Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...

tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013
Chapitre 2 : Caractérisation des nanoparticules
2.1 Morphologie et taille des nanoparticules synthétisées
La synthèse par voie sol-gel utilisée permet d’obtenir des particules sphériques. Une série de
nanoparticules de silice fluorescentes avec différentes tailles (de 10 à 200 nm) a été préparée
en modifiant le procédé décrit par Stöber. Pour des particules de diamètre supérieur à 30 nm,
le tétraéthoxysilane a été hydrolysé dans une solution d’ammoniaque dans l’éthanol, puis la
solution APTES-FITC – obtenue par condensation de l’aminopropyltriéthoxysilane avec la
fluorescéine isothiocyanate (Nyffeneger 1993) – a été ajoutée avant la formation des
colloïdes. Les particules de diamètre plus petit ont été obtenues en utilisant une solution
aqueuse de lysine comme catalyseur basique au lieu de l’ammoniaque (Thomassen 2010).
En effet, le procédé décrit par Stöber ne permet pas d’obtenir facilement des particules
monodisperses de moins de 30 nm de diamètre. Ceci est dû au manque de contrôle de l’étape
de nucléation dans ce procédé. Pour obtenir des particules dans cette gamme de taille, la
synthèse se fait par émulsion de TEOS dans une solution aqueuse d’acides aminés : L-lysine
ou L-arginine (Hartlen 2008, Yokoi 2009, Fouilloux 2010 et 2012). Une suspension de
colloïdes d’environ 5-6 nm de diamètre est très vite obtenue. La monodispersité de cette
suspension est due à l’augmentation lente de la saturation de la solution en précurseur de
silice, puisque le TEOS est initialement situé dans une couche organique, jusqu’à atteindre
une valeur critique qui induit la nucléation de particules en nombre suffisant pour absorber
tous les monomères produits. Après 12 heures de chauffage à 60°C, l’émulsion devient une
dispersion homogène et les particules formées peuvent croître. De plus, les acides aminés
peuvent s’adsorber à la surface des particules de silice en formation et favoriser ainsi le
contrôle de leur taille finale. En variant les concentrations en réactifs et la température, la
taille des particules obtenues peut être ajustée pour obtenir une suspension monodisperse de
particules de diamètre inférieur à 30 nm.
Pour l’ensemble de ces particules (synthétisées par voie Stöber ou lysine), la fluorescéine est
présente à la fois en surface et dans le cœur des particules (Figure 2.1) (Imhof 1999). Dans la
suite de ce manuscrit, ces particules seront appelées "pleines", par comparaison avec les
particules modifiées avec un second organosilane, décrites ci-après, et notées Si±x où x
représente le diamètre moyen observé en DLS et ± le signe du potentiel zêta.
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