Application of multilayer coatings based on gold nanoparticles and polymers for the electrophoretic separation of biologically active compounds

Abstract

В работе предложено объединить свойства наночастиц золота и бычьего сывороточного альбумина (БСА) при формировании физически-адсорбированных многослойных хиральных покрытий стенок кварцевого капилляра с использованием поли(диаллилдиметиламмоний хлорида) (ПДАДМАХ) и поли-L-лизина (ПЛЛ) в качестве связующих слоев. Объединение свойств данных модификаторов перспективно при создании хиральных стационарных фаз для обеспечения высокой энантиоселективности за счет развитой поверхности покрытий и увеличения концентрации хирального селектора на стенках капилляра. Предложены два подхода к формированию таких покрытий. Первый – нанесение альбумин-модифицированных наночастиц золота на поверхность капилляра, покрытого ПДАДМАХ. Второй – послойное нанесение модификаторов с формированием трех- и пятислойных покрытий. Показано, что второй подход обеспечивает формирование более плотных покрытий с развитой поверхностью и большим количеством хирального селектора на стенках капилляра. С использованием модифицированных капилляров достигнуто разделение энантиомеров пропранолола и триптофана без введения БСА в фоновый электролит. Замена ПДАДМАХ на оптически активный ПЛЛ в пятислойных покрытиях позволила увеличить разрешение аналитов и снизить пределы обнаружения в 10 раз. Результаты подтверждают перспективность совместного использования наночастиц золота и хиральных модификаторов при создании полислойных покрытий в капиллярном электрофорезе.

In this work, we proposed to combine the properties of gold nanoparticles and bovine serum albumin (BSA) to develop physically adsorbed multilayer chiral coatings on the fused-silica capillary walls using poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC) and poly-L-lysine (PLL) as binding layers. Combining the properties of these modifiers is promising in creating chiral stationary phases in order to ensure high enantioselectivity due to the developed coating surface and increased chiral selector concentration on the capillary walls. Two approaches to the formation of such coatings are proposed. The first is the deposition of albumin-modified gold nanoparticles on the surface of a capillary coated by PDADMAC. The second is the layer-by-layer deposition of modifiers with the formation of three- and five-layer coatings. It is shown that the second approach provides the formation of denser coatings with a developed surface and enlarged amount of a chiral selector on the capillary walls. The application of the modified capillaries provided the separation of propranolol and tryptophan enantiomers without the introduction of albumin into the background electrolyte. The replacement of PDADMAC by optically active PLL in five-layer coatings made resulted in an increase in the resolution of analytes and a 10-fold reduction in detection limits. The results confirm the potential of joint use of gold nanoparticles and chiral modifiers for the formation of multilayer coatings in capillary electrophoresis.