Organic coating of 1–2-nm-size silicon nanoparticles: Effect on particle properties

Abstract

Photoluminescent silicon nanoparticles 1-2 nm in size were synthesized by a wet chemical procedure and derivatized with propylamine (NH 2 SiNP). Surface NH 2 groups were used as linkers for additional poly(ethylene glycol) (PEG) and folic acid (Fo) attachment (PEG-NHSiNP and Fo-NHSiNP, respectively) to enable efficient targeting of the particles to tumors and inflammatory sites. The particles were characterized by transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy,  potential, dynamic light scattering, and time-resolved anisotropy.The photophysical properties and photosensitizing capacity of the particles and their interaction with proteins was dependent on the nature of the attached molecules. While PEG attachment did not alter the photophysical behavior of NH 2 SiNP, the attachment of Fo diminished particle photoluminescence. Particles retained the capacity for 1 O 2 generation; however, efficient 1 O 2 quenching by the attached surface groups may be a drawback when using these particles as 1 O 2 photosensitizers. In addition, Fo attachment provided particles with the capacity to generate the superoxide anion radical (O 2 − ).The particles were able to bind tryptophan residues of bovine serum albumin (BSA) within quenching distances. NH 2 SiNP and PEG-NHSiNP ground state complexes with BSA showed binding constants of (3.1 ± 0.3)  10 4 and (1.3  0.4)  10 3 M -1 , respectively. The lower value observed for PEG-NHSiNP complexes indicates that surface PEGylation leads to a reduction in protein adsorption, which is required to prevent opsonization. An increase in particle luminescence upon BSA binding was attributed to the hydrophobic environment generated by the protein. NH 2 SiNP-BSA complexes were also capable of resonance energy transfer.

BSA-capped gold nanoclusters as potential theragnostic for skin diseases: Photoactivation, skin penetration, in vitro, and in vivo toxicity

“…The difference between the hydrodynamic diameter values obtained by DLS for BSA-capped GNC and BSA under the same conditions allows estimating the approximate size of the Au 25 GNC, namely 1.7 nm, as reported by other works [24,43]. On the other hand, anisotropy analysis also gives information about the size, as the time of rownian rotation of a fluorophore, θ, gives information on the hydrodynamic diameter D) by the Stokes-Einstein-Debye relation [44]. onsidering the shear viscosity of water at 300 K η= 1.00 mPa s), D ANS = 7.2 ± 1 nm was obtained for BSA-capped GNC in coincidence, within the experimental error, with DLS data.…”

Desarrollo de nanomateriales basados en silicio semiconductor

“…En general, suelen usarse reacciones de silanización en las cuales se obtienen silanos con grupos terminales hidrolizables [62] o de hidrosililación con alquenos terminales que posean funciones amina o carboxilo [60], [80]. Sobre estas nuevas superficies, pueden unirse diversas moléculas usando distintas interacciones [38], [81].…”

“…En bibliografía se encuentra que el polietilenglicol (PEG) puede actuar como un agente de cobertura útil para tales fines. Hay diversos métodos que usan PEG para cubrir Si nps, desde la formación de micelas con fosfolípidos unidos a PEG[81],[82], hasta la unión directa sobre la superficie de las Si nps vía enlaces Si-O-C[83]. Finalmente, en la figura 1.1 resumimos los procesos más comunes de síntesis química y de modificación superficial.…”

Desarrollo de nanopartículas de silicio como potenciales agentes luminiscentes y agentes terapéuticos contra el cáncer

“…Para el caso de las NPSi sin funcionalizar, el valor de la masa molar para cada partícula se calculó a partir del tamaño medio obtenido por TEM (D F = 1,6 ± 0,6 nm), asumiendo que las nanopartículas son esféricas y tomando de la bibliografía el dato de la densidad del silicio como 2330 kg/m 3 (Lide 2009 El peso molecular medio de un mol de NPSiNH 2 se estimó suponiendo que 62 átomos de Si de la superficie de las NPSi de tamaño de 1,6 nm se funcionalizan con propilamina y apoyándose en los datos obtenidos por FTIR, XPS, y de carga superficial que indican un grado significativo de funcionalización, se obtiene un valor de PM NPSiNH2 = 6606 g/mol, este valor y el dato experimental de concentración en mg/ml obtenido por pesada se utilizaron para calcular las concentraciones molares de las suspensiones de NPSiNH 2 .…”

“…Finalmente, sólo las partículas que contienen grupos folato unidos en su superficie, tienen la capacidad de producir radical anión superóxido, y este resultado tiene estrecha relación con la fotoquímica compleja que aporta el propio ácido fólico al unirse a la superficie de las Lillo et al 2015) y a su baja toxicidad intrínseca (Peng et al 2014). A pesar de las expectativas generadas en cuanto a sus posibles aplicaciones en el campo de la salud, se ha de tener en cuenta que las nanopartículas poseen una toxicidad intrínseca que debe de ser evaluada en ensayos in vitro antes de realizar el traslado a pruebas in vivo (Ruizendaal et al 2009).…”