Synthesis of CdS nanoparticles in a microwave oven and their application for blood serum sensing of cardiac patients

Abstract

Nanoparticles include any type of particle up to 100 nm in size. Because of their properties, they play an important role in a wide variety of fields. We report here the formation of CdS nanoparticles from the microwave assisted reaction of Cd(CH3CO2)2 with DMSO. DMSO serves as the solvent and as a controlled source of sulfide ions to form (CdS) 1≤n≤5 clusters at the early stages of the process. The clusters grow into CdS nanoparticles, with diameters that range from 1.6 nm up to over 250 nm, with microwave heating time. The time dependence of the onset of light absorption and absorbance near the band edge are consistent with a concurrent nucleation and growth processes. The formation of clusters and nuclei and their subsequent reactions is controlled by turning on and off the energy supply consistent with an energy barrier to CdS nanostructures formation. The use of sensors to improve health and our quality of life are just some of the applications that sensors have. Nanotechnology may represent a tool for the improvement in our quality of life by providing a platform for new sensors or sensing element components that can be integrated into functional sensors to monitor chemicals closely related to health issues. Coronary heart disease is the leading cause of death for both men and women in USA. We present results on the evaluation of the response of CdS semiconductor nanoparticles in the serum of patients who have been evaluated for cardiac troponin. Our method results in an improvement in the detection limit compare with the Abbott method essay currently employed in clinical tests. Detection limits of the orders of a few nanograms were established in studies of the serum of three patients. This represents a factor of 103 compared to the Abbott clinical test.

Las nanopartículas incluyen cualquier tipo de partícula con un tamaño de hasta 100 nanómetros. Debido a sus propiedades, estas juegan un papel importante en una gran variedad de disciplinas. En este trabajo presentamos la formación de nano partículas de CdS al reaccionar Cd(CH3CO2)2 con DMSO en el microonda. DMSO funciona como el disolvente y la fuente controlada de iones de azufre para formar los aglomerados de (CdS) en las primeras etapas del proceso. Los aglomerados crecen en nanopartículas de CdS, en un rango de 1.6 hasta 250 nm de diámetro al exponerlas a tiempos de calentamiento en microonda. La dependencia del tiempo del “onset” de la absorción de la luz y la absorbencia son consistentes con un proceso de nucleación y crecimiento concurrente. La formación de los aglomerados, de los núcleos y de sus reacciones subsiguientes está controlada por el encendido y apagado de la fuente de energía, lo que es consistente con la presencia de una barrera energética que induce la formación de las nanoestructuras de CdS. El uso de sensores para mejorar los cuidados de la salud y nuestra calidad de vida son solo algunos ejemplos de las aplicaciones que tienen los sensores. La nanotecnología representa una herramienta para mejorar nuestra calidad de vida y proveer una plataforma para el desarrollo de nuevos sensores o componentes de elementos de sensores que se pueden integrar a sensores funcionales para monitorear químicos relacionados a condiciones de la salud. Las enfermedades coronarias cardiacas son la mayor causa de muerte en los Estados Unidos. En este trabajo presento los resultados al evaluar la respuesta de nanopartículas semiconductoras de CdS al suero de los pacientes que fueron evaluados para troponina cardiaca. Nuestro método resulta en una mejora al límite de detección comparado con el ensayo de Abbott que actualmente se emplea en las pruebas clínicas. Limites de Detección en el orden de algunos nanogramos fueron establecidos para el suero de tres pacientes. Esto representa un factor de 103 comparado con la prueba clínica de Abbott.