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金納米顆粒,，有時也被稱為膠體金，可用于多種應用,。它們通常是通過使用檸檬酸鹽等還原劑在不同條件下對HAuCl₄水溶液進行控制還原而合成的,。根據大小、形狀和物理性質,，金納米顆粒有很多種類型,，如圖1所示。金納米顆粒的應用包括藥物遞送,，¹紫杉醇等藥物的載體,，²腫瘤檢測，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關鍵的物理參數⁴,，需要仔細測量。顆粒大小影響吸光度波長(尺寸增大=波長更長),、表面等離子體共振(SPR)峰值,、細胞內攝取、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,。表面電荷(zeta電位)測量也被用作懸浮穩(wěn)定性的指示。

分析粒度和zeta電位常用的技術是動態(tài)光散射（DLS）和電泳光散射（ELS）,。Nicomp®Z3000系統(圖2)可用于測定金納米顆粒的大小和zeta電位,。

圖2 Nicomp DLS系統

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利用Nicomp DLS系統分析了幾種金納米顆粒樣品的尺寸和Zeta電位,。從Sigma Aldrich購買了三種不同的金納米顆粒樣品，標稱尺寸分別為50nm,20nm和5nm,。還分析了公稱尺寸為30 nm的NIST標準材料8012,。這些樣品的參考物理性質如表1所示。

表1 樣品參考物理性質

DLS的尺寸分析結果為水動力直徑的強度平均值,。分布的寬度以多分散性指數(PDI)表示,。NIST 8012調查報告提供了兩個角度的平均水動力直徑，173°和90°的后向散射,。與從Sigma Aldrich購買的樣品不同,，還提供了NIST 8012的參考zeta電位值。

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所有樣品在Nicomp型號Z3000(圖2)上進行粒度和zeta電位分析,。

在這些研究開始之前,，對尺寸和zeta電位標準進行了分析，以驗證系統性能,。對742007樣品進行濃度研究,，以調查報告的顆粒大小是否隨濃度而變化。本研究的結果表明,，顆粒大小不受濃度的影響,，所以所有的測量都是在原始樣品濃度下進行的，沒有稀釋,。對樣本741949進行了時間分析研究,，從而確定一個適當的測量持續(xù)時間，達到如圖3所示的時間歷史圖所示的穩(wěn)定性,。本研究表明,，5分鐘的分析時間是明顯的。

圖3 時間歷史圖直徑(nm) vs時間(min)

所有測量的Nicomp尺寸和zeta電位分析設置如圖4和5所示,。

圖4 Nicomp大小設置

圖5 Nicomp Zeta電位設置

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每個樣品的兩次分析的典型圖形結果如圖6至10所示,。

圖6 50nm Au覆蓋兩種尺寸的結果

圖7 20nm Au覆蓋兩種尺寸的結果

樣品741949(標稱尺寸5 nm)與預期結果有偏差。圖8顯示了在不額外制備樣品的情況下對樣品進行分析的高斯結果,。高斯計算迫使結果變成一個單峰,。

圖8 5nm Au疊加兩種尺寸的高斯結果

Nicomp Z3000系統還可以使用專有的Nicomp算法生成多模態(tài)結果。使用Nicomp算法重新計算圖8中的結果,，得到的多模態(tài)尺寸分布如圖9所示,。

圖9 5nm Au覆蓋兩種尺寸的Nicomp結果

然后將樣品管離心8分鐘，試圖將較大的顆粒分離出測量區(qū),。離心后對同一樣管進行分析,，結果如圖10所示。

圖10 5nm Au覆蓋兩種尺寸Nicomp結果,，離心

NIST 8012樣品在三個角度進行分析;后向散射@ 170°(粉色),，90°(綠色)，前向角度15°(藍色),。這三個結果如圖11所示,。

圖11 NIST 8012 Au覆蓋三種尺寸的結果，

170°,，90°和15°

這些結果加上zeta勢值匯總在表2中,。

表2 粒徑大小和zeta電位結果

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所有樣品還使用相分析電泳光散射技術(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量,。這些樣品的zeta電位如圖12至15所示,。

圖12 50nm Au zeta電位結果

圖13 20nm Au zeta電位結果

圖14 5nm Au zeta電位結果

圖15 NIST 8012 Au zeta電位結果

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Sigma Aldrich 50 和 20 nm 標稱尺寸樣品的結果在預期值范圍內。Sigma Aldrich 5 nm 標稱尺寸結果最初報告的粒徑明顯高于預期——表明聚集,?？紤]到該樣品的顏色（圖 16 最左側），這并不奇怪,。更深,、更藍的顏色通常表示更大的粒度分布。

離心前的結果（圖 9）表明在 14 nm 附近存在初級粒子,，在 122 和 417 nm 處存在聚集峰,。此結果顯示了 Nicomp 算法解決初級粒子和聚集體多峰的能力。離心后報告的平均大小在預期值內,。

圖 16 從左到右,；5、20 和 50 nm Au 樣品瓶

從三個不同的角度分析了 NIST 8012 樣品,；15°,、90° 和 170°。與170°相比,，90° 的結果偏差更小一點,，表明 90° 是比反向散射更好的測量條件——與之前報告的其他結果一致。⁵前向角方向 (15°) 的測量提高了對較大顆粒的靈敏度,，如在圖 11. 這些結果表明多角度系統（標準且廉價的 Nicomp 選項）可能更適合某些特定應用,。

使用 PALS 技術，zeta 電位結果都具有較高的可重復性,。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量數千個樣品。

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對 NIST 8012 樣品進行了穩(wěn)定性研究,，以研究鹽濃度對尺寸和外觀的影響,。原始尺寸結果如圖 11 所示，報告的 90° 尺寸為 30.8 nm,。首先將 200 µL NIST 8102 移液到 200 mL 過濾去離子水中,。接下來,，將 3 M 的 KCl 以 500 µL 的增量添加到稀釋的 NIST 8012 懸浮液中，同時觀察樣品的顏色,。

添加 2 mL 的 3 M KCl 后發(fā)現顏色發(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,。

圖 17  添加 KCL 之后,，之前，原始瓶子

添加 KCL 后 NIST 8012 的粒度分布如圖 18 所示,。在 15 分鐘的分析時間內,，粒度隨時間增加。二十四小時后,，樣品已全聚集并沉降到比色杯底部,，如圖 19 所示。

圖18 添加 KCl 后三種尺寸的 NIST 8012 Au 疊加結果

圖19 NIST 8012 與穩(wěn)定的聚集體

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動態(tài)光散射可用于金納米顆粒粒徑和 zeta 電位分析,。上述實驗證明,，Nicomp Z3000 具有高分辨率和準確性，可生成接近預期值的結果,。Nicomp 算法檢測了聚合樣本的初級粒子和聚合粒子的多模式混合,。