Surface de silice aminée

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La silice fonctionnalisée par une amine est utile pour les études de liaison, la conjugaison avec des molécules contenant des groupes carboxyle par couplage EDC/NHS, ou la liaison à des colorants et des molécules avec de l'isothiocyanate (ITC) ou des esters réactifs aux amines. Les amines à la surface du colloïde peuvent être protonées à un pH acide pour produire des particules avec un potentiel zêta positif élevé.

Il est important de noter que la silice à la surface des particules cultivées par Stöber peut être assez labile et peut se dissoudre en espèces d'acide silicique. L'hydrolyse incomplète des précurseurs de silane peut favoriser cette dissolution. Bien que cela puisse uniquement entraîner la perte de certaines couches superficielles, si ces couches contiennent les groupes fonctionnels d’intérêt, les particules peuvent perdre leurs propriétés. Pour les applications où la stabilité de la coque en silice dans les solutions aqueuses est importante, nous recommandons fortement d'utiliser des coques en aluminosilicate au lieu de la silice. N'importe quelle coque de silice peut être transformée en coque d'aluminosilicate via une méthode exclusive basée sur une solution (brevet nanoComposix US 9 675 953).

Avantages

  • Dispersion dans une large gamme de solvants avec un haut degré de stabilité.
  • Lorsqu'une coque de silice est placée sur une nanoparticule métallique, les propriétés optiques de la nanoparticule métallique sont conservées même lorsqu'elles sont agglomérées.
  • Peut être séché et redispersé sans agglomération.
  • Permet l'ingénierie de la surface des particules avec une large gamme de fonctionnalités
  • Permet l’ingénierie d’agrégats contrôlés
  • Permet un contrôle exquis de la fonctionnalité de la surface

Source représentative : orthosilicate de tétraéthyle (Sigma Aldrich, 333859)

Points forts de la propriété

  • Non déplaçable : fortement lié à la surface des particules
  • Chargé positivement
  • Point isoélectrique : ~ 9
  • Soluble dans les solvants polaires

Applications

  • Applications du biodiagnostic et de la nanomédecine
  • Applications photothermiques
  • Applications de couleur
  • Agrégation contrôlée 

Charge de surface

Voir ci-dessus pour une courbe représentative du potentiel zêta-pH ou du point isoélectrique (IEP) pour les nanoparticules d'or de 40 nm à coque de silice. Ces données ont été générées par titrage manuel utilisant HCl et NaOH et mesure ultérieure. 

  • Remarque : Les nanoparticules de SiO2 aminées ont un comportement IEP similaire à celui des particules d'or aminées recouvertes de silice représentées dans les données ci-dessus.

Les nanoparticules à coque de silice aminée ont des IEP élevés, ce qui signifie qu’elles restent chargées positivement, sauf dans les plages de pH les plus basiques. L'ampleur de la charge positive augmente régulièrement à mesure que le pH diminue, avec protonation des amines.

  • Nous avons démontré que pour les particules d'or et d'argent bPEI et de citrate de 40 nm, les courbes IEP sont très similaires. Cela devrait permettre une base raisonnable pour la comparaison du potentiel zêta des nanoparticules d'argent avec les données ci-dessus basées sur les nanoparticules d'or.
  • Pour plus d'informations sur le potentiel zêta et la théorie IEP, cliquez ici .

Stabilité du sel

En présence d'une concentration de sel suffisamment élevée, la charge superficielle des particules en solution peut être protégée par les ions dissous, conduisant à une stabilité colloïdale réduite. Les ions en solution empêchent les charges similaires de se repousser aussi facilement. Pour chaque type de particule, la concentration en sel à laquelle se produit cette déstabilisation peut être différente.

La figure ci-dessus fournit le spectre UV-visible de nanoparticules d'or de 40 nm à coque de silice aminée avec différents traitements au sel. Les échantillons ont été préparés par dilution des particules avec de l'eau DI à environ pH 7 et par ajout ultérieur de dispersions séparées de nanoparticules avec du NaCl aux concentrations indiquées, suivi d'une incubation du mélange de sels de nanoparticules pendant 10 minutes avant la mesure UV-Vis.

La forte absorption à 525 nm indique des particules non agrégées. La réduction de l'intensité maximale lorsque du sel est ajouté est cohérente avec l'agglomération des particules. Les données ci-dessus montrent que les nanoparticules aminées recouvertes de silice sont déstabilisées de manière colloïdale à la concentration de sel la plus faible testée, 5 mM de NaCl. Ce type de comportement peut être attendu lorsque les particules sont diluées avec de l'eau non tamponnée, en raison du potentiel zêta d'amplitude assez faible que présentent les particules à pH 7, qui est proche de l'IEP (voir ci-dessus).

Le pH des nanoparticules doit être tamponné à un pH de 5 ou moins pour obtenir un potentiel zêta positif de grande ampleur et une stabilité saline appréciable. Chez nanoComposix, nous fournissons ce produit dispersé dans de l'éthanol et le diluons régulièrement avec de l'acétate 2 mM (pH 5) pour effectuer des tests de contrôle qualité. Dans ces conditions, les particules sont assez stables au sel lorsque le pH est tamponné de manière appropriée et présentent une stabilité remarquable lorsqu'elles sont placées dans des tampons acétate similaires à une concentration de 100 mM. On peut supposer que la stabilité du sel des nanoparticules d’or aminées recouvertes de silice sera similaire à celle de la norme (silice non aminée). Voir le module standard de l'Université nanoComposix recouvert de silice ici .

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