Synteza nanorodków złota

Brantley C. Henson, Justin T. Harris, Kimberly A. Homan

NanoHybrids Inc.

Material Matters, 2017, 12.1

kimberly.homan@nanohybrids.net

Wprowadzenie

Nanocząstki plazmoniczne mają unikalne właściwości optyczne, które można dostosować do różnych zastosowań w przemyśle biotechnologicznym^1-8 i elektronicznym^9-16 . Nanorody złota (Rysunek 1), szczególny podzbiór nanocząstek plazmonicznych, są interesujące w zastosowaniach biomedycznych ze względu na ich przestrajalność w zakresie światła bliskiej podczerwieni (NIR) i obojętność biologiczną.^17-20 Istnieje wiele technik syntezy nanoprętów złota, w tym szablonowanie,^21-25 wzrost elektrochemiczny,^26-28 i odwrócone systemy micelarne.^29-30 Tutaj skupiamy się na metodach wzrostu koloidalnego za pośrednictwem nasion. Chociaż istnieje wiele opublikowanych wariantów koloidalnego wzrostu nanoprętów złota za pośrednictwem nasion,^29,31-38 nasza dyskusja będzie dotyczyła dobrze znanego podejścia, którego pionierami są Nikoobakht i Murphy.^31,39 Wzrost koloidalny za pośrednictwem nasion ma wiele zalet w porównaniu z wyżej wymienionymi metodami,⁴¹ w tym brak potrzeby specjalistycznego sprzętu i prosta skalowalność - ewentualne wymagania dotyczące tłumaczenia klinicznego.^43-44 Chociaż metody te są dobrze poznane, ich wrażliwość na niewielkie zmiany warunków reakcji może prowadzić do braku kontroli nad rozmiarem, kształtem, czystością i proporcjami pręcików z partii na partię.^{19,33,36-37,44-50} W niniejszym przeglądzie krótko omawiamy syntezę nanorodków złota za pomocą nasion, a następnie przedstawiamy szczegółową dyskusję na temat typowych pułapek i najlepszych sposobów ich uniknięcia.

Rysunek 1. Obraz TEM typowych nanoprętów złota.

Synteza

Podstawowa synteza jest zgodna z pracą Nikoobakht i Murphy,^{31,37,39,51-52} gdzie omówiono dokładne stężenia i objętości reagentów. W skrócie, roztwór wzrostowy składający się z bromku cetylotrimetyloamoniowego (CTAB, Prod. No. 52370), wody, azotanu srebra (AgNO₃, Prod. No. 792276) i kwas chloroaurowy (HAuCl₄, Prod. Nr  254169). Jeśli w przypadku dłuższych proporcji wymagany jest system wielosurfaktantowy, zwykle stosuje się również chlorek benzylodimetyloamoniowy (BDAC), chociaż inne środki powierzchniowo czynne, takie jak oleinian sodu (Prod. No. O7501).^46,53 Kwas askorbinowy (Prod. Nr  A92902) jest następnie dodawany w celu redukcji Au³⁺ do Au¹⁺. W celu szablonowania dalszej redukcji złota, do roztworu dodawane są małe nasiona nanocząstek złota. Nasiona są syntetyzowane poprzez szybką redukcję HAuCl₄ za pomocą bezwodnika sodu (Prod. No. 480886) w roztworze CTAB lub cytrynianu. Po dodaniu ziaren, Au¹⁺ jest dalej redukowany do metalicznego Au⁰przy czym środki powierzchniowo czynne i Ag służą do łamania symetrii poprzez preferencyjne osadzanie na fasetach {110} złota, hamując wzrost⁵⁴ i zachęcając do wzrostu równolegle do płaszczyzny {001}, co skutkuje anizotropowymi nanorodkami złota.³¹

Sześć typowych pułapek w syntezie nanorodów złota

Znaczenie dobrego przygotowania syntezy (1)

Niewielkie zmiany w ogólnych stężeniach, zanieczyszczeniach i miejscach zarodkowania mogą skutkować znacznymi różnicami w wielkości, kształcie i czystości cząstek, co sprawia, że powtarzalność staje się problemem. W związku z tym udana i powtarzalna synteza nanorodków złota w dużym stopniu zależy od właściwego i spójnego przygotowania oraz techniki laboratoryjnej. Po pierwsze, aby zapewnić równomierny wzrost, miejsca zarodkowania muszą być dobrze kontrolowane. Jako ogólny wymóg dla większości syntez nanocząstek metalicznych, wszystkie szklane naczynia i mieszadła muszą być dokładnie oczyszczone za pomocą wody królewskiej⁵⁵ w celu usunięcia pozostałości metali. Wszelkie pozostałości metali doprowadzą do niepożądanej wstępnej nukleacji w roztworze wzrostowym, uniemożliwiając kontrolowaną syntezę. Cała woda używana w procesie syntezy, w tym do czyszczenia naczyń szklanych, musi mieć wartość 18,2 MΩ・cm ASTM typu I (powszechnie określana jako woda dejonizowana ultrafiltrowana, DIUF lub "Nanopure™"). Podobnie, przestrzeń laboratoryjna powinna być czysta, z minimalną ilością kurzu.

Kolejną częstą przyczyną zmienności w zależności od laboratorium, a nawet osoby, jest przygotowanie odczynników; nawet przy zakupie od tego samego dostawcy, niewielkie zmiany w zanieczyszczeniach z partii na partię mogą wpływać na końcowy produkt syntezy nanorodków. Na przykład, Korgel i in. donoszą o wpływie źródła CTAB na syntezę nanorodków.³³ Co ciekawe, wyniki wskazują, że śladowe zanieczyszczenia w CTAB, w szczególności jod, są w rzeczywistości wymagane do produkcji wysokiej jakości prętów.⁵⁶ Podobnie, firma NanoHybrids odkryła, że zmiana źródła kwasu złota może wpływać na ogólny rozmiar i wzdłużny rezonans plazmonów powierzchniowych (LSPR) powstałych prętów. Z tych powodów dokumentacja i śledzenie odczynników są niezbędne dla wszystkich syntez. W przypadku zmiany partii lub źródeł odczynników należy najpierw przeprowadzić reakcje pilotażowe w celu ustalenia nowej linii bazowej dla dalszego dostrajania rozmiaru i kształtu. Inne kwestie obejmują wiek odczynnika i warunki przechowywania. Aby ułatwić reakcję i zminimalizować nieodłączne błędy ważenia, wiele grup decyduje się na sporządzanie roztworów podstawowych reagentów. Niedawna praca Murphy'ego i in.³⁸ wykazała, że roztwory azotanu srebra i kwasu askorbinowego najlepiej przygotowywać na świeżo ze względu na ich podatność na fotodegradację. Podobnie wykazano, że wiek roztworów CTAB wpływa na produkt końcowy.³⁸ W zależności od ilości i skali reakcji przeprowadzanych w laboratorium, efekty te mogą być albo szkodliwe, albo potencjalnie wykorzystane do zwiększenia kontroli nad kinetyką reakcji. Ponownie, właściwa dokumentacja ma kluczowe znaczenie dla sukcesu.

Agregacja się zdarza: Niestabilność pręta (2)

Jednym z najczęstszych problemów podczas syntezy jest agregacja nanocząstek. Wiedza o tym, kiedy dochodzi do agregacji jest tak samo ważna, jak wiedza o tym, jak jej zapobiegać. Agregacja nanoprętów o absorbancji w zakresie bliskiej podczerwieni może być łatwo wykryta za pomocą spektrofotometrii ultrafioletowo-widmowej (UV/Vis). Głównym wskaźnikiem agregacji jest obecność "ramienia" w widmie wygaszania. Typowe "dobre" widmo pokazano na Rysunku 2A. Należy zwrócić uwagę na wysoki stosunek piku LSPR do piku poprzecznego rezonansu plazmonów powierzchniowych (TSPR) (oznaczonego jako L/T, Rysunek 2A) oraz wąski, symetryczny kształt piku LSPR. Rysunek 2B pokazuje wynik niewielkiej agregacji. Należy zwrócić uwagę na oczywisty brak symetrii i prawostronne przekrzywienie pasma LSPR spowodowane sprzężeniem plazmonowym w agregatach nanorodków złota. Podobnie, Rysunek 2C pokazuje cząstki wykonane z podwójnym układem środków powierzchniowo czynnych (CTAB + BDAC). Chociaż nie jest to tak oczywiste jak na Rysunku 2B, asymetria pasma LSPR i zwiększona pełna szerokość połowy maksimum (FWHM) wskazuje na problemy z syntezą, takie jak wysoka polidyspersyjność rozmiaru i współczynnika kształtu lub niewielka agregacja. Problemy te nie są nieodłączne dla wszystkich reakcji z podwójnym środkiem powierzchniowo czynnym, a zatem są wskaźnikiem nieudanej reakcji. Należy również zwrócić uwagę na kształt pasma TSPR (BDAC Trans Peak) na Rysunku 2C. Dodatkowe małe ramię wynika z subtelnych różnic w kształcie samych prętów, wraz z powiązanymi zanieczyszczeniami (sześciany vs. kule). Nawet w "dobrej" reakcji podwójnego środka powierzchniowo czynnego z wąskim LSPR i wysoką symetrią, ta zmienność w paśmie TSPR jest oczekiwana. Widmo nanoprętów z dużą ilością zanieczyszczeń kształtu (duża liczba kulek i sześcianów) pokazano na Rysunku 2D i omówiono dalej w pułapce nr 4. Wreszcie, silną agregację można łatwo zidentyfikować poprzez wytrącanie się cząstek lub zmianę wyglądu z różnych odcieni czerwieni na ciemnoszary lub fioletowy, jak na Rysunku 2E.

Rysunek 2. Wykrywanie agregacji nanorodów i zanieczyszczeń kształtu za pomocą znormalizowanych widm UV/Vis. A) Idealne widma nanorodków złota zsyntetyzowanych z pojedynczym środkiem powierzchniowo czynnym (CTAB) są potwierdzone przez wysoki stosunek piku LSPR/TSPR (L/T) i wąski symetryczny pik LSPR. B) Widmo pokazujące agregaty w "ramieniu". C) Widmo cząstek zsyntetyzowanych w dwuskładnikowym surfaktancie (CTAB i BDAC) jest pokazane przez kształt piku poprzecznego. Widmo zawiera szeroki asymetryczny pik LSPR wskazujący na szeroki rozkład wielkości. D) Widma cząstek wykazujących duże ilości zanieczyszczeń kształtu. E) Zdjęcie (1) zsyntetyzowanych i (2) zagregowanych nanoprętów złota.

Przyczyna agregacji jest często trudna do zidentyfikowania ze względu na złożoność syntezy. Nieoczekiwane zanieczyszczenia w nowych odczynnikach, starzenie się odczynników, niekompatybilne kombinacje odczynników, zanieczyszczenia i niewłaściwe oczyszczanie produktu (omówione później) są potencjalnymi źródłami problemu. Aby złagodzić te problemy i utrzymać ogólną spójność syntezy, zaleca się przeprowadzanie regularnych badań pilotażowych na małą skalę (20-30 ml reakcji) co miesiąc lub co kwartał w celu zweryfikowania jakości odczynników i zidentyfikowania źródeł zanieczyszczeń lub degradacji. Należy zauważyć, że chociaż reakcje na małą skalę są wykorzystywane do celów weryfikacji i odtwarzalności w porównaniu z poprzednimi badaniami, dokładna absorpcja piku zwykle zmienia się, gdy reakcja jest przeprowadzana na większą skalę; w szczególności oczekuje się niższego LSPR po zwiększeniu skali. Co więcej, rzeczywisty pik wynikowy zależy również od wielkości, kształtu, prędkości wirowania i wydajności ogrzewania naczynia. W rezultacie należy określić oczekiwane przesunięcie LSPR dla każdego nowego szkła i protokołu w celu spójnego ukierunkowania długości fal LSPR.

Niedostateczna kontrola nad współczynnikiem kształtu (3)

Jedną z unikalnych właściwości nanorodów złota jest możliwość dostrajania ich szczytowej absorpcji optycznej z zakresu widzialnego do podczerwieni poprzez zmianę ich współczynnika kształtu (zdefiniowanego jako stosunek długości do szerokości/średnicy nanorodu). W standardowych protokołach wzrostu za pośrednictwem nasion wymaga to przełamania symetrycznego wzrostu, który jest preferowany termodynamicznie, aby zachęcić do wzrostu wzdłuż jednej osi. W tym celu azotan srebra jest niezawodnym narzędziem do wydłużania nanorodów złota.³¹ Jak widać na Rysunku 3A, ogólnie zwiększenie stężenia azotanu srebra zwiększa współczynnik kształtu i odpowiadający mu LSPR, ale ta metoda działa tylko do ~ 850 nm. W przypadku współczynników kształtu większych niż 4,5 lub LSPR większych niż 850 nm, Nikoobahkt wykazał, że zmiana stosunku BDAC i CTAB w binarnym układzie środków powierzchniowo czynnych daje współczynniki kształtu do 10 (Rysunek 3B).³¹ Wartości tak wysokie jak 70 zostały zgłoszone poprzez wdrożenie wieloetapowego dodawania roztworu wzrostowego do nasion, jak podali Murphy i in.⁵⁷ Perez-Marzan wykazał korelację między zwiększoną ilością nasion a zmniejszonym współczynnikiem kształtu.58 Niezależnie od wybranego podejścia, delikatna interakcja w ramach wielozmiennego systemu syntetycznego ilustruje znaczenie ścisłej kontroli nad stężeniami reagentów, umożliwiając jednocześnie syntezę szerokiej gamy wysokiej jakości nanoprętów złota (Rysunek 3D). W celu zapewnienia spójności zaleca się masowe stosowanie reagentów zamiast polegania na technikach wolumetrycznych.

Warto również wziąć pod uwagę, że we wszystkich syntezach z udziałem nanoprętów złota istnieje tendencja do zmniejszania się współczynnika kształtu nanoprętów w czasie, co spowoduje niebieskie przesunięcie piku LSPR. Uważa się, że to niebieskie przesunięcie jest konsekwencją dojrzewania Ostwalda, poprzez zmiękczanie wszelkich ostrych krawędzi do bardziej stabilnego termodynamicznie układu.⁴² Można zatem sztucznie przyspieszyć tempo dojrzewania Ostwalda poprzez obróbkę termiczną cząstek w roztworze wodnym, obniżając ich współczynnik kształtu (Rysunek 3C).

Rysunek 3. Kontrolowanie współczynnika kształtu nanoprętów złota. A) Wpływ rosnącego stężenia azotanu srebra na współczynnik kształtu nanoprętów i wynikające z niego właściwości optyczne po syntezie. (1-5) wskazują rosnące dodatki 4 mM AgNO3 od 50-300 μL do identycznych roztworów wzrostowych. B) Wpływ zastosowania pojedynczego (1) i dwuskładnikowego (2) układu surfaktantów w syntezie nanorodków złota. C) Wpływ ogrzewania na pik LSPR (zamknięte kropki) i pik TSPR (otwarte kropki) wodnych roztworów nanorodków złota. D) Szereg nanoprętów zsyntetyzowanych przy użyciu kombinacji omówionych reakcji strojenia.

Słaba kontrola kształtu (4)

Podczas każdej syntezy nanorodów pojawienie się zanieczyszczeń kształtu jest nieuniknione. Zanieczyszczenia te można jednak monitorować i minimalizować. Rysunek 2D ilustruje reakcję nanorodów o słabej czystości kształtu. Niepożądane kule w reakcji mają silną absorbancję przy 510-525 nm, co powoduje wzrost pozornego piku TSPR. Zatem monitorowanie stosunku LSPR/TSPR jest silnym wskaźnikiem ogólnej czystości kształtu. "Dobry" stosunek wynoszący co najmniej 3,5 wskazuje na ~90% czystości kształtu.^59-60 Jeśli obserwuje się dużą ilość zanieczyszczeń, może to wskazywać, że reagenty są zbyt stare, w reakcji nie użyto wystarczającej ilości AgNO₃ w reakcji, temperatura reakcji była zbyt wysoka lub użyto zbyt wysokiego stosunku BDAC/CTAB, aby wymienić tylko kilka potencjalnych problemów. Separacja po syntezie może być przeprowadzona w celu usunięcia niepożądanych kształtów, jak omówiono w następnej sekcji. Podobnie, kilka odmian podstawowego cylindrycznego kształtu nanoprętów może pojawić się podczas ich syntezy. Binarne reakcje surfaktantów, takie jak te z użyciem BDAC i CTAB, generują pręty o ostrzejszych rogach, nadając im bardziej "ceglastą" strukturę (Rysunek 4A) w porównaniu ze standardową reakcją CTAB (Rysunek 4B). Spektralnie można to zaobserwować jako dodatkowy mały pik lekko przesunięty ku czerwieni od typowego piku TSPR (Rysunek 2A vs 2C). "Psie kości" lub "hantle" to kolejna cecha, która może znacząco wpływać na widma nanoprętów (Rysunek 4C). Kilka grup donosi, że cechy te pojawiają się po wtórnym dodaniu kwasu askorbinowego i są zależne od pH.^32,50-51  Zaobserwowaliśmy te same cechy poprzez dodanie nadmiernej ilości kwasu askorbinowego w jednym dodatku. Możliwe jest "zmiękczenie" cech takich jak ostre rogi i psie kości poprzez obróbkę termiczną, co skutkuje zmniejszoną intensywnością ich dodatkowych cech spektralnych i ogólnym niebieskim przesunięciem ich LSPR.

Rysunek 4. TEM nanoprętów złota pokazujące korelację między widmami absorbancji a anizotropową geometrią nanoprętów złota. Wstawki przedstawiają typowe widma UV/Vis dla danego kształtu, obejmujące zakres 400-1000 nm. A) Nanorody złota syntetyzowane w dwuskładnikowym układzie surfaktantów zawierającym CTAB i BDAC. B) Nanorody złota zsyntetyzowane przy użyciu tylko CTAB. C) Nanocząstki w kształcie kości psa lub hantli.

Niewystarczające oczyszczanie (5)

Po każdej syntezie wymagane jest oczyszczanie w celu usunięcia nadmiaru reagentów i zmniejszenia ogólnego stężenia CTAB do przechowywania. Nanorody pozostawione w oryginalnych reagentach przez 48 godzin lub dłużej mają tendencję do agregacji. W związku z tym oczyszczanie odbywa się zazwyczaj poprzez granulowanie w drodze wirowania, a główną pułapką jest agregacja po odwirowaniu. Ponieważ różne rozmiary cząstek będą wymagały różnych prędkości wirowania, aby odpowiednio opuścić roztwór, konieczna jest optymalizacja dla konkretnych nanoprętów. Wirowanie cząstek ze zbyt dużą prędkością lub przez zbyt długi czas może prowadzić do tworzenia się agregatów, podczas gdy zbyt niskie wirowanie powoduje utratę nanorodów. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku nanoprętów o wyższym współczynniku kształtu i absorbancji poza widmem widzialnym. Wbrew intuicji, pręty o wyższym współczynniku kształtu są bardziej stabilne w roztworze, a zatem wymagają wyższych prędkości wirowania w celu wytrącenia. Dlatego zaleca się sprawdzenie widm UV/Vis supernatantów przed ich odrzuceniem. Ważne jest również, aby pamiętać o końcowym stężeniu CTAB w roztworze, ponieważ usunięcie zbyt dużej ilości CTAB może spowodować niestabilność nanoprętów. Zazwyczaj zalecamy utrzymywanie 10 mM środka powierzchniowo czynnego na wszystkich etapach oczyszczania. Cząsteczki można następnie bezpiecznie rozcieńczyć do 1 mM CTAB w celu ostatecznego przechowywania. Jak widać na Rysunku 5, wirowanie może być również wykorzystane do dodatkowego oddzielenia i oczyszczenia próbki z zanieczyszczeniami o wysokim kształcie. Podczas gdy większość cząstek pozostanie razem w pelecie (3), na obrzeżach można zobaczyć zróżnicowanie koloru (1 i 2) wskazujące na oddzielenie kuli i pręta. Chociaż metoda ta jest nieefektywna, separacja odśrodkowa może być wykorzystana do zwiększenia czystości i została opisana wcześniej.⁶¹ Inne grupy również badały wielofazowe separacje odśrodkowe⁶² i techniki flokulacji63 z pewnym powodzeniem.

Rysunek 5. A) Widok z góry na rurkę wirówki zawierającą osad nanocząstek złota. Cząstki częściowo rozdzielone według rozmiaru i geometrii cząstek: 1) Populacja nanorodków o bardzo wysokiej czystości kształtu. 2) Głównie populacja nanosfer. 3) Mieszanka obu populacji. B) Zdjęcie (1) wysoce oczyszczonych nanorodków złota i (2) głównie sfer z peletu w punkcie A).

Niekompletna charakterystyka (6)

Aby prawidłowo scharakteryzować nanorody, ważne jest zastosowanie wielu uzupełniających się technik do oceny ich jakości. Najczęściej stosowanymi narzędziami do charakteryzacji są spektrofotometry UV/Vis, transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM), dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) i potencjał zeta. Jak wspomniano wcześniej, spektroskopia UV/Vis jest najbardziej użytecznym narzędziem do pomiaru współczynnika kształtu, czystości kształtu i jakości prętów dla zespołu nanocząstek. Spektroskopia UV/Vis dostarcza jednak niewiele informacji na temat rzeczywistego rozmiaru. TEM i SEM są najbardziej niezawodnymi narzędziami do weryfikacji wymiarów cząstek, ale bez wykonania odpowiedniej liczby zdjęć i zrobienia tego w wielu powiększeniach, łatwo jest przypadkowo zniekształcić rzeczywisty średni wymiar cząstek.Rysunek 6 ilustruje, jak różnie może wyglądać jakość wielu nanoprętów w zależności od wybranej sekcji siatki TEM do obserwacji.⁴⁷ Rysunek 6C pokazuje, że cząstki mogą mieć tendencję do "samo-sortowania" podczas suszenia na siatce. Grupy zanieczyszczeń, takie jak kule lub sześciany, mogą oddzielać się od sekcji prętów, pozostawiając fałszywe wrażenie syntezy o wysokiej czystości kształtu.

Rysunek 6. Zdjęcia TEM nanoprętów złota ilustrujące tendencyjność selekcji. A) Fragment siatki TEM wskazuje na syntezę pręcików o wysokiej czystości. B) Inny przekrój tej samej siatki pokazany w (A) wskazuje na dużą liczbę zanieczyszczeń w próbce. C) TEM demonstruje wzór suszenia segregacji kształtu na siatce TEM.

Techniki takie jak dynamiczne rozpraszanie światła (DLS), które są zwykle stosowane do charakteryzacji sferycznych nanocząstek, opierają się na algorytmach, które nie są przeznaczone do wykrywania i określania wielkości nanoprętów ze względu na ich anizotropową geometrię. Jednak pomiar potencjału zeta może nadal działać jako dobry marker stabilności nanoprętów stabilizowanych przez CTAB. Zazwyczaj stabilne nanorody złota po oczyszczeniu mają potencjał zeta >+30 mV; niższe wartości wskazują na niestabilność cząstek i wysokie prawdopodobieństwo agregacji w czasie. Alternatywnie, nanorody złota mogą być poddawane wymianie ligandów w celu stabilizacji sterycznej przez neutralne ugrupowania, takie jak glikol polietylenowy (PEG). Metoda ta jest często stosowana w celu usunięcia CTAB i zmniejszenia toksyczności cząstek, co skutkuje potencjałem zeta ±5 mV.

Wnioski

Synteza nanoprętów złota poprzez wzrost za pośrednictwem koloidalnych nasion oferuje użytkownikowi możliwość dostrajania w szerokim zakresie współczynników kształtu i odpowiadających im pików optycznych LSPR, z możliwością łatwego skalowania syntezy objętościowej. Jednak ta możliwość dostrajania ma swoją cenę; synteza wymaga precyzyjnej kontroli wielu zmiennych na wielu etapach procesu. Obszerna lista zmiennych prowadzi do trudności w odtwarzalności i spójności reakcji, potencjalnie frustrując badaczy, którzy zmierzają w kierunku badań na dużą skalę in vivo . Z powodu tych wyzwań, produkcja na małą skalę może być kosztowna w utrzymaniu.⁶⁴ Dlatego wielu badaczy decyduje się na zakup nanorodów zamiast produkować je we własnym zakresie, ponieważ wiele firm dostarcza je obecnie jako produkty o dobrej kontroli jakości i znormalizowanej charakterystyce.

Referencje

1. Lee K, El-Sayed MA. 2005. Dependence of the Enhanced Optical Scattering Efficiency Relative to That of Absorption for Gold Metal Nanorods on Aspect Ratio, Size, End-Cap Shape, and Medium Refractive Index. J. Phys. Chem. B. 109(43):20331-20338. https://doi.org/10.1021/jp054385p

2. Jain P, Huang X, El-Sayed I, El-Sayed MA. 2008, 41 (12), 1578–86. . Acc. Chem. Res.. https://doi.org/10.1021/ar7002804

3. Loo C, Lee M, Hirsch L, West J, Halas N, Drezek R. 2004. Proc. SPIE 2004, 5327, 1–4. https://doi.org/10.1117/12.553184

4. Huang X, El-Sayed IH, Qian W, El-Sayed MA. 2007. Cancer Cells Assemble and Align Gold Nanorods Conjugated to Antibodies to Produce Highly Enhanced, Sharp, and Polarized Surface Raman Spectra:  A Potential Cancer Diagnostic Marker. Nano Lett.. 7(6):1591-1597. https://doi.org/10.1021/nl070472c

5. ELSAYED I, HUANG X, ELSAYED M. 2006. Selective laser photo-thermal therapy of epithelial carcinoma using anti-EGFR antibody conjugated gold nanoparticles. Cancer Letters. 239(1):129-135. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2005.07.035

6. Aslan K, Leonenko Z, Lakowicz JR, Geddes CD. 2005. Annealed Silver-Island Films for Applications in Metal-Enhanced Fluorescence: Interpretation in Terms of Radiating Plasmons. J Fluoresc. 15(5):643-654. https://doi.org/10.1007/s10895-005-2970-z

7. Aslan K, Lakowicz JR, Geddes CD. 2005. Plasmon light scattering in biology and medicine: new sensing approaches, visions and perspectives. Current Opinion in Chemical Biology. 9(5):538-544. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2005.08.021

8. Travis K, Aaron J, Harrison N, Sokolov K. 2008. Plasmonics in Biology and Medicine V, VoDinh, T.; Lakowicz, J. R., Eds. 2008; . Vol. 6869, pp H8690–H8690

9. Mubeen S, Lee J, Lee W, Singh N, Stucky GD, Moskovits M. 2014. On the Plasmonic Photovoltaic. ACS Nano. 8(6):6066-6073. https://doi.org/10.1021/nn501379r

10. Moran CE, Steele JM, Halas NJ. 2004. Chemical and Dielectric Manipulation of the Plasmonic Band Gap of Metallodielectric Arrays. Nano Lett.. 4(8):1497-1500. https://doi.org/10.1021/nl049635c

11. Maier S, Brongersma M, Kik P, Meltzer S, Requicha A, Atwater H. 2001. Adv. Mater. . 13 (19), 1501–1505 https://doi.org/10.1002/1521-4095(200110)13:19<1501::AID-ADMA1501>3.0.CO;2-Z

12. Jackson JB, Halas NJ. 2004. Surface-enhanced Raman scattering on tunable plasmonic nanoparticle substrates. Proceedings of the National Academy of Sciences. 101(52):17930-17935. https://doi.org/10.1073/pnas.0408319102

13. Gryczynski I, Malicka JB, Gryczynski Z, Nowaczyk K, Lakowicz JR. 2004. Surface plasmon-coupled directional fluorescence emission. https://doi.org/10.1117/12.530048

14. Cole JR, Halas NJ. 2006. Optimized plasmonic nanoparticle distributions for solar spectrum harvesting. Appl. Phys. Lett.. 89(15):153120. https://doi.org/10.1063/1.2360918

15. Charnay C, Lee A, Man S, Moran CE, Radloff C, Bradley RK, Halas NJ. 2003. Reduced Symmetry Metallodielectric Nanoparticles:  Chemical Synthesis and Plasmonic Properties?. J. Phys. Chem. B. 107(30):7327-7333. https://doi.org/10.1021/jp034309r

16. Xu X, Du Q, Peng B, Xiong Q, Hong L, Demir HV, Wong TKS, Ko Kyaw AK, Sun XW. 2014. Effect of shell thickness on small-molecule solar cells enhanced by dual plasmonic gold-silica nanorods. Appl. Phys. Lett.. 105(11):113306. https://doi.org/10.1063/1.4896516

17. Mackey MA, Ali MRK, Austin LA, Near RD, El-Sayed MA. 2014. The Most Effective Gold Nanorod Size for Plasmonic Photothermal Therapy: Theory and In Vitro Experiments. J. Phys. Chem. B. 118(5):1319-1326. https://doi.org/10.1021/jp409298f

18. Dickerson EB, Dreaden EC, Huang X, El-Sayed IH, Chu H, Pushpanketh S, McDonald JF, El-Sayed MA. 2008. Gold nanorod assisted near-infrared plasmonic photothermal therapy (PPTT) of squamous cell carcinoma in mice. Cancer Letters. 269(1):57-66. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2008.04.026

19. Zhang L, Xia K, Lu Z, Li G, Chen J, Deng Y, Li S, Zhou F, He N. 2014. Efficient and Facile Synthesis of Gold Nanorods with Finely Tunable Plasmonic Peaks from Visible to Near-IR Range. Chem. Mater.. 26(5):1794-1798. https://doi.org/10.1021/cm403109k

20. Jia H, Fang C, Zhu X, Ruan Q, Wang YJ, Wang J. 2015. Synthesis of Absorption-Dominant Small Gold Nanorods and Their Plasmonic Properties. Langmuir. 31(26):7418-7426. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5b01444

21. Pan S, Chen M, Li H. 2001. Aqueous gold sols of rod-shaped particles prepared by the template method. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 180(1-2):55-62. https://doi.org/10.1016/s0927-7757(00)00759-7

22. Sun Y. 2002. Shape-Controlled Synthesis of Gold and Silver Nanoparticles. 298(5601):2176-2179. https://doi.org/10.1126/science.1077229

23. Mock JJ, Oldenburg SJ, Smith DR, Schultz DA, Schultz S. 2002. Composite Plasmon Resonant Nanowires. Nano Lett.. 2(5):465-469. https://doi.org/10.1021/nl0255247

24. Loweth C, Caldwell W, Peng X, Alivisatos A, Schultz P. 1999. Angew. Chem. Int. Ed. . 38 (12), 1808–1812 https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3773(19990614)38:12<1808::AID-ANIE1808>3.0.CO;2-C

25. Li Z, Chung S, Nam J, Ginger DS, Mirkin CA. 2003. Living Templates for the Hierarchical Assembly of Gold Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed.. 42(20):2306-2309. https://doi.org/10.1002/anie.200351231

26. Yu, Chang S, Lee C, Wang CRC. 1997. Gold Nanorods:  Electrochemical Synthesis and Optical Properties. J. Phys. Chem. B. 101(34):6661-6664. https://doi.org/10.1021/jp971656q

27. Ghoreishi SM, Behpour M, Khoobi A. 2012. Central composite rotatable design in the development of a new method for optimization, voltammetric determination and electrochemical behavior of betaxolol in the presence of acetaminophen based on a gold nanoparticle modified electrode. Anal. Methods. 4(8):2475. https://doi.org/10.1039/c2ay25268f

28. Huang S, Ma H, Zhang X, Yong F, Feng X, Pan W, Wang X, Wang Y, Chen S. 2005. Electrochemical Synthesis of Gold Nanocrystals and Their 1D and 2D Organization. J. Phys. Chem. B. 109(42):19823-19830. https://doi.org/10.1021/jp052863q

29. Alekseeva AV, Bogatyrev VA, Khlebtsov BN, Mel?nikov AG, Dykman LA, Khlebtsov NG. 2006. Gold nanorods: Synthesis and optical properties. Colloid J. 68(6):661-678. https://doi.org/10.1134/s1061933x06060019

30. Zhu J, Yong K, Roy I, Hu R, Ding H, Zhao L, Swihart MT, He GS, Cui Y, Prasad PN. 2010. Additive controlled synthesis of gold nanorods (GNRs) for two-photon luminescence imaging of cancer cells. Nanotechnology. 21(28):285106. https://doi.org/10.1088/0957-4484/21/28/285106

31. Nikoobakht B, El-Sayed MA. 2003. Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Mediated Growth Method. Chem. Mater.. 15(10):1957-1962. https://doi.org/10.1021/cm020732l

32. Wang C, Wang T, Ma Z, Su Z. 2005. pH-tuned synthesis of gold nanostructures from gold nanorods with different aspect ratios. Nanotechnology. 16(11):2555-2560. https://doi.org/10.1088/0957-4484/16/11/015

33. Smith DK, Korgel BA. 2008. The Importance of the CTAB Surfactant on the Colloidal Seed-Mediated Synthesis of Gold Nanorods. Langmuir. 24(3):644-649. https://doi.org/10.1021/la703625a

34. Ye X, Zheng C, Chen J, Gao Y, Murray CB. 2013. Using Binary Surfactant Mixtures To Simultaneously Improve the Dimensional Tunability and Monodispersity in the Seeded Growth of Gold Nanorods. Nano Lett.. 13(2):765-771. https://doi.org/10.1021/nl304478h

35. Ye X, Gao Y, Chen J, Reifsnyder DC, Zheng C, Murray CB. 2013. Seeded Growth of Monodisperse Gold Nanorods Using Bromide-Free Surfactant Mixtures. Nano Lett.. 13(5):2163-2171. https://doi.org/10.1021/nl400653s

36. Koeppl S, Ghielmetti N, Caseri W, Spolenak R. 2013. Seed-mediated synthesis of gold nanorods: control of the aspect ratio by variation of the reducing agent. J Nanopart Res. 15(3): https://doi.org/10.1007/s11051-013-1471-2

37. Johnson CJ, Dujardin E, Davis SA, Murphy CJ, Mann S. 2002. Growth and form of gold nanorods prepared by seed-mediated, surfactant-directed synthesis. J. Mater. Chem.. 12(6):1765-1770. https://doi.org/10.1039/b200953f

38. Burrows ND, Harvey S, Idesis FA, Murphy CJ. 2017. Understanding the Seed-Mediated Growth of Gold Nanorods through a Fractional Factorial Design of Experiments. Langmuir. 33(8):1891-1907. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b03606

39. Murphy CJ, Sau TK, Gole AM, Orendorff CJ, Gao J, Gou L, Hunyadi SE, Li T. 2005. Anisotropic Metal Nanoparticles:  Synthesis, Assembly, and Optical Applications. J. Phys. Chem. B. 109(29):13857-13870. https://doi.org/10.1021/jp0516846

40. Alex SA, Satija J, Khan MA, Bhalerao GM, Chakravarty S, Kasilingam B, Sivakumar A, Chandrasekaran N, Mukherjee A. Etching-based transformation of dumbbell-shaped gold nanorods facilitated by hexavalent chromium and their possible application as a plasmonic sensor. Anal. Methods. 7(13):5583-5592. https://doi.org/10.1039/c5ay00935a

41. Murphy CJ, Thompson LB, Chernak DJ, Yang JA, Sivapalan ST, Boulos SP, Huang J, Alkilany AM, Sisco PN. 2011. Gold nanorod crystal growth: From seed-mediated synthesis to nanoscale sculpting. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 16(2):128-134. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2011.01.001

42. Zou R, Zhang Q, Zhao Q, Peng F, Wang H, Yu H, Yang J. 2010. Thermal stability of gold nanorods in an aqueous solution. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 372(1-3):177-181. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.10.012

43. Jana N. 2005. Gram-Scale Synthesis of Soluble, Near-Monodisperse Gold Nanorods and Other Anisotropic Nanoparticles. Small. 1(8-9):875-882. https://doi.org/10.1002/smll.200500014

44. Vigderman L, Zubarev ER. 2013. High-Yield Synthesis of Gold Nanorods with Longitudinal SPR Peak Greater than 1200 nm Using Hydroquinone as a Reducing Agent. Chem. Mater.. 25(8):1450-1457. https://doi.org/10.1021/cm303661d

45. Perez-Juste J, Pastoriza-Santos I, Liz-Marzan L, Mulvaney P. 2005. Coord. Chem. Rev. 2005, . 249 (17–18), 1870–1901

46. Ye X, Jin L, Caglayan H, Chen J, Xing G, Zheng C, Doan-Nguyen V, Kang Y, Engheta N, Kagan CR, et al. 2012. Improved Size-Tunable Synthesis of Monodisperse Gold Nanorods through the Use of Aromatic Additives. ACS Nano. 6(3):2804-2817. https://doi.org/10.1021/nn300315j

47. Scarabelli L, Sánchez-Iglesias A, Pérez-Juste J, Liz-Marzán LM. 2015. A ?Tips and Tricks? Practical Guide to the Synthesis of Gold Nanorods. J. Phys. Chem. Lett.. 6(21):4270-4279. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5b02123

48. Scarabelli L, Grzelczak M, Liz-Marzán LM. 2013. Tuning Gold Nanorod Synthesis through Prereduction with Salicylic Acid. Chem. Mater.. 25(21):4232-4238. https://doi.org/10.1021/cm402177b

49. Jana NR, Gearheart L, Murphy CJ. 2001. Wet Chemical Synthesis of High Aspect Ratio Cylindrical Gold Nanorods. J. Phys. Chem. B. 105(19):4065-4067. https://doi.org/10.1021/jp0107964

50. Ratto F, Matteini P, Rossi F, Pini R. 2010. Size and shape control in the overgrowth of gold nanorods. J Nanopart Res. 12(6):2029-2036. https://doi.org/10.1007/s11051-009-9712-0

51. Gou L, Murphy CJ. 2005. Fine-Tuning the Shape of Gold Nanorods. Chem. Mater.. 17(14):3668-3672. https://doi.org/10.1021/cm050525w

52. Jana NR, Gearheart L, Murphy CJ. 2001. Wet Chemical Synthesis of High Aspect Ratio Cylindrical Gold Nanorods. J. Phys. Chem. B. 105(19):4065-4067. https://doi.org/10.1021/jp0107964

53. Lohse SE, Murphy CJ. 2013. The Quest for Shape Control: A History of Gold Nanorod Synthesis. Chem. Mater.. 25(8):1250-1261. https://doi.org/10.1021/cm303708p

54. Wang H, Wu Y, Lassiter B, Nehl CL, Hafner JH, Nordlander P, Halas NJ. 2006. Symmetry breaking in individual plasmonic nanoparticles. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103(29):10856-10860. https://doi.org/10.1073/pnas.0604003103

55. Low A, Bansal V. A visual tutorial on the synthesis of gold nanoparticles. Biomed. Imaging Interv. J.. 6(1): https://doi.org/10.2349/biij.6.1.e9

56. Meena SK, Celiksoy S, Schäfer P, Henkel A, Sönnichsen C, Sulpizi M. The role of halide ions in the anisotropic growth of gold nanoparticles: a microscopic, atomistic perspective. Phys. Chem. Chem. Phys.. 18(19):13246-13254. https://doi.org/10.1039/c6cp01076h

57. Chen HM, Peng H, Liu R, Asakura K, Lee C, Lee J, Hu S. 2005. Controlling the Length and Shape of Gold Nanorods. J. Phys. Chem. B. 109(42):19553-19555. https://doi.org/10.1021/jp053657l

58. Pérez-Juste J, Correa-Duarte MA, Liz-Marzán LM. 2004. Silica gels with tailored, gold nanorod-driven optical functionalities. Applied Surface Science. 226(1-3):137-143. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2003.11.013

59. Link S, Mohamed MB, El-Sayed MA. 1999. Simulation of the Optical Absorption Spectra of Gold Nanorods as a Function of Their Aspect Ratio and the Effect of the Medium Dielectric Constant. J. Phys. Chem. B. 103(16):3073-3077. https://doi.org/10.1021/jp990183f

60. Huang X, Neretina S, El-Sayed MA. 2009. Gold Nanorods: From Synthesis and Properties to Biological and Biomedical Applications. Adv. Mater.. 21(48):4880-4910. https://doi.org/10.1002/adma.200802789

61. Sharma V, Park K, Srinivasarao M. 2009. Shape separation of gold nanorods using centrifugation. Proceedings of the National Academy of Sciences. 106(13):4981-4985. https://doi.org/10.1073/pnas.0800599106

62. Akbulut O, Mace CR, Martinez RV, Kumar AA, Nie Z, Patton MR, Whitesides GM. 2012. Separation of Nanoparticles in Aqueous Multiphase Systems through Centrifugation. Nano Lett.. 12(8):4060-4064. https://doi.org/10.1021/nl301452x

63. Park K, Koerner H, Vaia RA. 2010. Depletion-Induced Shape and Size Selection of Gold Nanoparticles. Nano Lett.. 10(4):1433-1439. https://doi.org/10.1021/nl100345u

64. 2017. NanoHybrids Make or Buy Gold Nanoparticles: A Quick Economic Analysis. [Internet]. NanoHybrids. Available from: https://nanohybrids.net/pages/make-or-buy-gold-nanoparticles-a-quick-economic-analysis