Новые подходы к формированию покрытий на основе альбумина и наночастиц золота для хирального разделения методом капиллярного электрофореза

Abstract

Объединение свойств наночастиц золота и бычьего сывороточного альбумина перспективно при создании хиральных стационарных фаз для обеспечения высокой энантиоселективности за счет развитой поверхности покрытий и увеличения концентрации хирального селектора на стенках капилляра. В работе предложены и сопоставлены два подхода к формированию физически адсорбированных полислойных покрытий на основе цитрат-стабилизированных наночастиц золота (цНЧЗ) и бычьего сывороточного альбумина (БСА) для осуществления хирального разделения в условиях капиллярного электрофореза. Первый подход заключался в прививке цНЧЗ, предварительно модифицированных БСА, к поверхности капилляра, покрытого поли(диаллилдиметиламмоний хлоридом) (ПДАДМАХ). Полимер ПДАДМАХ выполнял роль связующего слоя, способствующего сорбции наночастиц на поверхности капилляра. Показано, что низкий дзета-потенциал цНЧЗ-БСА снижает эффективную сорбцию наночастиц на поверхности капилляра и не позволяет создавать плотные покрытия с высоким содержанием хирального селектора. Второй подход включал послойное последовательное нанесение ПДАДМАХ и цНЧЗ на предварительном этапе, в результате чего формировался плотный слой наночастиц на поверхности капилляра. Основной этап состоял в функционализации цНЧЗ альбумином, проводимой непосредственно внутри капилляра. Показано, что послойное нанесение модификаторов обеспечивает формирование плотного слоя наночастиц на поверхности капилляра, что подтверждено снимками сканирующей электронной микроскопии. Покрытие оказалось стабильным во всем диапазоне исследуемых значений рН (2-10). Использование такого покрытия позволяет существенно сократить концентрацию вводимого БСА (до 5 мкМ) в фоновый электролит для разделения энантиомеров триптофана, что подтверждает перспективность сочетания наночастиц золота и хиральных модификаторов в капиллярном электрофорезе для увеличения удельной поверхности внутренних стенок капилляра.

Combination of properties of gold nanoparticles and bovine serum albumin is promising for the formation of chiral stationary phases enabling high enantioselectivity due to developed surface of coatings and increased chiral selector concentration on the capillary walls. In this work we proposed and compared two approaches to the formation of physically adsorbed multilayer coatings based on citrate-stabilized gold nanoparticles (cGNP) and bovine serum albumin (BSA) for the chiral separation in capillary electrophoresis. In the first approach pre-synthesized cGNP modified with BSA were immobilized on the capillary coated by poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC). PDADMAC polymer was used as a binding layer promoting sorption of the nanoparticles on the capillary surface. It was shown that cGNP-BSA was poorly adsorbed on the capillary surface due to low zeta potential and could not be used for the formation of dense coatings. The second approach included sequential layer-by-layer deposition of PDAMAC and cGNP, resulting in the formation of a dense layer of nanoparticles. The main stage included in-capillary functionalization of cGNP with BSA. Scanning electron microscopy confirmed that the layer-by-layer deposition of modifiers ensured the formation of dense layer of nanoparticles on the capillary surface. The coating was stable in the entire range of pH studied (2–10). The application of such coating allowed reduction of BSA concentration (to 5 μM) in the background electrolyte required for the tryptophan enantiomers separation. It confirms the prospectiveness of combining nanoparticles and chiral selectors for the increase of specific surface area of the capillary inner walls.