Publication

In-situ Investigations on Gold Nanoparticles Stabilization Mechanisms in Biological Environments Containing HSA

Résumé

Nanoparticles (NPs) developments advance innovative biomedical applications. However, complex interactions and the low colloidal stability of NPs in biological media restrict their widespread utilization. The influence of NPs properties on the colloidal stability for gold NPs with 5 and 40 nm in diameter with two surface modifications, methoxy-polyethylene glycol-sulfhydryl (PEG) and citrate, in NaCl and human serum albumin (HSA) protein solution, is investigated. This study is based on small-angle X-ray scattering (SAXS) methods allowing the in-situ monitoring of interactions in physiological conditions. The PEG coating provides high colloidal stability for NPs of both sizes. For 5 nm NPs in NaCl solution, a stable 3D self-assembled body-centered cubic (BCC) arrangement is detected with an interparticle distance of 20.7 +/- 0.1 nm. In protein solution, this distance increases to 21.9 +/- 0.1 nm by protein penetration inside the ordered structure. For citrate-capped NPs, a different mechanism is observed. The protein particles attach to the NPs surfaces, and an appropriate concentration of proteins results in a stable suspension. Cryogenic transmission electron microscopy (Cryo-TEM), UV-visible spectroscopy, and dynamic light scattering (DLS) support the SAXS results. The findings will pave the way to design and synthesize NPs with controlled behaviors in biomedical applications.

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Concepts associés (31)
Or colloïdal
L'or colloïdal est une suspension de nanoparticules d'or dans un milieu fluide qui peut être l'eau, un solvant organique ou un gel. Selon la taille et la concentration des particules en suspension, sa couleur varie du rouge vif (pour des particules de moins de 100 nanomètres), au jaunâtre (pour les particules les plus grosses). Connu depuis une époque reculée, l'or colloïdal fut à l'origine utilisé pour colorer le verre et la porcelaine. L'étude scientifique de ce mélange homogène ne débuta qu'avec les travaux de Michael Faraday dans les années 1850.
Colloïde
vignette|Le lait est une suspension colloïdale de globules gras dans l'eau. Les colloïdes sont définis internationalement, par l'International Union of Pure and Applied Chemistry, comme des "systèmes colloïdaux", avec la définition suivante : Le terme désigne un état de subdivision, avec des molécules ou des particules polymoléculaires dispersées dans un milieu et dont la taille, au moins dans une direction, est entre 1 nanomètre et 1 micromètre, ou avec des discontinuités à des distances de cet ordre de grandeur.
Particle aggregation
Particle agglomeration refers to the formation of assemblages in a suspension and represents a mechanism leading to the functional destabilization of colloidal systems. During this process, particles dispersed in the liquid phase stick to each other, and spontaneously form irregular particle assemblages, flocs, or agglomerates. This phenomenon is also referred to as coagulation or flocculation and such a suspension is also called unstable. Particle agglomeration can be induced by adding salts or other chemicals referred to as coagulant or flocculant.
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