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

Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation (CCF 1814797) en de Universiteit van Missouri Research Board, materiaal Research Center, en de Hogeschool voor de kunsten en wetenschappen aan de Universiteit van Missouri van wetenschap en technologie

1. Bereiding van reagentia
Let op: Lees en begrijpen alle relevante veiligheidsinformatiebladen (MSDS) vóór gebruik. Sommige van de chemische stoffen zijn giftig en vluchtige. Gelieve te volgen speciale behandeling procedures en opslagvereisten. Tijdens de experimentele procedure, persoonlijke beschermende uitrusting, zoals handschoenen, veiligheidsbril en een laboratoriumjas te gebruiken om te voorkomen dat potentiële gevaren.
<ol><li>Voorbereiding van Tris-HCl buffer<ol>
<li>Los 30.29 g...

<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>

Dit artikel bevat een gedetailleerd protocol voor de oppervlakte functionalization voor NDs met zelf gepolymeriseerde DA coating en de vermindering van de Ag [(NH3)2]+ te AgNPs op PDA lagen (Figuur 3). De strategie is geschikt voor het produceren van verschillende diktes van PDA lagen door simpelweg het veranderen van de concentratie van de DA. De grootte van de AgNPs kan ook worden gecontroleerd door een wijziging van de oorspronkelijke concentratie van meta...

Nanodiamonds (NDs), een roman koolstof gebaseerde materiaal, hebben aanzienlijke aandacht getrokken in de afgelopen jaren voor gebruik in diverse toepassingen1,2. Bijvoorbeeld, bieden de hoge oppervlakten voor NDs een uitstekende katalysator ondersteuning voor metalen nanodeeltjes (NPs) vanwege hun super chemische stabiliteit en thermische geleidbaarheid3. NDs spelen voorts een belangrijke rol in de bio-imaging, bio-sensing en drug delivery vanwege hun uitstekende biocompatibiliteit en nontoxicity4,5.
Efficiënt hun om mogelijkheden te breiden, is het waardevol voor functionele soorten op de oppervlakken van NDs, zoals eiwitten, nucleïnezuren en nanodeeltjes6conjugaat. Hoewel een verscheidenheid van functionele groepen (bijv., hydroxyl carboxyl, lacton, enz.) worden gemaakt op de oppervlakken van NDs tijdens hun zuivering, de opbrengsten van de vervoeging van de functionele groepen zijn nog steeds zeer laag vanwege de lage dichtheid van elk actieve chemische groep7. Dit resulteert in unstable NDs, die de neiging om aggregaat, toepassing8verder te beperken.
Momenteel zijn de meest voorkomende methoden gebruikt om de functionalize van NDs, covalente conjugatie met behulp van koper-gratis Klik chemie9, covalente koppeling van peptide nucleic zuren (PNA)10, en zelfstandige geassembleerde DNA11. De niet-covalente inwikkeling van NDs heeft ook voorgesteld, met inbegrip van gemodificeerde koolhydraten BSA4en HSA12coating. Omdat deze methoden tijdrovend en inefficiënt zijn, is het echter wenselijk dat een eenvoudige en algemeen geldende methode kan worden ontwikkeld om het wijzigen van de oppervlakken van NDs.
Dopamine (DA)13, bekend als een natuurlijke neurotransmitter in de hersenen, werd gebruikt voor vasthouden en nanodeeltjes, zoals gouden nanodeeltjes (AuNPs)14, Fe2O315en SiO216 functionalizing . Zelf gepolymeriseerde PDA lagen verrijken amino en fenolische groepen, die verder kunnen worden gebruikt om metalen nanodeeltjes direct of gemakkelijk immobiliseren thiol/amine-houdende biomoleculen op een waterige oplossing. Deze eenvoudige aanpak werd onlangs door Qin et al.toegepast om de functionalize van NDs. en onze laboratorium17,18, hoewel DA derivaten werkten wijzigen NDs via Klik op chemie in eerdere studies19,20.
Hier beschrijven we een eenvoudige PDA gebaseerde oppervlakte wijziging methode die efficiënt functionalizes NDs. Door het variëren van de concentratie van DA, kunnen we controleren de dikte van een PDA-laag van een paar nanometer tot tientallen nanometer. Daarnaast zijn de metalen nanodeeltjes direct verminderd en gestabiliseerd op het oppervlak van de PDA zonder de behoefte aan extra vermindering van de toxische agentia. De grootte van de zilveren nanodeeltjes is afhankelijk van de oorspronkelijke concentraties van Ag [(NH3)2]+. Deze methode maakt het mogelijk de goed gecontroleerde depositie van PDA op de oppervlakken van NDs en de synthese van ND geconjugeerd AgNPs, , die de functionaliteit van NDs dramatisch uitbreidt als uitstekende nano-platformen van katalysator ondersteunt, bio-imaging, en Bio-sensoren.

<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

Oppervlakte functionalization van nanodiamonds (NDs) is nog steeds uitdagend als gevolg van de diversiteit van functionele groepen op de ND-oppervlakken. Hier tonen we een eenvoudig protocol voor de multifunctionele oppervlakte modificatie voor NDs met behulp van Mossel-geïnspireerde polydopamine (PDA) coating. Bovendien, kan de functionele laag van PDA op NDs dienen als een reducerende agent te synthetiseren en stabiliseren van metalen nanodeeltjes. Dopamine (DA) kan zelf polymeriseren en spontaan PDA lagen op ND oppervlakken te vormen indien de NDs en dopamine worden gewoon gemengd samen. De dikte van de laag van een PDA wordt gecontroleerd door het variëren van de concentratie van de DA. Een typisch resultaat toont aan dat een dikte van ~ 5 tot ~ 15 nm van de PDA-laag kan worden bereikt door het toevoegen van 50 tot 100 µg/mL DA aan 100 nm ND schorsingen. Bovendien, de PDA-NDs worden gebruikt als substraat om metaalionen, zoals Ag [(NH3)2]+, naar silver nanodeeltjes (AgNPs). De grootte van de AgNPs is afhankelijk van de oorspronkelijke concentraties van Ag [(NH3)2]+. Samen met een toename van de concentratie van Ag [(NH3)2]+, het aantal NPs neemt toe, evenals de diameters van de NPs. Kortom, deze studie niet alleen presenteert een facile methode voor het wijzigen van de oppervlakken van NDs met PDA, maar ook toont de verbeterde functionaliteit voor NDs door verankering van de verschillende soorten van belang (zoals AgNPs) voor geavanceerde toepassingen.

De vorming van PDA lagen op ND oppervlakken werden geanalyseerd door TEM (Figuur 1). Verschillende diktes van PDA lagen werden waargenomen als hogere concentraties van DA leidde tot dikker PDA lagen. Bovendien, nadat een encapsulating reactie, de kleur van de NDs-oplossing gewijzigd van kleurloos tot donker, terwijl de hoger de beginconcentratie van DA was, hoe donkerder de oplossing werd.
<strong c...

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-inspired Polydopamine oppervlak wijziging van Nanodiamonds en de vermindering van zilveren nanodeeltjes

Een facile protocol is bedoeld om te functionalize van de oppervlakken van de nanodiamonds met polydopamine.

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

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over effectieve oppervlaktefunctionalisatie van nanodiamond, die brede toepassingen hebben in materiaalkunde en biogeneeskunde. Deze methode kan worden gebruikt voor nanodiamanten. Het kan ook worden toegepast voor andere materialen, zoals metalen nanodeeltjes, magnetische nanodeeltjes, of oppervlakken die een actieve biopolymeer coating nodig hebben.In deze methode worden nanodiamanten gepregramiseerd met een coating van polydopamine, een universele lijm. De dikte van de PDA-laag wordt goed gecontroleerd door het variëren van de concentratie dopamine. Los om te beginnen 30,29 gram tris HCl-poeder op in 100 microliter gedeïsized water.Breng de oplossing over in een volumekolf van 250 milliliter. Vul de kolf aan de lijn met gedeïmiseerd water, en meng het om een een kies tris HCl buffer te verkrijgen. Bereid uit deze voorraadoplossing 20 milliliter 0,1 molaire tris HCl-buffer door seriële verdunning.Stel tijdens het bewaken van de buffer met een pH-meter de pH aan op 8,5 met één molair zoutzuur. Vervolgens verdun 0,02 milliliter van een 1 milligram per milliliter suspensie van 100 nanometer monokristallijne nanodiamanten tot één milliliter met de pH 8,5 tris buffer. Roer het mengsel gedurende 10 minuten tot een 0,02 milligram per milliliter nanodiamond suspensie te verkrijgen.Los vervolgens 20 milligram dopaminehydrochloride op in twee milliliter pH 8,5 tris buffer, door 30 seconden te vortexen om een gebufferde 10 milligram per milliliter dopamine hydrochloride-oplossing te verkrijgen. Voeg vijf, 7,5, of 10 microliter van de vers bereide dopamine oplossing aan de nanodiamond oplossing, afhankelijk van of een definitieve dopamine hydrochloride concentratie van 50, 75, of 100 milligram per milliliter gewenst is. Roer na het aanpassen van het reactievolume het mengsel gedurende 12 uur krachtig op 25 graden Celsius in het donker.Breng vervolgens de suspensie van met polydopamine bedekte nanodiamanten over op een 1,5 milliliter centrifugebuis en vercentrifugeer deze twee uur lang op 16.000 g. Verwijder de supernatant en was de nanodiamanten drie keer met een milliliter porties gedeïmiseerd water op 16.000 g gedurende een uur per keer. Voeg vervolgens 200 microliter gedeïoniseerd water toe aan de gewassen vaste stoffen en sonisch het mengsel gedurende 30 seconden om de met polydopamine gecoate nanodiamanden opnieuw te maken.Verdun 40 microliter van een suspensie van met polydopamine bedekte nanodiamanten twee maal met gedeïoniseerd water. Los vervolgens 100 milligram zilvernitraat op in 10 milliliter gedeïmiseerd water door vortexing. Voeg in een rookkap een molaire waterige ammoniak toe aan de zilvernitraatoplossing, dropwise, totdat zich een geel neerslag vormt, waarbij de oplossing periodiek wordt geschud.Doorgaan met het toevoegen van ammoniak totdat het neerslag verdwijnt om een oplossing van diamine zilverhydroxide te verkrijgen. Voeg onmiddellijk 4,3 of 6,4 microliter van de diaminezilveroplossing toe aan 40 microliter van de verdunde nanodiamondverspreiding, voor een uiteindelijke concentratie van respectievelijk 0,4 of 0,6 milligram per milliliter. Pas hierna het volume aan op 100 microliter met gedeïniseerd water.Sonicate het mengsel gedurende 10 minuten. Vercentrifugeer vervolgens de dispersie gedurende 15 minuten bij 16.000 g om vrije zilverionen te verwijderen. Gooi de supernatant weg en was de zilveren nanodeeltjes versierde met polydopamine bedekte nanodiamanten door ze drie keer te centrifugeren in 100 microliter porties gedeïoniseerd water op 16.000 g gedurende vijf minuten per keer.Voeg 100 microliters gedeïmiseerd water toe aan de zilveren nanodeeltjes versierde nanodiamanten en reder ze door sonicatie gedurende 30 seconden. Karakteriseer de nanodiamanten met UV-Vis spectroscopie scanning van 250 tot 550 nanometer. Vervolgens, deponeren vijf microliters van de zilveren nanodeeltjes versierde nanodiamanten op plasma gereinigde koolstof-gecoate koperen roosters, en laat ze zitten voor drie minuten.Vervolgens, wick weg overtollige oplossing met filterpapier. Was elk rooster drie keer door het toepassen van een druppel gedeïsized water, laat het zitten voor 15 seconden, en vervolgens af te wicking het weg met filterpapier. Laat de roosters drogen voordat u de monsters visualiseert met transmissieelektronenmicroscopie.De ongecoate nanodiamanten vormden meestal microclusters en aggregaten, terwijl met polydopamine gecoate nanodiamanten goede dispersies vormden. Hogere dopamine concentraties resulteerde in de vorming van dikkere polydopamine lagen in de nanodiamond oppervlakken. De ongecoate nanodiamond dispersie was duidelijk en kleurloos.Bij het coaten van de nanodiamanten met een vijf nanometer dikke polydopaminelaag, leek de dispersie troebel en bruin. De dispersie verschijning werd steeds donkerder met dikkere polydopamine coatings. De vermindering van diaminezilver op nanodiamanten bedekt met een 15 nanometer dikke polydopaminelaag was het meest succesvol toen de diaminezilverhydroxideconcentratie 0,4 tot 0,6 milligram per milliliter was.De nanodiamanten die bij lagere concentraties werden gevormd waren te klein om effectief te worden bestudeerd. De maximale absorptiewaarden gaven aan dat de nanodeeltjes gevormd uit de 0,4 tot 0,6 milligram per milliliter oplossingen diameters van ongeveer 20 en 30 nanometer respectievelijk had. TEM toonde aan dat de zilveren nanodeeltjes gegenereerd uit de 0,4 milligram per milliliter diamine zilveroplossing ongeveer 24 nanometer breed waren, terwijl de nanodeeltjes gegenereerd uit de 0,6 milligram per milliliteroplossing ongeveer 28 nanometer breed waren.Het aantal nanodeeltjes op de nanodiamond oppervlakken was ook groter bij de hogere diamine zilverconcentratie. Na het gebruik van deze procedure werden goed verspreide nanodiamanmen met een controleerbare PDA-dikte gevormd. Deze techniek maakt de weg vrij voor onderzoekers om nanodiamond toepassingen voor katalysator, biosensoren en nanocarriers te verkennen.Zonder gebruik te maken van extra reducerend middel, kan het PDA-ondersteunde materialisatieproces de vorming van zilveren nanodeeltjes veroorzaken bij het verminderen van metalen precursoren en ze op het met PDA bedekte oppervlak immobiliseren. Bovendien bevatten de PDA-lagen open functionele groepen die verder kunnen worden gebruikt om seriële en aminege gemodificeerde biomoleculen te vervoegen.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Een methode om oppervlaktespanning van een Liquid Metal Manipuleer via oxidatie en reductie

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

Microfluidic droog-spinnen en karakterisering van geregenereerde zijde Fibroin vezels

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

Synthese van Platinum-nikkel Nanowires en optimalisatie voor zuurstof vermindering van prestaties

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

Synthese and Characterizations van de prestaties van overgangsmetalen enkel atoom katalysator voor elektrochemische CO2 reductie

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-gemedieerde nucleatie en groei van Palladium metalen nanodeeltjes

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

Oppervlakte-eigenschappen van gesynthetiseerde nanoporeuze koolstof en siliciumdioxide Matrices

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

Synthese en karakterisering van amphiphilic goud nanodeeltjes

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

Fabricage van dunne film zilver / zilverchloride elektroden met fijn gecontroleerde enkele laag zilverchloride

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 ...