(PhysOrg.com) -- La tendance des nanoparticules à s'agglomérer en solution - "l'agglomération" - est d'un grand intérêt car la taille des clusters joue un rôle important dans le comportement des matériaux. Toxicité, la persistance des nanomatériaux dans l'environnement, leur efficacité en tant que biocapteurs et, d'ailleurs, la précision des expériences pour mesurer ces facteurs, sont tous connus pour être affectés par l'agglomération et la taille des grappes. Des travaux récents du National Institute of Standards and Technology offrent un moyen de mesurer avec précision à la fois la distribution des tailles de grappes dans un échantillon et l'absorption lumineuse caractéristique pour chaque taille. Ce dernier est important pour l'application des nanoparticules dans les biocapteurs.

Un bon exemple de l'application potentielle du travail, dit Justin Zook, ingénieur biomédical du NIST, est dans le développement de biocapteurs à nanoparticules pour les tests de grossesse ultrasensibles. Les nanoparticules d'or peuvent être recouvertes d'anticorps dirigés contre une hormone produite par un embryon peu de temps après la conception. Plusieurs nanoparticules d'or peuvent se lier à chaque hormone, formant des amas qui ont une couleur différente des nanoparticules d'or non agrégées. Mais seuls certains clusters de taille sont optimaux pour cette mesure, ainsi, savoir comment l'absorbance de la lumière change avec la taille des grappes facilite la conception des biocapteurs pour obtenir des grappes de la bonne taille.

L'équipe du NIST a d'abord préparé des échantillons de nanoparticules d'or - un nanomatériau largement utilisé en biologie - dans une solution de culture cellulaire standard, en utilisant leur technique précédemment développée pour créer des échantillons avec une distribution contrôlée des tailles. Les particules peuvent s'agglomérer en grappes à croissance progressive et le processus d'agglutination est « désactivé » après des durées variables en ajoutant un agent stabilisant qui empêche une agglomération supplémentaire.

Ils ont ensuite utilisé une technique appelée ultracentrifugation analytique (AUC) pour trier simultanément les grappes par taille et mesurer leur absorption lumineuse. La centrifugeuse provoque la séparation des amas de nanoparticules par taille, le plus petit, les amas plus légers se déplacent plus lentement que les plus gros. Pendant que cela se produit, les conteneurs d'échantillons sont scannés à plusieurs reprises avec de la lumière et la quantité de lumière traversant l'échantillon pour chaque couleur ou fréquence est enregistrée. Plus le cluster est grand, plus la lumière est absorbée par les basses fréquences. La mesure de l'absorption par fréquence à travers les conteneurs d'échantillons permet aux chercheurs à la fois d'observer la séparation progressive des tailles de cluster et de corréler les fréquences absorbées avec des tailles de cluster spécifiques.

La plupart des mesures précédentes des spectres d'absorption pour les solutions de nanoparticules n'étaient capables de mesurer que les spectres de masse, c'est-à-dire l'absorption de toutes les différentes tailles d'agrégats mélangées. L'AUC permet de mesurer la quantité et la distribution de chaque amas de nanoparticules sans être confondu par d'autres composants dans des mélanges biologiques complexes, comme les protéines. Auparavant, la technique n'avait été utilisée que pour effectuer ces mesures pour des nanoparticules uniques en solution. Les chercheurs du NIST sont les premiers à montrer que la procédure fonctionne également pour les amas de nanoparticules.