Surface de citrate

Le citrate est l’une des molécules stabilisantes les plus courantes pour les nanoparticules métalliques. Il fournit une surface hautement chargée négativement qui peut être déplacée par de nombreuses autres molécules ou ligands tels que ceux comportant des amines terminales ou des groupes mercapto. Le citrate est une petite molécule contenant plusieurs groupes acide carboxylique qui s’associent faiblement à la surface des particules. Il présente une bonne stabilité dans l’eau et les solutions faiblement tamponnées. Cependant, le citrate n’offre pas de stabilité stérique et les nanoparticules de métaux nobles contenant du citrate à leur surface sont susceptibles de s’agréger dans des solutions à haute teneur en sel et dans des solvants non aqueux.

Avantages

  • Surface hautement déplaçable pour effectuer un échange de ligands avec des protéines ou d'autres ligands. Les molécules contenant des thiols ou des amines déplaceront facilement le citrate de la surface et s'associeront fortement aux surfaces en or ou en argent.
  • Petit changement de diamètre hydrodynamique - le diamètre mesuré par MET est très proche du diamètre hydrodynamique tel que mesuré avec la DLS.

Source représentative : Citrate trisodique dihydraté (Sigma Aldrich, 71402)

Poids moléculaire : Le citrate de trisodium dihydraté Na3C6H5O7 · 2H2O est de 294,10, le citrate C6H5O7 est de 189,10

Points forts de la propriété

  • Déplaçable : Le citrate est plus déplaçable que l'acide tannique mais moins déplaçable que le carbonate.
  • Chargé négativement
  • Stabilité du sel :  Déstabilisé dans de faibles concentrations de sel.
  • Toxicité : Très faible
  • Compatibilité solvant : Eau, tampons faibles
  • Point isoélectrique : < 2

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 coiffées par du citrate de 20, 40 et 80 nm. Ces données ont été générées par titrage manuel utilisant HCl et NaOH et mesure ultérieure du potentiel zêta. Bien qu’il existe une certaine différence d’ampleur entre les tailles, le comportement général est cohérent.

Les nanoparticules coiffées de citrate 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 pH 8-9, moment où il commence à diminuer, probablement en raison de la suppression électrique de la double couche due à un contenu ionique élevé.

  • 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 colloïdale peut être différente.

Le tableau ci-dessus fournit le spectre UV-visible des nanoparticules d'or de 40 nm coiffées de citrate dans différentes concentrations de solution de chlorure de sodium (NaCl). Les échantillons ont été préparés en ajoutant du NaCl à des solutions séparées de nanoparticules 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 nanoparticules dans l'eau pure, avec une forte absorbance optique du plasmon à 520 nm. Si les particules ont commencé à s'agréger, nous nous attendons à ce que cela se reflète dans le spectre avec une diminution du pic du plasmon de surface à 520 nm et une augmentation de l'absorbance aux longueurs d'onde plus longues auxquelles les agrégats absorbent (700-1 100 nm).

Bien qu’une certaine diminution de la densité optique soit observée à des concentrations plus faibles de NaCl, une déstabilisation significative des particules n’est observée que lorsque la teneur en sel augmente au-dessus de 20 mM.

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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