Name: bio-inspired polydopamine surface modification of nanodiamonds and its reduction of silver nanoparticles
Uploaded: 2018-11-14T13:00:00
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Questa ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation (CCF 1814797) e Università di Missouri Research Board, centro di ricerca di materiale e il College of Arts and Science presso Missouri University of Science and Technology

1. Preparazione dei reagenti
Attenzione: Leggere e comprendere tutte le schede di dati di sicurezza (MSDS) prima dell'uso. Alcuni dei prodotti chimici sono tossici e volatili. Si prega di seguire le procedure di gestione speciale e i requisiti di archiviazione. Durante la procedura sperimentale, utilizzare dispositivi di protezione individuale, quali guanti, occhiali di sicurezza e un camice da laboratorio per evitare potenziali pericoli.
<ol><li>Preparazione del tampone Tris-HCl<ol>
<li>Sci...

<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>

Questo articolo fornisce un protocollo dettagliato per la funzionalizzazione di superficie di NDs con self-polimerizzata DA rivestimento e la riduzione di Ag [(NH3)2]+ a AgNPs su strati di PDA (Figura 3). La strategia è in grado di produrre vari spessori degli strati di PDA semplicemente cambiando la concentrazione di DA. La dimensione della AgNPs può essere controllata anche alterando la concentrazione originale della soluzione dello ione del metallo. L'im...

Nanodiamanti (NDs), un nuovo materiale a base di carbonio, hanno attratto l'attenzione considerevole negli ultimi anni per l'uso in varie applicazioni1,2. Per esempio, le alte superfici di NDs forniscono supporto eccellente catalizzatore per nanoparticelle metalliche (NPs) a causa della loro stabilità Super-chimica e conducibilità termica3. Inoltre, NDs gioca un ruolo significativo nel bio-imaging, biosensori e consegna della droga a causa della loro eccezionale biocompatibilità e nontoxicity4,5.
Per estendere in modo efficiente le loro capacità, è prezioso per coniugare specie funzionale sulle superfici di NDs, come proteine, acidi nucleici e nanoparticelle6. Anche se una varietà di gruppi funzionali (ad es., ossidrile, carbossilico, lattone, ecc.) vengono creati sulle superfici del NDs durante la loro purificazione, i rendimenti di coniugazione di gruppi funzionali sono ancora molto bassi a causa della bassa densità di ciascuno gruppo chimico attivo7. Questo si traduce in NDs instabili, che tendono ad aggregare, limitando ulteriormente applicazione8.
Attualmente, i metodi più comuni utilizzati per funzionalizzare NDs, sono coniugazione covalente utilizzando clic esente da rame chimica9, covalente di peptidi acidi nucleici (PNA)10e auto-assemblati DNA11. È stato proposto anche l'avvolgimento non-covalente di NDs, compreso carboidrato-modificato BSA4e rivestimento12HSA. Tuttavia, poiché questi metodi sono molto tempo e inefficiente, è auspicabile che un metodo semplice e generalmente applicabile può essere sviluppato per modificare le superfici di NDs.
Dopamina (DA)13, noto come un neurotrasmettitore naturale nel cervello, è stato ampiamente utilizzato per aderire e funzionalizzazione di nanoparticelle, quali nanoparticelle d'oro (AuNPs)14, Fe2O315e SiO216 . Self-polimerizzate strati PDA arricchiscono gruppi amminici e fenolici, che possono essere ulteriormente utilizzati direttamente ridurre nanoparticelle metalliche o facilmente immobilizzare biomolecole contenenti tiolo/su una soluzione acquosa. Questo semplice approccio è stato recentemente applicato per funzionalizzare NDs da Qin et al. e il nostro laboratorio17,18, anche se DA derivati sono stati impiegati per modificare NDs tramite clic su chimica in precedenti studi19,20.
Qui, descriviamo un metodo semplice modificazione superficiale basato su PDA che efficientemente functionalizes NDs. Variando la concentrazione di DA, possiamo controllare lo spessore di uno strato di PDA da pochi nanometri a decine di nanometri. Inoltre, le nanoparticelle di metalli sono direttamente ridotto e stabilizzate sulla superficie PDA senza la necessità di agenti tossici ulteriore riduzione. Le dimensioni delle nanoparticelle d'argento dipendono le concentrazioni iniziali di Ag [(NH3)2]+. Questo metodo consente la deposizione di ben controllata di PDA sulle superfici del NDs e la sintesi di ND coniugato AgNPs, , che drammaticamente si estende la funzionalità del NDs come eccellente nano-piattaforme di catalizzatore supporta, bio-imaging, e bio-sensori.

<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

Funzionalizzazione superficiale di nanodiamanti (NDs) è comunque impegnativa a causa della diversità di gruppi funzionali sulle superfici ND. Qui, dimostriamo un protocollo semplice per la modifica di superficie multifunzionale di NDs tramite rivestimento cozza-ispirato polydopamine (PDA). Inoltre, il livello funzionale di PDA su NDs potrebbe servire come un agente riducente per sintetizzare e stabilizzare nanoparticelle metalliche. Dopamina (DA) può auto-polimerizzare e spontaneamente formare strati di PDA su superfici ND se il NDs e dopamina sono semplicemente mescolati insieme. Lo spessore di uno strato di PDA è controllato variando la concentrazione di DA. Un risultato tipico dimostra che uno spessore di 5 ~ a ~ 15 nm dello strato PDA è raggiungibile con l'aggiunta di 50 a 100 µ g/mL di DA alle sospensioni di ND 100 nm. Inoltre, il PDA-NDs sono usati come substrato per ridurre ioni metallici, come ad esempio Ag [(NH3)2]+, all'argento nanoparticelle (AgNPs). Le dimensioni dell'AgNPs si basano sulle concentrazioni iniziali di Ag [(NH3)2]+. Con un aumento della concentrazione di Ag [(NH3)2]+, aumenta il numero di NPs, così come i diametri di NPs. In sintesi, questo studio non solo presenta un metodo facile per modificare le superfici di NDs con PDA, ma dimostra anche la funzionalità avanzata di NDs ancorando varie specie di interesse (ad esempio AgNPs) per applicazioni avanzate.

La formazione di strati di PDA su superfici ND sono stati analizzati da TEM (Figura 1). Diversi spessori degli strati di PDA sono stati osservati come concentrazioni più elevate di DA portato a strati più spessi di PDA. Inoltre, dopo una reazione di incapsulamento, il colore della soluzione NDs cambiato da incolore a scuro, mentre il più alto la concentrazione iniziale di DA era, è diventato più scuro della soluzione.
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Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles

Modifica di bio-ispirati Polydopamine superficie di nanodiamanti e sua riduzione delle nanoparticelle d'argento

Un protocollo facile è presentato per funzionalizzare le superfici di nanodiamanti con polydopamine.

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

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave sull'efficace funzionalizzazione superficiale del nanodiamondo, che hanno ampie applicazioni nella scienza dei materiali e nella biomedicina. Questo metodo può essere utilizzato per i nanodiamanti. Può anche essere applicato per altri materiali, come nanoparticelle metalliche, nanoparticelle magnetiche o superfici che necessitano di un rivestimento attivo di biopolimeri.In questo metodo, i nanodiamanti sono funtionalizzati con un rivestimento di polidopamina, un adesivo universale. Lo spessore dello strato PDA è ben controllato variando la concentrazione di dopamina. Per iniziare, sciogliere 30,29 grammi di polvere di tris HCl in 100 microlitri di acqua deionizzata.Trasferire la soluzione in un matraccio volumetrico da 250 millilitri. Riempire il pallone alla linea con acqua deionizzata e mescolarlo per ottenere un buffer tris HCl molare. Da questa soluzione stock, preparare 20 millilitri di tampone 0,1 tris HCl molare mediante diluizione seriale.Durante il monitoraggio del tampone con un pH meter, regolare il pH a 8,5 utilizzando un acido cloridrico molare. Successivamente, diluire 0,02 millilitri di un milligrammo per sospensione millilitro di nanocristallini da 100 nanometri a un millilitro con il tampone di pH 8,5 tris. Mescolare la miscela per 10 minuti per ottenere una sospensione di nanodiamondo da 0,02 milligrammi per millilitro.Quindi, sciogliere 20 milligrammi di cloridrato di dopamina in due millilitri di pH 8,5 tris buffer, vortice per 30 secondi per ottenere una soluzione tamponata di 10 milligrammi per millilitro di cloridrato di dopamina. Aggiungere cinque, 7,5 o 10 microlitri della soluzione di dopamina appena preparata alla soluzione di nanodiamondo, a seconda che si desideri una concentrazione finale di cloridrato di dopamina di 50, 75 o 100 milligrammi per millilitro. Dopo aver regolato il volume di reazione, mescolare vigorosamente la miscela a 25 gradi Celsius per 12 ore al buio.Quindi, trasferire la sospensione di nanodiamanti rivestiti in polidopamina in un tubo di centrifuga da 1,5 millilitri e centrifugarla a 16.000 g per due ore. Rimuovere il supernatante e lavare i nanodiamanti tre volte con una porzione millilitro di acqua deionizzata a 16.000 g per un'ora ogni volta. Quindi aggiungere 200 microlitri di acqua deionizzata ai solidi lavati e sonicare la miscela per 30 secondi per ridisperare i nanodiamanti rivestiti di polidopamina.Diluire serialmente 40 microlitri di una sospensione di nanodiamanti rivestiti di polidopamina due volte con acqua deionizzata. Quindi, sciogliere 100 milligrammi di nitrato d'argento in 10 millilitri di acqua deionizzata con vortice. In una cappa aspirante, aggiungere un'ammoniaca acquosa molare alla soluzione di nitrato d'argento, dropwise, fino a mentre si forma un precipitato giallo, scuotendo periodicamente la soluzione.Continuare ad aggiungere ammoniaca fino a quando il precipitato scompare per ottenere una soluzione di idrossido d'argento diammina. Aggiungere immediatamente 4,3 o 6,4 microlitri della soluzione d'argento diammina a 40 microlitri della dispersione diluita di nanodiamanti, per una concentrazione finale rispettivamente di 0,4 o 0,6 milligrammi per millilitro. Successivamente, regolare il volume a 100 microlitri con acqua deionizzata.Sonicare la miscela per 10 minuti. Quindi, centrifugare la dispersione per 15 minuti a 16.000 g per rimuovere gli ioni d'argento liberi. Scartare il supernatante e lavare le nanodiamanti rivestite in polidopamina decorate con nanoparticelle d'argento centrifugandole tre volte in porzioni di 100 microliter di acqua deionizzata a 16.000 g per cinque minuti ogni volta.Aggiungere 100 microlitri di acqua deionizzata alle nanodiamanti decorate con nanoparticelle d'argento e ridisperirli per sonicazione per 30 secondi. Caratterizzare i nanodiamanti con scansione della spettroscopia UV-Vis da 250 a 550 nanometri. Successivamente, depositare cinque microlitri delle nanodiamanti decorate con nanoparticelle d'argento su griglie di rame rivestite di carbonio pulite al plasma, e lasciarle riposare per tre minuti.Quindi, assorbi la soluzione in eccesso con carta da filtro. Lavare ogni griglia tre volte applicando una goccia di acqua deionizzata, lasciandola riposare per 15 secondi e poi assorberla con carta da filtro. Lasciare asciugare le griglie all'aria prima di visualizzare i campioni con microscopia elettronica a trasmissione.I nanodiamanti non rivestiti tendevano a formare microcluster e aggregati, mentre i nanodiamanti rivestiti di polidopamina formavano buone dispersioni. Concentrazioni più elevate di dopamina hanno portato alla formazione di strati di polidopamina più spessi nelle superfici dei nanodiamanti. La dispersione di nanodiamanti non patinato era chiara e incolore.Dopo aver rivestito i nanodiamanti con uno strato di polidopamina spesso cinque nanometri, la dispersione è apparsa torbosa e marrone. L'aspetto di dispersione divenne progressivamente più scuro con rivestimenti in polidopamina più spessi. La riduzione dell'argento diammina su nanodiamanti rivestiti con uno strato di polidopamina spesso 15 nanometri ha avuto più successo quando la concentrazione di idrossido d'argento diammina era da 0,4 a 0,6 milligrammi per millilitro.I nanodiamanti formatisi a concentrazioni più basse erano troppo piccoli per essere studiati efficacemente. I valori massimi di assorbanza indicavano che le nanoparticelle formate dalle soluzioni da 0,4 a 0,6 milligrammi per millilitro avevano diametri rispettivamente di circa 20 e 30 nanometri. TEM ha dimostrato che le nanoparticelle d'argento generate dalla soluzione di argento diammina da 0,4 milligrammi per millilitro erano larghe circa 24 nanometri, mentre le nanoparticelle generate dalla soluzione di 0,6 milligrammi per millilitro erano larghe circa 28 nanometri.Il numero di nanoparticelle sulle superfici delle nanodiamanti era anche maggiore alla maggiore concentrazione di argento diammina. Dopo aver usato questa procedura, si sono formati nanodiamanti ben dispersi con uno spessore PDA controllabile. Questa tecnica apre la strada ai ricercatori per esplorare le applicazioni nanodiamanti per catalizzatori, biosensori e nanocarri.Senza utilizzare alcun agente riducente aggiuntivo, il processo di materializzazione assistito da PDA può indurre la formazione di nanoparticelle d'argento sulla riduzione dei precursori metallici e immobilizzarli sulla superficie rivestita di PDA. Inoltre, gli strati di PDA contengono gruppi funzionali aperti che possono essere ulteriormente utilizzati per coniugare biomolecole seriali e modificate con ammina.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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Ricerca

Chimica

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