Surface de carbonate

Les nanoparticules à terminaison carbonatée ont une surface qui est la plus proche de « nue » de toutes nos particules. Semblables au citrate, les molécules de carbonate fournissent un potentiel zêta négatif sur une large plage de pH. Cependant, au lieu de trois groupes acide carboxylique comme le citrate (MW 189), le carbonate n'a qu'un seul groupe carboxyle et a un poids moléculaire plus faible (MW de CO32– est 60,0). La taille plus petite et la charge efficace réduite de la molécule facilitent son déplacement, ce qui entraîne des charges superficielles plus élevées de protéines physisorbées. La capacité de charger des quantités plus élevées de protéines sur des particules présentant cette surface en fait des matières premières idéales pour les applications de bioconjugaison telles que le flux latéral où une couche d'anticorps robuste et dense augmente la sensibilité du test.

Avantages

  • Groupe de surface hautement déplaçable, idéal pour le déplacement avec des protéines ou d'autres ligands. Les molécules contenant des thiols ou des amines s'associeront fortement aux surfaces en or ou en argent, déplaçant facilement le carbonate.
  • Le carbonate a un effet mineur sur le diamètre hydrodynamique, le diamètre mesuré par TEM étant très proche du diamètre hydrodynamique mesuré avec DLS.

Source représentative : Carbonate de potassium (Sigma Aldrich P5833)

Poids moléculaire : K2CO3 (138,2), CO3 (60,0)

Points forts de la propriété

  • Point isoélectrique : < 2
  • Déplaçable : Le carbonate est plus déplaçable que le citrate et l'acide tannique ; le plus proche de la surface « nue » de nos particules
  • Chargé négativement
  • Stabilité du sel : déstabilisé à des concentrations de sel supérieures à 25 mM
  • Toxicité : Très faible
  • Compatibilité solvant : Eau, tampons à faible osmolarité

Applications

  • SERS
  • Écoulement latéral
  • Ingénierie des couleurs

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 coiffées de carbonate. Ces données ont été générées par titrage manuel à l'aide de HCl et de NaOH et de mesures ultérieures.

Les nanoparticules recouvertes de carbonate ont des IEP très faibles, ce qui signifie qu'elles restent chargées négativement, sauf dans les plages de pH les plus acides. L'ampleur de la charge négative augmente régulièrement à mesure que le pH devient plus basique jusqu'à environ 9, lorsque la suppression électrique de la double couche due à un contenu ionique élevé arrête la tendance.

  • Nous avons démontré que pour les particules d’or et d’argent bPEI et coiffées de citrate de 40 nm, les courbes IEP sont très similaires. Cela devrait permettre de disposer d’une base raisonnable pour comparer le 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 les spectres UV-visible de nanoparticules d'or de 40 nm coiffées de carbonate dans différentes concentrations de solution de chlorure de sodium (NaCl). Les échantillons ont été préparés en dopant des solutions de nanoparticules avec du NaCl aux concentrations indiquées et en laissant la solution résultante incuber pendant 10 minutes avant la mesure UV-Vis.

Si les nanoparticules sont stables à la concentration en sel donnée, nous nous attendons à ce que le spectre reste le même que celui des particules dans une solution sans sel avec une absorption optique par résonance plasmonique d'or de 520 nm. Si les particules ont commencé à s'agréger, l'intensité du pic du plasmon de surface à 520 nm diminuera et une augmentation de l'absorption aux longueurs d'onde plus longues auxquelles les agrégats absorbent (700-1 100 nm) se produira.

Une déstabilisation significative des particules devient apparente à 20–25 mM de NaCl. À cette concentration, une diminution de l'absorbance à 520 nm est observée et un large pic secondaire aux longueurs d'onde plus élevées apparaît en raison de la présence d'agrégats (voir flèche dans le graphique ci-dessus).

On peut généralement s’attendre à ce que les nanoparticules d’argent (d’une surface donnée) aient une stabilité saline inférieure à celle de leurs homologues en or.

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