Name: bio-inspired polydopamine surface modification of nanodiamonds and its reduction of silver nanoparticles
Uploaded: 2018-11-14T13:00:00
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Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation (CCF 1814797) e placa, centro de pesquisa de Material e a faculdade de artes e Ciências na Universidade de Missouri da ciência e tecnologia de investigação da Universidade de Missouri

1. Preparação dos reagentes
Atenção: Por favor leia e entenda todas as fichas de dados de segurança (MSDS) antes do uso. Alguns dos produtos químicos são tóxicos e voláteis. Por favor, siga os procedimentos do tratamento especial e os requisitos de armazenamento. Durante o procedimento experimental, use equipamento de protecção pessoal, como luvas, óculos e um jaleco para evitar perigos potenciais.
<ol><li>Preparação de tampão Tris-HCl<ol>
<li>Dissolver 30,29 g de pó de Tris ...

<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>

Este artigo fornece um protocolo detalhado para a superfície functionalization de NDs com auto polimerizada DA camada e a redução da Ag [(NH3)2]+ para AgNPs em camadas de PDA (Figura 3). A estratégia é capaz de produzir várias espessuras das camadas de PDA, simplesmente alterando a concentração de DA. O tamanho da AgNPs também pode ser controlado, alterando a concentração original da solução do íon do metal. A imagem TEM na ...

Nanodiamantes (NDs), um romance material à base de carbono, têm atraído a atenção considerável nos últimos anos para o uso em várias aplicações1,2. Por exemplo, as áreas de superfície elevadas de NDs apoio excelente catalisador de nanopartículas de metal (NPs) devido à sua estabilidade química super e condutividade térmica3. Além disso, NDs desempenhar papéis importantes em bio-imagem, bio-detecção e administração de medicamentos, devido a sua excelente biocompatibilidade e nontoxicity4,5.
Para estender com eficiência seus recursos, que é valioso para conjugar espécie funcional nas superfícies de NDs, tais como proteínas, ácidos nucleicos e nanopartículas6. Embora uma variedade de grupos funcionais (ex., hidroxila, carboxila, lactona, etc.) são criados nas superfícies de NDs durante sua purificação, os rendimentos de conjugação dos grupos funcionais ainda são muito baixos por causa da baixa densidade de cada um grupo químico ativo7. Isso resulta em NDs instáveis, que tendem a agregação, limitando ainda mais a aplicação8.
Atualmente, os métodos mais comuns utilizados para funcionalizar NDs, são conjugação covalente usando clique sem cobre química9, enlace covalente de peptídeo de ácidos nucleicos (PNA)10e auto montado DNA11. O envolvimento de não-covalente de NDs também foi proposto, incluindo o hidrato de carbono-modificado BSA4e revestimento de12HSA. No entanto, porque esses métodos são demorados e ineficiente, é desejável que um método simples e geralmente aplicável pode ser desenvolvido para modificar as superfícies do NDs.
Dopamina (DA)13, conhecida como um neurotransmissor natural no cérebro, foi amplamente utilizado para aderir e funcionalização de nanopartículas, como nanopartículas de ouro (AuNPs)14, Fe2O315e SiO216 . Camadas de PDA auto polimerizadas enriquecem grupos aminoácidos e fenólicos, que podem ser utilizados mais para reduzir diretamente nanopartículas de metal ou para imobilizar facilmente tiol/amina-contendo biomoléculas na solução aquosa. Esta abordagem simples foi recentemente aplicada para funcionalizar NDs por Qin et al. e o nosso laboratório17,18, embora derivados DA foram empregados para modificar NDs via química clique em anteriores estudos19,20.
Aqui, descrevemos um método de simples modificação da superfície baseado em PDA que eficientemente functionalizes NDs. Variando a concentração DA, podemos controlar a espessura de uma camada de PDA de alguns nanómetros a dezenas de nanômetros. Além disso, as nanopartículas de metal são diretamente reduzidas e estabilizadas na superfície sem a necessidade de agentes tóxicos de redução adicional de PDA. Os tamanhos de nanopartículas de prata dependem as concentrações iniciais de Ag [(NH3)2]+. Este método permite a deposição bem controlada de PDA nas superfícies de NDs e a síntese de ND conjugados AgNPs, , que dramaticamente estende a funcionalidade do NDs como excelentes nano-plataformas de catalisador suporta, bio-imagem, e bio-sensores.

<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

Functionalization superfície de nanodiamantes (NDs) é ainda um desafio devido à diversidade de grupos funcionais nas superfícies de ND. Aqui, demonstramos um protocolo simples para a modificação da superfície multifuncional de NDs usando revestimento de mexilhão-inspirado polydopamine (PDA). Além disso, a camada funcional do PDA no NDs poderia servir como um agente redutor para sintetizar e estabilizar as nanopartículas de metal. Dopamina (DA) pode polimerizar self e espontaneamente formar camadas de PDA em superfícies ND se o NDs e dopamina são simplesmente misturados. A espessura de uma camada de PDA é controlada pela variação da concentração de DA. Um resultado típico que mostra uma espessura de 5 ~ a ~ 15 nm da camada PDA pode ser alcançado pela adição de 50 a 100 µ g/mL para suspensões de ND 100 nm. Além disso, os PDA-NDs são usados como substrato para reduzir os íons metálicos, tais como Ag [(NH3)2]+, para (AgNPs) de nanopartículas de prata. Os tamanhos das AgNPs dependem as concentrações iniciais de Ag [(NH3)2]+. Juntamente com um aumento na concentração de Ag [(NH3)2]+, aumenta o número de NPs, bem como os diâmetros das NPs. Em resumo, este estudo não só apresenta um método fácil para modificar as superfícies de NDs com PDA, mas também demonstra a funcionalidade aprimorada de NDs escorando-se várias espécies de interesse (como AgNPs) para aplicações avançadas.

A formação de camadas de PDA em superfícies ND foram analisados pela TEM (Figura 1). Observaram-se diferentes espessuras das camadas de PDA como concentrações mais altas DA levou a camadas mais espessas de PDA. Além disso, depois de uma reação de encapsulamento, a cor da solução NDs mudou de incolor ao mais escuro, enquanto o maior a concentração inicial DA era, se tornou a solução mais escura.
<p class="jove_content" fo:keep-together.within...

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

Modificação de superfície de Polydopamine bio-inspirada de nanodiamantes e sua redução de nanopartículas de prata

Um protocolo facile é apresentado para funcionalizar as superfícies de nanodiamantes com polydopamine.

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

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre a efetiva funcionalização superficial do nanodiamanhã, que têm amplas aplicações em ciência material e biomedicina. Este método pode ser usado para nanodiamantes. Também pode ser aplicado para outros materiais, como nanopartículas metálicas, nanopartículas magnéticas ou superfícies que precisam de um revestimento biopolímero ativo.Neste método, os nanodiamantes são funtionalizados com um revestimento de polidopamina, um adesivo universal. A espessura da camada PDA é bem controlada variando a concentração de dopamina. Para começar, dissolva 30,29 gramas de pó tris HCl em 100 microliters de água deionizada.Transfira a solução para um frasco volumoso de 250 mililitros. Encha o frasco até a linha com água deionizada e misture-o para obter um amortecedor de um molar tris HCl. A partir desta solução de estoque, prepare 20 mililitros de 0,1 amortecedor molar tris HCl por diluição serial.Enquanto monitora o tampão com um medidor de pH, ajuste o pH para 8,5 usando um ácido clorídrico molar. Em seguida, diluir 0,02 mililitros de uma suspensão de um miligrama por mililitro de 100 nanômetros de nanodiamantes de monocristalinos para um mililitro com o tampão pH 8,5 tris. Mexa a mistura por 10 minutos para obter uma suspensão de 0,02 miligramas por mililitro nanodiamanho.Em seguida, dissolva 20 miligramas de cloridrato de dopamina em dois mililitros de tampão pH 8,5 tris, por vórtice por 30 segundos para obter uma solução de cloridrato de dopamina de 10 mililitros tampão. Adicione cinco, 7,5 ou 10 microlitrais da solução de dopamina recém-preparada à solução de nanodiamond, dependendo se uma concentração final de cloridrato de dopamina de 50, 75 ou 100 miligramas por mililitro é desejada. Depois de ajustar o volume de reação, mexa vigorosamente a mistura a 25 graus Celsius por 12 horas no escuro.Em seguida, transfira a suspensão de nanodiamantes revestidos de polidopamina para um tubo de centrífuga de 1,5 mililitro, e centrífuga-o a 16.000 g por duas horas. Remova o supernatante e lave os nanodiamantes três vezes com uma porção mililitro de água deionizada a 16.000 g por uma hora cada vez. Em seguida, adicione 200 microliters de água deionizada aos sólidos lavados, e sonicize a mistura por 30 segundos para redisperse os nanodiamantes revestidos de polidopamina.Diluir em série 40 microliters de uma suspensão de nanodiamantes revestidos de polidopamina duas vezes com água deionizada. Em seguida, dissolva 100 miligramas de nitrato de prata em 10 mililitros de água deionizada por vórtice. Em um capô de fumaça, adicione uma amônia aquosa molar à solução de nitrato de prata, dropwise, até que um precipitado amarelo se forme, agitando periodicamente a solução.Continue adicionando amônia até que o precipitado desapareça para obter uma solução de hidróxido de prata diamina. Adicione imediatamente 4,3 ou 6,4 microliters da solução de prata diamina a 40 microliters da dispersão diluída de nanodiamanhã, para uma concentração final de 0,4 ou 0,6 miligramas por mililitro, respectivamente. Depois disso, ajuste o volume para 100 microliters com água deionizada.Sonicar a mistura por 10 minutos. Em seguida, centrifufique a dispersão por 15 minutos a 16.000 g para remover íons de prata livres. Descarte o supernascer e lave os nanodiamantes revestidos de polidopamina de prata, centrifugando-os três vezes em 100 porções de microliter de água desionizada a 16.000 g por cinco minutos cada vez.Adicione 100 microliters de água deionizada aos nanodiamantes decorados com nanopartículas de prata e redisperse-os por sônica por 30 segundos. Caracterize os nanodiamantes com espectroscopia UV-Vis de 250 a 550 nanômetros. Em seguida, deposite cinco microliters dos nanodiamantes decorados com nanopartículas de prata em grades de cobre revestidas de carbono limpas com plasma, e deixe-os sentar por três minutos.Em seguida, afaste a solução em excesso com papel filtro. Lave cada grade três vezes aplicando uma gota de água deionizada, deixando-a sentada por 15 segundos e, em seguida, afastando-a com papel filtro. Deixe as redes secarem o ar antes de visualizar as amostras com microscopia eletrônica de transmissão.Os nanodiamantes não revestidos tendiam a formar microclusters e agregados, enquanto os nanodiamantes revestidos de polidopamina formavam boas dispersões. Concentrações mais elevadas de dopamina resultaram na formação de camadas mais espessas de polidopamina nas superfícies de nanodiamanas. A dispersão de nanodiamanhões não revestidas era clara e incolor.Ao revestir os nanodiamantes com uma camada de polidopamina de cinco nanômetros de espessura, a dispersão parecia nublada e marrom. A aparência de dispersão tornou-se progressivamente mais escura com revestimentos de polidopamina mais espessos. A redução da prata diamina em nanodiamantes revestidos com uma camada de polidopamina de 15 nanômetros de espessura foi mais bem sucedida quando a concentração de hidróxido de prata diamina foi de 0,4 a 0,6 miligramas por mililitro.Os nanodiamantes formados em concentrações mais baixas eram muito pequenos para serem estudados efetivamente. Os valores máximos de absorção indicaram que as nanopartículas formadas a partir das soluções de 0,4 a 0,6 miligramas por mililitro tinham diâmetros de aproximadamente 20 e 30 nanômetros, respectivamente. A TEM mostrou que as nanopartículas de prata geradas a partir da solução prata de diamina de 0,4 mililiter por mililitro tinham cerca de 24 nanômetros de largura, enquanto as nanopartículas geradas a partir da solução de 0,6 miligrama por mililitro tinham cerca de 28 nanômetros de largura.O número de nanopartículas nas superfícies de nanodiamanheiro também foi maior na maior concentração de prata diamina. Após o uso deste procedimento, nanodiamantes bem dispersos com espessura PDA controlável foram formados. Essa técnica abre caminho para os pesquisadores explorarem aplicações de nanodiamantes para catalisadores, biosensores e nanocarriers.Sem o uso de qualquer agente redutor adicional, o processo de materialização assistida pelo PDA pode induzir a formação de nanopartículas de prata após a redução de precursores metálicos e imobilizá-las na superfície revestida de PDA. Além disso, as camadas de PDA contêm grupos funcionais abertos que podem ser ainda mais utilizados para conjugar biomoléculas seriais e modificadas por amina.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Química

Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

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

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

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Fabricação de eletrodos de cloreto de prata/prata de filme fino com cloreto de prata de camada única finamente controlado

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 ...