Name: bio-inspired polydopamine surface modification of nanodiamonds and its reduction of silver nanoparticles
Uploaded: 2018-11-14T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles at JoVE.com

Denne forskning blev støttet af National Science Foundation (CCF 1814797) og University of Missouri forskning Board, materiale Research Center, og College af kunst og videnskab på Missouri University of Science and Technology

1. Forberedelse af reagenser
Forsigtig: Læs og forstå alle relevante materiale sikkerhedsdatablade (MSDS) før brug. Nogle af kemikalierne er giftige og flygtige. Følg Speciel håndtering procedurer og krav til lagerplads. Under den eksperimenterende procedure, skal du bruge personlige værnemidler som handsker, sikkerhedsbriller og en lab coat for at undgå potentielle farer.
<ol><li>Forberedelse af Tris-HCl buffer<ol>
<li>Opløses 30.29 g af Tris pulver i 100 mL deioniseret vand H2...

<ol>
	<li>Mochalin, V. N., Shenderova, O., Ho, D., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+properties+and+applications+of+nanodiamonds.">The properties and applications of nanodiamonds.</a> Nature Nanotechnology. 7 (1), 11-23 (2011).</li><li>Kucsko, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometre-scale+thermometry+in+a+living+cell.">Nanometre-scale thermometry in a living cell.</a> Nature. 500 (7460), 54-58 (2013).</li><li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin+of+the+Robust+Catalytic+Performance+of+Nanodiamond-Graphene-Supported+Pt+Nanoparticles+Used+in+the+Propane+Dehydrogenation+Reaction.">Origin of the Robust Catalytic Performance of Nanodiamond-Graphene-Supported Pt Nanoparticles Used in the Propane Dehydrogenation Reaction.</a> ACS Catalysis. 7 (5), 3349-3355 (2017).</li><li>Chang, B. -. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Fluorescent+Nanodiamonds+Protein-Functionalized+for+Cell+Labeling+and+Targeting.">Highly Fluorescent Nanodiamonds Protein-Functionalized for Cell Labeling and Targeting.</a> Advanced Functional Materials. 23 (46), 5737-5745 (2013).</li><li>Ho, D., Wang, C. H., Chow, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanodiamonds:+The+intersection+of+nanotechnology,+drug+development,+and+personalized+medicine.">Nanodiamonds: The intersection of nanotechnology, drug development, and personalized medicine.</a> Science Advances. 1 (7), 1500439 (2015).</li><li>Hsu, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directly+thiolated+modification+onto+the+surface+of+detonation+nanodiamonds.">Directly thiolated modification onto the surface of detonation nanodiamonds.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (10), 7198-7203 (2014).</li><li>Krueger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diamond+Nanoparticles:+Jewels+for+Chemistry+and+Physics.">Diamond Nanoparticles: Jewels for Chemistry and Physics.</a> Advanced Materials. 20 (12), 2445-2449 (2008).</li><li>Turcheniuk, K., Trecazzi, C., Deeleepojananan, C., Mochalin, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salt-assisted+ultrasonic+deaggregation+of+nanodiamond.">Salt-assisted ultrasonic deaggregation of nanodiamond.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (38), 25461-25468 (2016).</li><li>Akiel, R. D., Zhang, X., Abeywardana, C., Stepanov, V., Qin, P. Z., Takahashi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+Functional+DNA+Grafted+on+Nanodiamond+Surface+Using+Site-Directed+Spin+Labeling+and+Electron+Paramagnetic+Resonance+Spectroscopy.">Investigating Functional DNA Grafted on Nanodiamond Surface Using Site-Directed Spin Labeling and Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy.</a> Journal of Physical Chemistry B. 120 (17), 4003-4008 (2016).</li><li>Gaillard, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptide+nucleic+acid-nanodiamonds:+covalent+and+stable+conjugates+for+DNA+targeting.">Peptide nucleic acid-nanodiamonds: covalent and stable conjugates for DNA targeting.</a> RSC Advances. 4 (7), 3566-3572 (2014).</li><li>Zhang, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA-based+self-assembly+of+fluorescent+nanodiamonds.">DNA-based self-assembly of fluorescent nanodiamonds.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (31), 9776-9779 (2015).</li><li>Liu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+Nanodiamond-Gold+Hybrid+Particles+for+Multimodal+Optical+and+Electron+Microscopy+Cellular+Imaging.">Fluorescent Nanodiamond-Gold Hybrid Particles for Multimodal Optical and Electron Microscopy Cellular Imaging.</a> Nano Letters. 16 (10), 6236-6244 (2016).</li><li>Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mussel-inspired+surface+chemistry+for+multifunctional+coatings.">Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings.</a> Science. 318 (5849), 426-430 (2007).</li><li>Wang, C., Zhou, J., Wang, P., He, W., Duan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+Nanoparticle-DNA+Conjugates+Based+on+Mussel-Inspired+Polydopamine+Coating+for+Cell+Imaging+and+Tailored+Self-Assembly.">Robust Nanoparticle-DNA Conjugates Based on Mussel-Inspired Polydopamine Coating for Cell Imaging and Tailored Self-Assembly.</a> Bioconjugate Chemistry. 27 (3), 815-823 (2016).</li><li>Liu, R., Guo, Y., Odusote, G., Qu, F., Priestley, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Core-shell+Fe3O4+polydopamine+nanoparticles+serve+multipurpose+as+drug+carrier,+catalyst+support+and+carbon+adsorbent.">Core-shell Fe3O4 polydopamine nanoparticles serve multipurpose as drug carrier, catalyst support and carbon adsorbent.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 5 (18), 9167-9171 (2013).</li><li>Liu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopamine+as+a+Carbon+Source:+The+Controlled+Synthesis+of+Hollow+Carbon+Spheres+and+Yolk-Structured+Carbon+Nanocomposites.">Dopamine as a Carbon Source: The Controlled Synthesis of Hollow Carbon Spheres and Yolk-Structured Carbon Nanocomposites.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (30), 6799-6802 (2011).</li><li>Zeng, Y., Liu, W., Wang, Z., Singamaneni, S., Wang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+surface+modification+of+nanodiamonds+based+on+dopamine+polymerization.">Multifunctional surface modification of nanodiamonds based on dopamine polymerization.</a> Langmuir. 34 (13), 4036-4042 (2018).</li><li>Qin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopamine@Nanodiamond+as+novel+reinforcing+nanofillers+for+polyimide+with+enhanced+thermal,+mechanical+and+wear+resistance+performance.">Dopamine@Nanodiamond as novel reinforcing nanofillers for polyimide with enhanced thermal, mechanical and wear resistance performance.</a> RSC Advances. 8 (7), 3694-3704 (2018).</li><li>Barras, A., Lyskawa, J., Szunerits, S., Woisel, P., Boukherroub, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+functionalization+of+nanodiamond+particles+using+dopamine+derivatives.">Direct functionalization of nanodiamond particles using dopamine derivatives.</a> Langmuir. 27 (20), 12451-12557 (2011).</li><li>Khanal, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Multifunctional+"Clickable"+Diamond+Nanoparticles.">Toward Multifunctional "Clickable" Diamond Nanoparticles.</a> Langmuir. 31 (13), 3926-3933 (2015).</li><li>Rad, M. H., Zamanian, A., Hadavi, S. M. M., Khanlarkhani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Two-Stage+Kinetics+Model+for+Polydopamine+Layer+Growth.+A+Two-Stage+Kinetics+Model+for+Polydopamine+Layer+Growth.">A Two-Stage Kinetics Model for Polydopamine Layer Growth. A Two-Stage Kinetics Model for Polydopamine Layer Growth.</a> Macromolecular Chemistry and Physics. , 1700505 (2018).</li><li>Ball, V., Frari, D. D., Toniazzo, V., Ruch, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+polydopamine+film+deposition+as+a+function+of+pH+and+dopamine+concentration:+Insights+in+the+polydopamine+deposition+mechanism.">Kinetics of polydopamine film deposition as a function of pH and dopamine concentration: Insights in the polydopamine deposition mechanism.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 386 (1), 366-372 (2012).</li><li>Liu, Y., Ai, K., Lu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polydopamine+and+its+derivative+materials:+synthesis+and+promising+applications+in+energy,+environmental,+and+biomedical+fields.">Polydopamine and its derivative materials: synthesis and promising applications in energy, environmental, and biomedical fields.</a> Chemical Reviews. 114 (9), 5057-5115 (2014).</li><li>Hu, J., Wu, S., Cao, Q., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+core-shell+structured+alumina/Cu+microspheres+using+activation+by+silver+nanoparticles+deposited+on+polydopamine-coated+surfaces.">Synthesis of core-shell structured alumina/Cu microspheres using activation by silver nanoparticles deposited on polydopamine-coated surfaces.</a> RSC Advances. 6 (85), 81767-81773 (2016).</li><li>Orishchin, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Deposition+of+Uniform+Polydopamine+Coatings+on+Nanoparticle+Surfaces+with+Controllable+Thickness.">Rapid Deposition of Uniform Polydopamine Coatings on Nanoparticle Surfaces with Controllable Thickness.</a> Langmuir. 33, 6046-6053 (2017).</li><li>Gonza&#769;lez, A. L., Noguez, C., Bera&#769;nek, J., Barnard, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size,+Shape,+Stability,+and+Color+of+Plasmonic+Silver+Nanoparticles.">Size, Shape, Stability, and Color of Plasmonic Silver Nanoparticles.</a> Journal of Physical Chemistry C. 118 (17), 9128-9136 (2014).</li><li>Muthuchamy, N., Gopalan, A., Lee, K. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+facile+strategy+for+higher+loading+of+silver+nanoparticles+onto+silica+for+efficient+catalytic+reduction+of+4-nitrophenol.">A new facile strategy for higher loading of silver nanoparticles onto silica for efficient catalytic reduction of 4-nitrophenol.</a> RSC Advances. 5 (93), 76170-76181 (2015).</li><li>Bastus, N. G., Comenge, J., Puntes, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetically+Controlled+Seeded+Growth+Synthesis+of+Citrate-Stabilized+Gold+Nanoparticles+of+up+to+200+nm:+Size+Focusing+versus+Ostwald+Ripening.">Kinetically Controlled Seeded Growth Synthesis of Citrate-Stabilized Gold Nanoparticles of up to 200 nm: Size Focusing versus Ostwald Ripening.</a> Langmuir. 27 (17), 11098-11105 (2011).</li><li>Jana, J., Gauri, S. S., Ganguly, M., Dey, S., Pal, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanoparticle+anchored+carbon+dots+for+improved+sensing,+catalytic+and+intriguing+antimicrobial+activity.">Silver nanoparticle anchored carbon dots for improved sensing, catalytic and intriguing antimicrobial activity.</a> Dalton Transactions. 44 (47), 20692-20707 (2015).</li><li>Zamudio, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+anchoring+of+silver+nanoparticles+on+N-doped+carbon+nanotubes.">Efficient anchoring of silver nanoparticles on N-doped carbon nanotubes.</a> Small. 2 (3), 346-350 (2006).</li><li>Chen, K., Li, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modification+of+membranes+with+polydopamine+and+silver+nanoparticles+formed+in+situ+to+mitigate+biofouling.">Modification of membranes with polydopamine and silver nanoparticles formed in situ to mitigate biofouling.</a> U.S. Patent Application. , (2016).</li></ol>

Denne artikel indeholder en detaljeret protokol til den overflade functionalization af NDs med selvstændige polymeriseret DA belægning og reduktion af Ag [(NH3)2]+ til AgNPs på PDA lag (figur 3). Strategien er i stand til at producere forskellige tykkelser af PDA lag ved blot at ændre koncentrationen af DA. Størrelsen af AgNPs kan også styres ved at ændre den oprindelige koncentration af metal ion opklaring. TEM billedet i figur 1<...

Nanodiamonds (NDs), en roman kulstof-baseret materiale, har tiltrukket stor opmærksomhed i de seneste år til brug i forskellige programmer1,2. For eksempel, yde de høje overfladen områder af NDs fremragende katalysator støtte til metal nanopartikler (NPs) på grund af deres super-kemiske stabilitet og varmeledningsevne3. Derudover spiller NDs væsentlige roller i bio-imaging, bio-sensing og medicinafgivelse på grund af deres fremragende biokompatibilitet og nontoxicity4,5.
Du kan effektivt forlænge deres evner, er det værdifuldt at konjugat funktionelle arter på overflader af NDs, såsom proteiner, nukleinsyrer og nanopartikler6. Selv om en række funktionelle grupper (fx., hydroxyl, carboxyl, lacton, etc.) er skabt på overflader af NDs under deres rensning, konjugation udbytter af funktionelle grupper er stadig meget lav på grund af den lave tæthed af hver aktive kemiske gruppe7. Dette resulterer i ustabile NDs, som har tendens til at aggregat, begrænse yderligere program8.
I øjeblikket er de mest almindelige metoder til functionalize NDs, kovalente konjugation ved hjælp af kobber-gratis Klik kemi9, kovalente sammenkædning af peptid nukleinsyrer (PNA)10og selvsamlede DNA11. Non-kovalente indpakning af NDs er også blevet foreslået, herunder kulhydrat-modificerede BSA4og HSA12belægning. Fordi disse metoder er tidskrævende og ineffektiv, er det imidlertid oenskeligt, at en enkel og generelt anvendelig metode kan udvikles til at ændre overflader af NDs.
Dopamin (DA)13, kendt som en naturlig neurotransmitter i hjernen, var udbredt for vedhængende og functionalizing nanopartikler, såsom guld nanopartikler (AuNPs)14, Fe2O315og SiO216 . Selvstændig polymeriseret PDA lag berige amino og phenolforbindelser grupper, som kan udnyttes yderligere direkte reducere metal nanopartikler eller let immobilisere thiol/Amin-holdige biomolekyler på en vandig opløsning. Denne enkle tilgang blev for nylig anvendt til at functionalize NDs af Qin mfl. og vores laboratorium17,18, men DA derivater var ansat til at ændre NDs via Klik på kemi i tidligere undersøgelser19,20.
Her, beskriver vi en simpel PDA-baserede overflade ændring metode, der effektivt functionalizes NDs. Ved at variere koncentrationen af DA, kan vi kontrollere tykkelsen af et PDA lag fra nogle få nanometer til snese nanometer. Derudover er de metal nanopartikler direkte reduceret og stabiliseret på PDA overflade uden behov for yderligere reduktion af giftige stoffer. Størrelser af sølv nanopartikler afhænge af de oprindelige koncentrationer af Ag [(NH3)2]+. Denne metode giver mulighed for velkontrollerede aflejring af PDA på overflader af NDs og syntesen af ND konjugeret AgNPs, , som dramatisk udvider funktionaliteten af NDs fremragende nano-platforme af katalysator understøtter, bio-imaging, og Bio-sensorer.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:839px;" width="838">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nanodiamond</td>
			<td style="width:121px;">FND Biotech, Inc.</td>
			<td style="width:136px;">brFND-100</td>
			<td style="width:365px;">dispersed in water, and used without further purification</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dopamine hydrochloride</td>
			<td style="width:121px;">Sigma</td>
			<td style="width:136px;">H8502-25G</td>
			<td>prepare freshly</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Silver Nitrate</td>
			<td style="width:121px;">Fisher</td>
			<td style="width:136px;">S181-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ammonium Hydroxide</td>
			<td style="width:121px;">Fisher</td>
			<td style="width:136px;">A669S-500</td>
			<td>highly toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tris Hydrochloride</td>
			<td style="width:121px;">Fisher</td>
			<td style="width:136px;">BP153-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TEM grid carbon film</td>
			<td style="width:121px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:136px;">01843-F</td>
			<td>300 mesh copper</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

bio-inspired polydopamine surface modification of nanodiamonds and its reduction of silver nanoparticles

Overflade functionalization af nanodiamonds (NDs) er stadig udfordrende på grund af mangfoldigheden af funktionelle grupper på ND overflader. Her viser vi en enkel protokol for den multifunktionelle overflade ændring af NDs ved hjælp af mussel-inspirerede polydopamine (PDA) belægning. Derudover kunne den funktionelle lag af PDA på NDs tjene som reduktionsmiddel til at syntetisere og stabilisere metal nanopartikler. Dopamin (DA) kan selv polymerisere og spontant danner PDA lag på ND overflader hvis NDs og dopamin er simpelthen blandet sammen. Tykkelsen af et PDA lag styres ved at variere koncentrationen af DA. En typisk resultat viser, at en tykkelse af ~ 5 til ~ 15 nm af laget PDA kan nås ved at tilføje 50 til 100 µg/mL af DA 100 nm ND suspensioner. Derudover PDA-NDs anvendes som substrat til at reducere metalioner, som Ag [(NH3)2]+, at sølv nanopartikler (AgNPs). Størrelsen af AgNPs stole på de oprindelige koncentrationer af Ag [(NH3)2]+. Sammen med en stigning i koncentrationen af Ag [(NH3)2]+, antallet af NPs stigninger såvel som diameteren af de nationale parlamenter. I Resumé, denne undersøgelse ikke kun præsenterer en letkøbt metode til at ændre overflader af NDs med PDA, men viser også den forbedrede funktionalitet af NDs ved at forankre forskellige arter af interesse (såsom AgNPs) til avancerede programmer.

Dannelsen af PDA lag på ND overflader blev analyseret af TEM (figur 1). Forskellige tykkelser af PDA lag blev observeret som højere koncentrationer af DA førte til tykkere PDA lag. Derudover efter en indkapsling reaktion, farven på NDs løsning ændret fra farveløs til mørke, mens de højere indledende koncentrationen af DA var, jo mørkere løsning blev.
Figur 2 ...

Watch this Scientific Journal Video about Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles at JoVE.com

Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles

Bio-inspirerede Polydopamine overflade ændring af Nanodiamonds og dets begrænsning af sølv nanopartikler

En letkøbt protokol præsenteres for at functionalize overfladen af nanodiamonds med polydopamine.

Surface functionalization of nanodiamonds (NDs) is still challenging due to the diversity of functional groups on the ND surfaces. Here, we demonstrate a ...

Denne metode kan hjælpe med at besvare centrale spørgsmål om effektiv overfladefunktionalisering af nanodiamond, som har brede anvendelser inden for materialevidenskab og biomedicin. Denne metode kan anvendes til nanodiamanter. Det kan også anvendes til andre materialer, såsom metal nanopartikler, magnetiske nanopartikler, eller overflader, der har brug for en aktiv biopolymer belægning.I denne metode er nanodiamanter funtionalized med en belægning af polydopamin, en universel lim. Tykkelsen af PDA-laget er godt kontrolleret ved at variere koncentrationen af dopamin. Til at begynde, opløse 30,29 gram tris HCl pulver i 100 mikroliter af deioniseret vand.Opløsningen overføres til en 250 milliliter målekolbe. Kolben fyldes til linjen med deioniseret vand, og bland den for at opnå en en molar tris HCl buffer. Fra denne stamopløsning klargørs 20 milliliter 0,1 kindtandtri HCl-buffer ved serielle fortyndinger.Mens bufferen overvåges med en pH-måler, justeres pH-zonen til 8,5 ved hjælp af en molære saltsyre. Dernæst fortyndes 0,02 milliliter af en milligram per milliliter suspension af 100 nanometer monocrystallinske nanodiamanter til en milliliter med pH 8,5 tris buffer. Rør blandingen i 10 minutter for at opnå en 0,02 milligram pr. milliliter nanodiamant suspension.Derefter opløses 20 milligram dopaminhydrorid i to milliliter pH 8,5 tris buffer, ved vortexing i 30 sekunder for at opnå en buffered 10 milligram pr. milliliter dopaminhydrorchloridopløsning. Tilføj fem, 7,5, eller 10 mikroliter af friskforberedte dopamin opløsning til nanodiamond opløsning, afhængigt af om en endelig dopamin hydrochlorid koncentration på 50, 75, eller 100 milligram per milliliter ønskes. Efter justering af reaktionsvolumen, kraftigt rør blandingen ved 25 grader Celsius i 12 timer i mørke.Derefter overføres suspensionen af polydopaminbelagte nanodiamanter til et 1,5 millilitercentrifugerør, og centrifugeres ved 16.000 g i to timer. Fjern supernatanten og vask nanodiamanterne tre gange med en milliliter portioner deioniseret vand ved 16.000 g i en time hver gang. Derefter tilsættes 200 mikroliter deioniseret vand til de vaskede faste stoffer, og sonikere blandingen i 30 sekunder for at omlægge de polydopamin-belagte nanodiamanter.Serielt fortyndes 40 mikroliter af en suspension af polydopamin-belagte nanodiamanter to gange med deioniseret vand. Derefter opløses 100 milligram sølvnitrat i 10 milliliter deioniseret vand ved vortexing. I en røghætte tilsættes en molar vandig ammoniak til sølvnitratopløsningen, dråbevis, indtil der dannes en gul bundfældning, og opløsningen rystes regelmæssigt.Fortsæt med at tilsætte ammoniak, indtil bundfaldet forsvinder for at opnå en opløsning af diamin sølvhydroxid. Der tilsættes straks enten 4,3 eller 6,4 mikroliter af diaminsølvopløsningen til 40 mikroliter af den fortyndede nanodiamantspredning for en endelig koncentration på henholdsvis 0,4 eller 0,6 mg/milliliter. Derefter justeres lydstyrken til 100 mikroliter med deioniseret vand.Sonikere blandingen i 10 minutter. Derefter centrifugeres spredningen i 15 minutter ved 16.000 g for at fjerne frie sølvioner. Kassér supernatanten og vask de sølv nanopartikel-dekorerede polydopamin-belagte nanodiamanter ved at centrifugere dem tre gange i 100 mikroliter portioner af deioniseret vand ved 16,000 g i fem minutter hver gang.Tilsæt 100 mikroliter af deioniseret vand til sølv nanopartikel-dekoreret nanodiamanter og redisperse dem ved sonikering i 30 sekunder. Karakterisere nanodiamanter med UV-Vis spektroskopi scanning fra 250 til 550 nanometer. Dernæst deponere fem mikroliter af sølv nanopartikel-dekoreret nanodiamanter på plasma-renset kulstof-belagt kobber gitre, og lad dem sidde i tre minutter.Derefter væge væk overskydende opløsning med filterpapir. Vask hvert gitter tre gange ved at anvende en dråbe deioniseret vand, lade det sidde i 15 sekunder, og derefter fugtsprede det væk med filterpapir. Lad gitrene lufttørre, før du visualiserer prøverne med transmissionselektronmikroskopi.De ubestrøget nanodiamanter havde en tendens til at danne mikroklynger og aggregater, mens polydopaminbelagte nanodiamanter dannede gode dispersioner. Højere dopamin koncentrationer resulterede i dannelsen af tykkere polydopamin lag i nanodiamond overflader. Den ubestrøget nanodiamond spredning var klar og farveløs.Ved belægning af nanodiamanter med en fem nanometer tykt polydopamin lag, spredning syntes overskyet og brun. Dispersionsseendet blev gradvist mørkere med tykkere polydopaminbelægninger. Reduktionen af diamin sølv på nanodiamanter belagt med en 15 nanometer tykt polydopamin lag var mest vellykket, når diamin sølv hydroxid koncentration var 0,4 til 0,6 milligram per milliliter.De nanodiamanter, der blev dannet ved lavere koncentrationer, var for små til at blive undersøgt effektivt. De maksimale absorbansværdier indikerede, at nanopartiklerne fra opløsningerne på 0,4 til 0,6 mg pr. milliliter havde diametre på henholdsvis ca. 20 og 30 nanometer. TEM viste, at sølv nanopartikler genereret fra 0,4 milligram per milliliter diamin sølv løsning var omkring 24 nanometer bred, mens nanopartikler genereret fra 0,6 milligram per milliliter opløsning var omkring 28 nanometer bred.Antallet af nanopartikler på nanodiamantoverfladerne var også større ved den højere diamintalsølvkoncentration. Efter brug af denne procedure blev der dannet velsprændelige nanodiamanter med en kontrollerbar PDA-tykkelse. Denne teknik baner vejen for forskere til at udforske nanodiamond applikationer til katalysator, biosensorer, og nanocarriers.Uden at bruge yderligere reduktionsmiddel, kan PDA-assisteret materialisering proces fremkalde dannelsen af sølv nanopartikler på reduktion af metal prækursorer og immobilisere dem på PDA-belagt overflade. Desuden indeholder PDA-lagene åbne funktionelle grupper, som yderligere kan anvendes til at konjugere serielle og amin-modificerede biomolekyler.

Research

JoVE Journal

Chemistry

A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

En metode til at manipulere overfladespænding en Liquid Metal via Surface oxidation og reduktion

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

Mikrofluid tør-spinning og karakterisering af folier silke Fibroin fibre

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables ...

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

Syntese af Platinum-nikkel Nanowires og optimering for ilt reduktion ydeevne

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen ...

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Syntese og ydeevne beskrivelser af overgangen Metal enkelt Atom katalysator for elektrokemisk CO2 reduktion

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

Ligand-medieret Nukleering og vækst af Palladium Metal nanopartikler

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

Overflade egenskaber af syntetiserede Nanoporous kulstof og Silica matricer

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Syntese og karakterisering af Amphiphilic guld nanopartikler

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Fabrication of Thin Film Silver/Silver Chloride Electrodes with Finely Controlled Single Layer Silver Chloride

Fremstilling af tyndfilm Sølv/Sølvchloridelektroder med fint kontrolleret enkeltlags sølvchlorid

This paper aims to present a protocol to form smooth and well-controlled films of silver/silver chloride (Ag/AgCl) with designated coverage on top of thin ...