Tuning von Festkörperoberflächen durch selbstaggregierte Monoschichten

Die Zetapotenzialmessung hilft bei der Optimierung der Eigenschaften von technischen und biomedizinischen Oberflächen.

Beschichtungen mit organischen Silanen oder Thiolen mit funktionellen Endgruppen werden verwendet, um Oberflächeneigenschaften eines Materials einzustellen, ohne dabei die Materialdicke zu verändern. Zum Beispiel werden selbstaggregierte Monoschichten  (SAMs) von Alkanthiol auf Gold oft dazu verwendet, um Moleküle (DNA oder Proteine) zu immobilisieren und zu detektieren. Diese Moleküle werden kovalent an die SAM auf der Goldoberfläche gebunden und können nur schwer gelöst werden.

Um die Selektivität der SAM-Beschichtung zu verbessern, kann die Oberflächenladung durch Beimengen von Alkanthiolen mit verschiedenen funktionellen Endgruppen angepasst werden.

Goldbeschichtete Glasträger von 20 mm x 10 mm wurden mit unterschiedlichen Verhältnissen von C16 Alkanthiolen mit Säureendgruppen und C8 Einheiten mit Aminoendgruppen (siehe Abbildung) beschichtet. Säuredissoziation (führt zu negativen Ladungen) und Protonierung des Amines (bildet positive Ladungen) bestimmen die pH-Abhängigkeit der Oberflächenladung und damit den isoelektrischen Punkt (IEP) der SAM-beschichteten Goldoberfläche.
Die Abbildung zeigt die pH-Abhängigkeit des Zetapotenzials von Goldoberflächen, beschichtet mit SAM aus unterschiedlichen Verhältnissen von 16-Mercaptohexadekansäure and 8-Amino-1-oktanthiol.



Durch Anpassung der Oberflächenladung kann die Affinität der Biosensoroberfläche zu spezifischen Proteinen ​​oder anderen Biomolekülen verbessert werden.


Referenz
W.-C. Lin, S.-H. Lee, M. Karakachian et al, Phys Chem Chem Phys 11 (2009) 6199-6204

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