Shape Dependency of Gold Nanoparticles Performance as Oligonucleotide Based Biosensors

Gullnanopartikler vokser raskt frem som et alternativ til tradisjonelle biosensorer og kan bli skreddersydd til spesifikke mål som antigen, proteiner og viralt RNA. De kan også syntetiseres i en rekke former og størrelser, som alle har sine egne optiske egenskaper. Formen og størrelsen på disse partiklene gir dem ulik sensitiviet og prestasjon til spesifikke formål, og for å kunne brukes som biosensorer må de funksjonaliseres gjennom prosesser ofte bestående av flere steg. Målet med denne oppgaven var å syntetisere, funksjonalisere og sammenligne prestasjonen av tre vanlige gullnanopartikler når brukt som biosensorer, og samtidig optimalisere hvert steg for å ende opp med en repeterbar prosess for hver av disse partiklene. De tre partikkelformene som ble syntetisert var runde, stavformede og kråkebolle-lignende, og de ble alle funksjonalisert med en enkelttrådet DNA-sekvens som var komplementær med en spesifikk sekvens i den første utgaven av SARS-CoV-2 virusets RNA. Innledningsvis ble tre ulike syntetiseringsmetoder testet ut for å oppnå de tre ulike partikkelformene, og alle disse metodene var synteser der et "nanopartikkel-frø" ble laget først for å så bygges på for å få større partikler eller ulike former. De ferdige nanopartiklene ble karakterisert med hensyn på størrelse, form, størrelsesforhold og zetapotensial. Syntesen av nanosfærer måtte optimaliseres for å produsere nanopartikler med lik størrelse hver gang, og de kråkebolleformede nanopartklene ble undersøkt for å finne ut hvor stabile de var og om syntesen kunne reproduseres. Gjennom disse undersøkelsene ble det funnet ut at disse nanopartiklene var mindre stabile enn de to andre og at syntesen var mindre repeterbar. Det ble observert morfologiske endringer over tid og partiklene var bare stabil i løsning i litt over ti minutter. Funksjonaliseringen ble gjort ulikt for hver type nanopartikkel. De enkleste å funksjonalisere var nanosfærene, som kunne bli funksjonalisert direkte med tiol-modifiserte oligonukleotider. Nanostavene ble først funksjonalisert med PEG-tiol, før det ble gjort et ligand-bytte for å oppnå MUA-funksjonaliserte nanostaver. Dette ligand-byttet krevde at det ble gjort endringer i prosessen, og både nanokråkebollene og nanostavene ble funksjonalisert med amin-modifiserte oligonukleotider gjennom en EDC/NHS kobling. PEG- og MUA-funksjonaliseringen ble verifisert basert på FTIR-analyser, endringer i zetapotensialer og endringer i dispergerbarhet i vann og etanol. På grunn av ma