėnesio ir po metų atlikti tyrimai atskleidė keletą svarbių pasikeitimų. Nanodaleles stabilizavus PAMAM-SA dendrimerais matomas ekstinkcijos juostos poslinkis į raudonąją spektro sritį, bei mažo intensyvumo juostos atsiradimas ties 340 nm. Tuo tarpu nanodalelių apsaugotų PPI-SA dendrimerais spektruose stebimas naujų rezonansinių juostų atsiradimas, būdingas trikampėms bei šešiakampėms sidabro nanodalelėms. FTIR atlikti matavimai infraraudonoje srityje parodė nanodalelių sąveikos atsiradimą su dendrimerais, kas rodo jog papildomos amino jungtys esančios PAMAM tipo dendrimeruose geriau apsaugo nanodaleles.PPI and PAMAM dendrimers functionalized with 4-(4′-ethoxybenzoyl-oxy) salicylaldehyde (SA) promesogenic units of different generations were applied for the synthesis of silver nanoparticles in tetrahydrofuran-water mixture solution. The influence of the dendrimer type and its generation on the nanoparticle formation, and its stability were studied. Structural and optical properties of Ag nanoparticles, and their modifications with aging were characterized by means of transmission electron microscopy, UV-VIS absorption, and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The experimental studies performed at different delay times after the nanoparticle synthesis indicate a strong dependence of their structure on the dendrimer type, but show no significant influence of their sizes. The particles obtained immediately after the synthesis were spherical and their morphology did not depend on the dendrimer type as well as on their sizes. While dendrimer type influences the particle modifications during the aging: particles protected with PPI-SA dendrimers undergone significant alterations both in their sizes and shapes, while particles remained almost unchanged when PAMAM-SA dendrimers were used for their protection. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was applied for the study of interactions between dendrimers and silver nanoparticles. Extinction spectra measured one month and one year after nanoparticle synthesis show some different features comparing with the spectra of freshly prepared solutions. Moreover, aging also reveals significant influence of the dendrimer type on the modifications of the optical properties of silver nanoparticles. We therefore presume that morphological differences of aged nanoparticles are mainly determined by different chemical structures of dendrimer cores rather than by their terminal groups additional carbonyl groups in PAMAM-SA dendrimer core units play important role in stabilizing silver nanoparticles. Nanoparticles protected by PAMAM-SA dendrimers were stable for at least one year, while those protected with PPI-SA dendrimers experienced shape conversion to triangular and hexagonal nanoprisms.Švietimo akademijaVytauto Didžiojo universiteta