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1引言
金納米顆粒,,有時(shí)也被稱為膠體金,具有獨(dú)特的性質(zhì),,可用于多種應(yīng)用,。它們通常是通過(guò)使用檸檬酸鹽等還原劑在不同條件下對(duì)HAuCl4水溶液進(jìn)行控制還原而合成的。根據(jù)大小,、形狀和物理性質(zhì),,金納米顆粒有很多種類型,如圖1所示,。金納米顆粒的應(yīng)用包括藥物遞送,,1紫杉醇等藥物的載體,2腫瘤檢測(cè),,3生物傳感器等,。
圖1 金納米顆粒的類型(形狀分類)
金納米顆粒的大小是一個(gè)關(guān)鍵的物理參數(shù)4,需要仔細(xì)測(cè)量,。顆粒大小影響吸光度波長(zhǎng)(尺寸增大=波長(zhǎng)更長(zhǎng)),、表面等離子體共振(SPR)峰值、細(xì)胞內(nèi)攝取,、血液半衰期和生物分布特征(尺寸減小=血液半衰期增加)等特性,。顆粒的大小和分布寬窄可以作為懸浮穩(wěn)定性的指標(biāo)。表面電荷(zeta電位)測(cè)量也被用作懸浮穩(wěn)定性的指示,。
分析粒度和zeta電位最常用的技術(shù)是動(dòng)態(tài)光散射(DLS)和電泳光散射(ELS),。Nicomp?Z3000系統(tǒng)(圖2)可用于測(cè)定金納米顆粒的大小和zeta電位。
2材料
利用Nicomp DLS系統(tǒng)分析了幾種金納米顆粒樣品的尺寸和Zeta電位,。從Sigma Aldrich購(gòu)買了三種不同的金納米顆粒樣品,,標(biāo)稱尺寸分別為50nm,20nm和5nm。還分析了公稱尺寸為30 nm的NIST標(biāo)準(zhǔn)材料8012,。這些樣品的參考物理性質(zhì)如表1所示,。
DLS的尺寸分析結(jié)果為水動(dòng)力直徑的強(qiáng)度平均值。分布的寬度以多分散性指數(shù)(PDI)表示,。NIST 8012調(diào)查報(bào)告提供了兩個(gè)角度的平均水動(dòng)力直徑,,173°和90°的后向散射。與從Sigma Aldrich購(gòu)買的樣品不同,,還提供了NIST 8012的參考zeta電位值,。
3方法
所有樣品在Nicomp型號(hào)Z3000(圖2)上進(jìn)行粒度和zeta電位分析,。
在這些研究開(kāi)始之前,對(duì)尺寸和zeta電位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析,,以驗(yàn)證系統(tǒng)性能,。對(duì)742007樣品進(jìn)行濃度研究,以調(diào)查報(bào)告的顆粒大小是否隨濃度而變化,。本研究的結(jié)果表明,,顆粒大小不受濃度的影響,所以所有的測(cè)量都是在原始樣品濃度下進(jìn)行的,,沒(méi)有稀釋,。對(duì)樣本741949進(jìn)行了時(shí)間分析研究,從而確定一個(gè)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量持續(xù)時(shí)間,,達(dá)到如圖3所示的時(shí)間歷史圖所示的穩(wěn)定性,。本研究表明,5分鐘的分析時(shí)間是明顯的,。
所有測(cè)量的Nicomp尺寸和zeta電位分析設(shè)置如圖4和5所示,。
4結(jié)果-顆粒大小
每個(gè)樣品的兩次分析的典型圖形結(jié)果如圖6至10所示。
樣品741949(標(biāo)稱尺寸5 nm)與預(yù)期結(jié)果有偏差,。圖8顯示了在不額外制備樣品的情況下對(duì)樣品進(jìn)行分析的高斯結(jié)果,。高斯計(jì)算迫使結(jié)果變成一個(gè)單峰。
Nicomp Z3000系統(tǒng)還可以使用專有的Nicomp算法生成多模態(tài)結(jié)果,。使用Nicomp算法重新計(jì)算圖8中的結(jié)果,,得到的多模態(tài)尺寸分布如圖9所示。
然后將樣品管離心8分鐘,,試圖將較大的顆粒分離出測(cè)量區(qū),。離心后對(duì)同一樣管進(jìn)行分析,結(jié)果如圖10所示,。
NIST 8012樣品在三個(gè)角度進(jìn)行分析;后向散射@ 170°(粉色),,90°(綠色),前向角度15°(藍(lán)色),。這三個(gè)結(jié)果如圖11所示,。
這些結(jié)果加上zeta勢(shì)值匯總在表2中。
5結(jié)果-Zeta電位
所有樣品還使用相分析電泳光散射技術(shù)(PALS)分析zeta電位,。zeta電位是用于配方和懸浮穩(wěn)定性研究的表面電荷測(cè)量,。這些樣品的zeta電位如圖12至15所示。
6討論
Sigma Aldrich 50 和 20 nm 標(biāo)稱尺寸樣品的結(jié)果在預(yù)期值范圍內(nèi),。Sigma Aldrich 5 nm 標(biāo)稱尺寸結(jié)果最初報(bào)告的粒徑明顯高于預(yù)期——表明聚集,。考慮到該樣品的顏色(圖 16 最左側(cè)),,這并不奇怪,。更深,、更藍(lán)的顏色通常表示更大的粒度分布。
離心前的結(jié)果(圖 9)表明在 14 nm 附近存在初級(jí)粒子,,在 122 和 417 nm 處存在聚集峰,。此結(jié)果顯示了 Nicomp 算法解決初級(jí)粒子和聚集體多峰的能力,。離心后報(bào)告的平均大小在預(yù)期值內(nèi),。
從三個(gè)不同的角度分析了 NIST 8012 樣品;15°,、90° 和 170°,。與170°相比,90° 的結(jié)果偏差更小一點(diǎn),,表明 90° 是比反向散射更好的測(cè)量條件——與之前報(bào)告的其他結(jié)果一致,。5前向角方向 (15°) 的測(cè)量提高了對(duì)較大顆粒的靈敏度,如在圖 11. 這些結(jié)果表明多角度系統(tǒng)(標(biāo)準(zhǔn)且廉價(jià)的 Nicomp 選項(xiàng))可能更適合某些特定應(yīng)用,。
使用 PALS 技術(shù),,zeta 電位結(jié)果都具有極高的可重復(fù)性。與一次性 zeta 電位樣品池相比,,Nicomp 樣品池可以以更低的成本測(cè)量數(shù)千個(gè)樣品,。
7穩(wěn)定性研究
對(duì) NIST 8012 樣品進(jìn)行了穩(wěn)定性研究,以研究鹽濃度對(duì)尺寸和外觀的影響,。原始尺寸結(jié)果如圖 11 所示,,報(bào)告的 90° 尺寸為 30.8 nm。首先將 200 μL NIST 8102 移液到 200 mL 過(guò)濾去離子水中,。接下來(lái),,將 3 M 的 KCl 以 500 μL 的增量添加到稀釋的 NIST 8012 懸浮液中,同時(shí)觀察樣品的顏色,。
添加 2 mL 的 3 M KCl 后發(fā)現(xiàn)顏色發(fā)生變化,。圖 17 從左到右顯示了添加 KCL 后的 NIST 8012 樣品、池中的原始樣品和原始樣品瓶,。
添加 KCL 后 NIST 8012 的粒度分布如圖 18 所示,。在 15 分鐘的分析時(shí)間內(nèi),粒度隨時(shí)間增加,。二十四小時(shí)后,,樣品已完全聚集并沉降到比色杯底部,如圖 19 所示,。
8總結(jié)
動(dòng)態(tài)光散射可用于金納米顆粒粒徑和 zeta 電位分析,。上述實(shí)驗(yàn)證明,Nicomp Z3000 具有高分辨率和準(zhǔn)確性,,可生成接近預(yù)期值的結(jié)果,。Nicomp 算法檢測(cè)了聚合樣本的初級(jí)粒子和聚合粒子的多模式混合,。
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