Name: bio-inspired polydopamine surface modification of nanodiamonds and its reduction of silver nanoparticles
Uploaded: 2018-11-14T13:00:00
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Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (CCF-1814797) und University of Missouri Research Board, Material Research Center, und der Hochschule der Künste und Wissenschaft am Missouri University of Science and Technology

1. Vorbereitung der Reagenzien
Achtung: Bitte lesen Sie und verstehen Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Gebrauch. Einige der Chemikalien sind giftig und volatil. Bitte folgen Sie besondere Behandlung Verfahren und Speicheranforderungen. Während der Versuchsdurchführung verwenden Sie persönlichen Schutzausrüstung wie Handschuhe, Schutzbrille und einen Laborkittel, um mögliche Gefahren zu vermeiden.
<ol><li>Vorbereitung der Tris-HCl-Puffer<ol>
<li>Lösen Sie 30,29...

<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. 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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>

Dieser Artikel enthält ein detailliertes Protokoll der Oberfläche Funktionalisierung von NDs mit Self polymerisierten DA Beschichtung und zur Verringerung der Ag [(NH3)2]+ , AgNPs auf PDA Schichten (Abbildung 3). Die Strategie ist in der Lage, verschiedene dicken von PDA-Schichten zu produzieren, indem Sie einfach die Konzentration der DA. Die Größe der AgNPs kann auch gesteuert werden, durch Veränderung der ursprünglichen Konzentration der Metallionen ...

Nano-Diamanten (NDs), ein Roman auf Kohlenstoff basierende Material, haben in den letzten Jahren für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen1,2großes Aufsehen. Beispielsweise unterstützen die hohe Flächen von NDs ausgezeichnete Katalysator für Metall-Nanopartikeln (NPs) wegen ihrer super-chemische Stabilität und thermische Leitfähigkeit3. Darüber hinaus spielen NDs bedeutende Rollen in Bio-Imaging, Bio-sensing und Drug-Delivery aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilität und Nontoxicity4,-5.
Um effizient ihre Fähigkeiten erweitern, ist es wertvoll, funktionelle Arten auf den Oberflächen von NDs, wie Proteinen, Nukleinsäuren und Nanopartikel6konjugieren. Obwohl eine Vielzahl von funktionellen Gruppen (zB., Hydroxyl, Carboxylgruppen, Lacton, etc.) entstehen auf den Oberflächen der NDs während ihrer Reinigung, Konjugation Erträge der funktionellen Gruppen sind immer noch sehr gering wegen der geringen Dichte der einzelnen aktive chemische Gruppe7. Dies führt zu instabilen NDs, die tendenziell Aggregat, Begrenzung weiter Anwendung8.
Die am häufigsten verwendeten Methoden zur NDs, funktionalisieren derzeit kovalente Konjugation mithilfe kupferfreie Klick Chemie9, kovalente Verknüpfung von Peptid-Nukleinsäuren (PNA)-10und selbst-zusammengebauten DNA-11. Die nicht-kovalente Verhüllung des NDs ist auch vorgeschlagen worden, darunter Kohlenhydrat-modifizierte BSA4und HSA12Beschichtung. Da diese Methoden zeitaufwändig und ineffizient sind, ist es jedoch wünschenswert, dass eine einfache und allgemeingültige Methode entwickelt werden kann, um die Oberflächen von NDs zu ändern.
Dopamin (DA)13, bekannt als natürlichen Neurotransmitter im Gehirn, war am meisten benutzt für die Einhaltung und Funktionalisierung von Nanopartikeln, wie gold-Nanopartikeln (AuNPs)14, Fe2O315und SiO216 . Selbst polymerisierte PDA Schichten bereichern Amino- und phenolische Gruppen, die weitere direkt metallische Nanopartikeln mindern oder Thiol/Amin-haltigen Biomoleküle in einer wässrigen Lösung leicht zu immobilisieren genutzt werden können. Dieser einfache Ansatz wurde vor kurzem angewandt, um NDs funktionalisieren von Qin Et Al. und unser Labor17,18, obwohl DA Derivate beschäftigt waren, NDs über klicken Sie auf Chemie in früheren Studien19,20ändern.
Hier beschreiben wir eine einfache PDA-basierte Oberflächenmodifizierung-Methode, die effizient NDs functionalizes. Durch die Variation der Konzentration von DA, können wir die Dicke der Schicht PDA von wenigen Nanometern bis zu zehn Nanometern steuern. Darüber hinaus sind die Metall-Nanopartikeln direkt reduziert und stabilisiert auf der PDA-Oberfläche ohne die Notwendigkeit für zusätzliche toxische Reduktionsmittel. Die Größen von silbernen-Nanopartikeln hängen die anfängliche Konzentrationen von Ag [(NH3)2]+. Diese Methode ermöglicht die kontrollierte Ablagerung von PDA auf den Oberflächen der NDs und die Synthese von ND konjugiert AgNPs, , die drastisch die Funktionalität des NDs erstreckt, wie ausgezeichnete Nano-Plattformen des Katalysators unterstützt, Bio-Imaging und 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

Oberfläche Funktionalisierung von Nano-Diamanten (NDs) ist immer noch schwierig aufgrund der Vielfalt an funktionellen Gruppen auf den ND-Oberflächen. Hier zeigen wir ein einfaches Protokoll für die multifunktionale Oberflächenmodifizierung von NDs mit Muschel-inspirierten Polydopamine (PDA) Beschichtung. Darüber hinaus könnte die Funktionsschicht PDA auf NDs dienen als Reduktionsmittel zu synthetisieren und Metall-Nanopartikeln zu stabilisieren. Dopamin (DA) kann selbst polymerisieren und spontan PDA Schichten auf ND Oberflächen bilden, wenn die NDs und Dopamin einfach miteinander vermischt sind. Die Dicke der Schicht PDA wird gesteuert durch die Variation der Konzentration der DA. Ein typisches Ergebnis zeigt, dass eine Dicke von ~ 5 bis ~ 15 nm der PDA Schicht erreicht werden kann, indem Sie 50 bis 100 µg/mL DA zu 100 nm ND Suspensionen. Darüber hinaus sind die PDA-NDs als Substrat verwendet, um Metall-Ionen, wie z. B. Ag zu reduzieren [(NH3)2]+, Silber-Nanopartikel (AgNPs). Die Größen der AgNPs verlassen sich auf die anfängliche Konzentrationen von Ag [(NH3)2]+. Zusammen mit einer Erhöhung der Konzentration der Ag [(NH3)2]+, die Anzahl der NPs erhöht sowie die Durchmesser der NPS. Zusammenfassend lässt sich sagen diese Studie nicht nur stellt eine einfache Methode zum Ändern der Oberflächen von NDs mit PDA, sondern zeigt auch die erweiterte Funktionalität des NDs durch Verankerung der verschiedenen Arten von Interesse (z. B. AgNPs) für anspruchsvolle Anwendungen.

Die Bildung von PDA-Schichten auf ND Oberflächen analysiert wurden durch TEM (Abbildung 1). Verschiedene dicken PDA Schichten wurden als höhere Konzentrationen von DA führte zu dickeren PDA Schichten beobachtet. Darüber hinaus nach eine Verkapselung Reaktion, die Farbe der NDs-Lösung von geändert farblos bis dunkel, während die höheren die Ausgangskonzentration des DA war, desto dunkler die Lösung wurde.
<p class="jove_content" fo:keep-together.w...

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

Bio-inspirierte Polydopamine Oberflächenmodifizierung von Nano-Diamanten und der Reduktion von Silber-Nanopartikeln

Eine einfache Protokoll wird präsentiert, um die Oberflächen von Nano-Diamanten mit Polydopamine zu funktionalisieren.

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

Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen zur effektiven Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamanten zu beantworten, die breite Anwendungen in der Materialwissenschaft und Biomedizin haben. Diese Methode kann für Nanodiamanten verwendet werden. Es kann auch für andere Materialien wie Metall-Nanopartikel, magnetische Nanopartikel oder Oberflächen, die eine aktive Biopolymerbeschichtung benötigen, angewendet werden.Bei dieser Methode werden Nanodiamanten mit einer Beschichtung aus Polydopamin, einem universellen Klebstoff, funtionalisiert. Die Dicke der PDA-Schicht wird gut durch Variation der Konzentration von Dopamin gesteuert. Zu Beginn 30,29 Gramm Tris HCl Pulver in 100 Mikroliter entionisiertem Wasser auflösen.Übertragen Sie die Lösung in einen 250 Milliliter Volumetkolben. Füllen Sie den Kolben bis zur Linie mit entionisiertem Wasser, und mischen Sie ihn, um einen ein molaren Tris HCl Puffer zu erhalten. Aus dieser Lagerlösung 20 Milliliter 0,1 Moltris HCl Puffer durch serielle Verdünnung vorbereiten.Stellen Sie bei der Überwachung des Puffers mit einem pH-Meter den pH-Wert mit einer Molaren-Salzsäure auf 8,5 ein. Als nächstes verdünnen Sie 0,02 Milliliter einer ein Milligramm pro Milliliter Suspension von 100 Nanometer monokristallinen Nanodiamanten auf einen Milliliter mit dem pH 8,5 Tris Puffer. Rühren Sie die Mischung für 10 Minuten, um eine 0,02 Milligramm pro Milliliter Nanodiamant Suspension zu erhalten.Dann lösen Sie 20 Milligramm Dopaminhydrochlorid in zwei Milliliter pH 8,5 Tris Puffer, durch Wirbeln für 30 Sekunden, um eine gepufferte 10 Milligramm pro Milliliter Dopaminhydrochlorid Lösung zu erhalten. Fügen Sie der Nanodiamant-Lösung fünf, 7,5 oder 10 Mikroliter der frisch zubereiteten Dopaminlösung hinzu, je nachdem, ob eine endgültige Dopaminhydrochloridkonzentration von 50, 75 oder 100 Milligramm pro Milliliter gewünscht wird. Nach der Einstellung des Reaktionsvolumens die Mischung bei 25 Grad Celsius 12 Stunden lang im Dunkeln kräftig rühren.Dann die Suspension von polydopaminbeschichteten Nanodiamanten auf ein 1,5-Milliliter-Zentrifugenrohr übertragen und zwei Stunden lang bei 16 000 g zentrifugieren. Entfernen Sie den Überstand und waschen Sie die Nanodiamanten dreimal mit einem Milliliter Portionen entionisiertem Wasser bei 16.000 g für jeweils eine Stunde. Dann 200 Mikroliter deionisiertes Wasser in die gewaschenen Feststoffe geben und die Mischung 30 Sekunden lang beschallen, um die polydopaminbeschichteten Nanodiamanten neu zu dispergieren.40 Mikroliter einer Suspension polydopaminbeschichteter Nanodiamanten zweimal mit entionisiertem Wasser zweimal verdünnen. Dann lösen Sie 100 Milligramm Silbernitrat in 10 Milliliter entionisiertem Wasser durch Wirbel. In einer Dunstabzugshaube ein molförmiges wässriges Ammoniak tropfenweise in die Silbernitratlösung geben, bis sich ein gelber Niederschlag bildet und die Lösung periodisch schüttelt.Setzen Sie das Hinzufügen von Ammoniak fort, bis der Niederschlag verschwindet, um eine Lösung von Diaminsilberhydroxid zu erhalten. Sofort 4,3 oder 6,4 Mikroliter der Diaminsilberlösung sofort auf 40 Mikroliter der verdünnten Nanodiamantdispersion für eine Endkonzentration von 0,4 bzw. 0,6 Milligramm pro Milliliter hinzufügen. Danach stellen Sie die Lautstärke auf 100 Mikroliter mit entionisiertem Wasser ein.Beschallen Sie die Mischung für 10 Minuten. Zentrifugieren Sie dann die Dispersion für 15 Minuten bei 16.000 g, um freie Silberionen zu entfernen. Entsorgen Sie den Überstand und waschen Sie die silbern nanopartikelbeschichteten polydopaminbeschichteten Nanodiamanten, indem Sie sie dreimal in 100 Mikroliter Portionen entionisiertem Wasser bei 16 000 g jeweils fünf Minuten zentrifugieren.100 Mikroliter entionisiertes Wasser zu den mit Silber verzierten Nanopartikeln hinzufügen und 30 Sekunden lang durch Beschallung wieder dispergieren. Charakterisieren Sie die Nanodiamanten mit UV-Vis-Spektroskopie-Scanning von 250 bis 550 Nanometer. Als nächstes legen Sie fünf Mikroliter der silbern nanopartikelverzierten Nanodiamanten auf plasmagereinigte kohlenstoffbeschichtete Kupfergitter ab und lassen sie drei Minuten sitzen.Dann ableiten überschüssige Lösung mit Filterpapier. Waschen Sie jedes Gitter dreimal, indem Sie einen Tropfen entionisiertes Wasser auftragen, es 15 Sekunden sitzen lassen und es dann mit Filterpapier ableiten. Lassen Sie die Gitter lufttrocknen, bevor Sie die Proben mit Transmissionselektronenmikroskopie visualisieren.Die unbeschichteten Nanodiamanten bildeten tendenziell Mikrocluster und Aggregate, während polydopaminbeschichtete Nanodiamanten gute Dispersionen bildeten. Höhere Dopaminkonzentrationen führten zur Bildung dickerer Polydopaminschichten in den Nanodiamant-Oberflächen. Die unbeschichtete Nanodiamantdispersion war klar und farblos.Beim Beschichten der Nanodiamanten mit einer fünf Nanometer dicken Polydopaminschicht erschien die Dispersion trüb und braun. Das Dispersionsbild wurde mit dickeren Polydopamin-Beschichtungen zunehmend dunkler. Die Reduktion von Diaminsilber auf Nanodiamanten, die mit einer 15 Nanometer dicken Polydopaminschicht beschichtet waren, war am erfolgreichsten, als die Diaminesilberhydroxidkonzentration 0,4 bis 0,6 Milligramm pro Milliliter betrug.Die nanodiamanten, die in niedrigeren Konzentrationen gebildet wurden, waren zu klein, um effektiv untersucht zu werden. Die maximalen Absorptionswerte zeigten, dass die Nanopartikel, die sich zwischen 0,4 und 0,6 Milligramm pro Milliliter-Lösung bildeten, Durchmesser von etwa 20 bzw. 30 Nanometern hatten. TEM zeigte, dass die Silber-Nanopartikel, die aus der 0,4 Milligramm pro Milliliter-Diaminsilberlösung erzeugt wurden, etwa 24 Nanometer breit waren, während die aus der 0,6 Milligramm pro Milliliter-Lösung erzeugten Nanopartikel etwa 28 Nanometer breit waren.Die Anzahl der Nanopartikel auf den Nanodiamant-Oberflächen war auch bei der höheren Diaminsilberkonzentration größer. Nach diesem Verfahren wurden gut dispergierte Nanodiamanten mit einer kontrollierbaren PDA-Dicke gebildet. Diese Technik ebnet Forschern den Weg, Nanodiamant-Anwendungen für Katalysatoren, Biosensoren und Nanoträger zu erforschen.Ohne zusätzliches Reduktionsmittel kann der PDA-unterstützte Materialisierungsprozess die Bildung von Silber-Nanopartikeln bei der Reduktion von Metallvorläufern induzieren und auf der PDA-beschichteten Oberfläche immobilisieren. Darüber hinaus enthalten die PDA-Schichten offene funktionelle Gruppen, die weiter zum Konjugieren von seriellen und aminmodifizierten Biomolekülen genutzt werden können.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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Eine Methode, die Oberflächenspannung eines Liquid Metal manipulieren via Oberfläche Oxidation und Reduktion

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

Forschung

Chemie

Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

Mikrofluidische trocken-Spinnen und Charakterisierung von regenerierten Seide Fibroin Fasern

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

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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

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Synthese und Performance Charakterisierungen von Übergangsmetall Einzelatom Katalysator für elektrochemische CO2 -Reduktion

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Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

Liganden-vermittelten Keimbildung und das Wachstum von Palladium Metall-Nanopartikeln

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Oberflächeneigenschaften von synthetisierten nanoporöse Carbon und Silica-Matrizen

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Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Synthese und Charakterisierung von amphiphilen Gold-Nanopartikeln

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

Herstellung von Dünnschichtsilber/Silberchloridelektroden mit fein kontrollierten einlagigen Silberchlorid

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 ...