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 investigación fue apoyada por la National Science Foundation (CCF 1814797) y la Universidad de Missouri investigación Board, centro de investigación de Material y la Facultad de Artes y Ciencias en la Universidad de Missouri de ciencia y tecnología

1. Preparación de los reactivos
PRECAUCIÓN: Por favor lea y entienda todas las hojas de datos de seguridad del material (MSDS) antes de su uso. Algunos de los productos químicos son tóxicos y volátiles. Por favor, siga los procedimientos especiales de manejo y almacenamiento requisitos de almacenamiento. Durante el procedimiento experimental, utilizar equipo de protección personal como guantes, gafas de seguridad y una bata de laboratorio para evitar los posibles peligros.
<ol><li>Prep...

<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 artículo proporciona un protocolo detallado para la funcionalización de superficies de NDs con auto polimerizado DA capa y la reducción de Ag [(NH3)2]+ a AgNPs sobre capas de PDA (figura 3). La estrategia es capaz de producir diferentes espesores de capas de PDA simplemente cambiando la concentración de DA. El tamaño de las AgNPs también puede controlarse mediante la alteración de la concentración original de solución del ion del metal. La image...

Nano-diamantes (NDs), un nuevo material basado en el carbón, han atraído una atención considerable en los últimos años para su uso en diversas aplicaciones1,2. Por ejemplo, las altas áreas superficiales de NDs apoyar excelente catalizador de nanopartículas metálicas (NPs) debido a su estabilidad química súper y conductividad térmica3. Además, NDs juegan un papel importante en la proyección de imagen de bio, bio-detección y administración de fármacos debido a su excelente biocompatibilidad y nontoxicity4,5.
Para eficientemente ampliar sus capacidades, es valiosa para conjugar especies funcionales en las superficies de NDs, como proteínas, ácidos nucleicos y nanopartículas6. Aunque una variedad de grupos funcionales (por ej., hidroxilo, carboxilo, lactona, etc.) se crean en las superficies de NDs durante su purificación, los rendimientos de la conjugación de los grupos funcionales son todavía muy bajos debido a la baja densidad de cada uno grupo químico activo7. Esto se traduce en NDs inestables, que tienden a agregado, limitar la aplicación8.
Actualmente, los métodos más comunes utilizados para funcionalizar NDs, son Conjugación covalente mediante el uso de química cobre-libre clic9, acoplamiento covalente de péptidos ácidos nucleicos (PNA)10y uno mismo-montado ADN11. También se ha propuesto la envoltura no covalentes de NDs, incluyendo hidratos de carbono modificados BSA4y la capa de12HSA. Sin embargo, porque estos métodos son lentos e ineficientes, es deseable que se puede desarrollar un método simple y de aplicación general para modificar las superficies de NDs.
Dopamina (DA)13, conocido como un neurotransmisor natural en el cerebro, era ampliamente utilizado para adherir y funcionales nanopartículas, nanopartículas de oro (AuNPs)14, Fe2O315y SiO216 . Capas de PDA Auto polimerizadas enriquecen los grupos aminos y fenólicos, que pueden ser utilizados además para reducir directamente nanopartículas metálicas o fácilmente inmovilizar biomoléculas tiol/amina-que contiene en solución acuosa. Este enfoque simple se aplicó recientemente para funcionalizar NDs por Qin et al. y nuestro laboratorio17,18, aunque DA derivados fueron empleados para modificar NDs vía química clic en anteriores estudios19,20.
Aquí, describimos un método simple modificación superficial basado en PDA que eficientemente functionalizes NDs. Variando la concentración de DA, podemos controlar el espesor de una capa de PDA de unos pocos nanómetros a decenas de nanómetros. Además, las nanopartículas metálicas son directamente reducidas y estabilizadas en la superficie de la PDA sin necesidad de agentes de reducción tóxicos adicionales. Los tamaños de las nanopartículas de plata dependen de las concentraciones iniciales de Ag [(NH3)2]+. Este método permite la deposición bien controlada de PDA en las superficies de la NDs y la síntesis de ND conjugado AgNPs, , que extiende notablemente la funcionalidad de NDs como excelentes nano-plataformas de catalizador, la bio-proyección de imagen, y 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

Funcionalización superficial de nano-diamantes (NDs) es todavía un reto debido a la diversidad de grupos funcionales en las superficies de ND. Aquí, demostramos un protocolo simple para la modificación de superficie multifuncional de NDs mediante el uso de capa de polydopamine inspirado en mejillón (PDA). Además, la capa funcional del PDA en NDs podría servir como un agente de reducción para sintetizar y estabilizar las nanopartículas metálicas. Dopamina (DA) puede uno mismo-polimerizarse y espontáneamente forman capas de PDA en superficies ND si el NDs y dopamina simplemente se mezclan. El espesor de una capa de PDA es controlado variando la concentración de DA. Un resultado típico muestra un espesor de ~ 5 ~-15 nm de la capa PDA se puede llegar mediante la adición de 50 a 100 μg/mL de DA a suspensiones de ND de 100 nm. Por otra parte, el PDA-NDs se utilizan como sustrato para reducir los iones metálicos, tales como Ag [(NH3)2]+, para las nanopartículas (AgNPs) de plata. Los tamaños de las AgNPs dependen de las concentraciones iniciales de Ag [(NH3)2]+. Junto con un aumento en la concentración de Ag [(NH3)2]+, el número de NPs aumenta, así como los diámetros de lo NPs. En Resumen, este estudio no sólo presenta un método fácil para modificar las superficies de NDs con PDA, sino que también demuestra la funcionalidad mejorada de NDs por anclaje de diversas especies de interés (como AgNPs) para aplicaciones avanzadas.

La formación de las capas del PDA en las superficies de la ND se analizaron por TEM (figura 1). Se observaron diferentes espesores de capas de PDA como concentraciones más altas de DA a capas más gruesas de la PDA. Además, después de una reacción de encapsulado, el color de la solución NDs cambia de incoloro a oscuras, mientras que la mayor fue la concentración inicial de DA, se convirtió en el más oscuro la solución.
<p class="jove_content" fo...

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

Modificación de superficie bio-inspirado de la Polydopamine de nano-diamantes y su reducción de nanopartículas de plata

Se presenta un protocolo fácil para funcionalizar las superficies de nano-diamantes 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 ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave sobre la funcionalización eficaz de la superficie del nanodiamante, que tienen amplias aplicaciones en la ciencia de los materiales y la biomedicina. Este método se puede utilizar para nanodiamantes. También se puede aplicar para otros materiales, como nanopartículas metálicas, nanopartículas magnéticas o superficies que necesitan un recubrimiento activo de biopolímero.En este método, los nanodiamantes se funcionalizan con un recubrimiento de polidopamina, un adhesivo universal. El espesor de la capa PDA está bien controlado por la variación de la concentración de dopamina. Para empezar, disolver 30,29 gramos de polvo HCl tris en 100 microlitros de agua desionizada.Transfiera la solución a un matraz volumétrico de 250 mililitros. Llene el matraz hasta la línea con agua desionizada y mezcle para obtener un tampón HCl de tris molares. A partir de esta solución de stock, prepare 20 mililitros de búfer HCl de 0,1 tris molares HCl por dilución en serie.Mientras monitorea el tampón con un medidor de pH, ajuste el pH a 8.5 usando un ácido clorhídrico molar. A continuación, diluir 0,02 mililitros de una suspensión de un miligramo por mililitro de nanodiamantes monocristalinos de 100 nanómetros a un mililitro con el tampón de pH de 8,5 tris. Revuelva la mezcla durante 10 minutos para obtener una suspensión de nanodiamante de 0,02 miligramos por mililitro.Luego, disolver 20 miligramos de clorhidrato de dopamina en dos mililitros de pH 8.5 tampón tris, por vórtex durante 30 segundos para obtener un buffered 10 miligramos por mililitro solución de clorhidrato de dopamina. Añadir cinco, 7.5, o 10 microlitros de la solución de dopamina recién preparada a la solución de nanodiamantes, dependiendo de si se desea una concentración final de clorhidrato de dopamina de 50, 75, o 100 miligramos por mililitro. Después de ajustar el volumen de reacción, revuelva vigorosamente la mezcla a 25 grados centígrados durante 12 horas en la oscuridad.Luego, transfiera la suspensión de nanodiamantes recubiertos de polidopamina a un tubo centrífugo de 1,5 mililitros, y centrifugarlo a 16.000 g durante dos horas. Retire el sobrenadante y lave los nanodiamantes tres veces con porciones de un mililitro de agua desionizada a 16.000 g durante una hora cada vez. A continuación, agregue 200 microlitros de agua desionizada a los sólidos lavados, y sonicar la mezcla durante 30 segundos para redisperse los nanodiamantes recubiertos de polidopamina.Diluir en serie 40 microlitros de una suspensión de nanodiamantes recubiertos de polidopamina dos veces con agua desionizada. Luego, disolver 100 miligramos de nitrato de plata en 10 mililitros de agua desionizada por vórtice. En una campana de humo, agregue un amoníaco acuoso molar a la solución de nitrato de plata, gota a gota, hasta que se forme un precipitado amarillo, agitando periódicamente la solución.Continuar añadiendo amoníaco hasta que el precipitado desaparezca para obtener una solución de hidróxido de plata de diamina. Añadir inmediatamente 4,3 o 6,4 microlitros de la solución de plata de diamina a 40 microlitros de la dispersión diluida de nanodiamantes, para una concentración final de 0,4 o 0,6 miligramos por mililitro respectivamente. Después de esto, ajuste el volumen a 100 microlitros con agua desionizada.Sonicar la mezcla durante 10 minutos. Luego, centrifugar la dispersión durante 15 minutos a 16.000 g para eliminar los iones de plata libres. Deseche el sobrenadante y lave los nanodiamantes recubiertos de polidopamina decorados con nanopartículas de plata centrifugando los centrifugando tres veces en porciones de 100 microlitros de agua desionizada a 16.000 g durante cinco minutos cada vez.Agregue 100 microlitros de agua desionizada a los nanodiamantes decorados con nanopartículas de plata y los redirúle por sonicación durante 30 segundos. Caracterice los nanodiamantes con el escaneo de espectroscopia UV-Vis de 250 a 550 nanómetros. A continuación, deposite cinco microlitros de los nanodiamantes decorados con nanopartículas de plata en rejillas de cobre recubiertas de carbono limpiadas por plasma, y déjelas reposar durante tres minutos.A continuación, eliminar el exceso de solución con papel de filtro. Lave cada rejilla tres veces aplicando una gota de agua desionizada, dejándola reposar durante 15 segundos y luego absorbiéndola con papel de filtro. Deje que las rejillas se sequen al aire antes de visualizar las muestras con microscopía electrónica de transmisión.Los nanodiamantes no recubiertos tendían a formar microcúmulos y agregados, mientras que los nanodiamantes recubiertos de polidopamina formaban buenas dispersiones. Concentraciones más altas de dopamina resultaron en la formación de capas de polidopamina más gruesas en las superficies de nanodiamantes. La dispersión de nanodiamantes sin recubrimiento era clara e incolora.Al recubrir los nanodiamantes con una capa de polidopamina de cinco nanómetros de espesor, la dispersión parecía turbia y marrón. La apariencia de dispersión se hizo progresivamente más oscura con recubrimientos de polidopamina más gruesos. La reducción de la plata de diamina en nanodiamantes recubiertos con una capa de polidopamina de 15 nanómetros de espesor fue más exitosa cuando la concentración de hidróxido de plata de diamina fue de 0,4 a 0,6 miligramos por mililitro.Los nanodiamantes formados a concentraciones más bajas eran demasiado pequeños para ser estudiados eficazmente. Los valores máximos de absorbancia indicaban que las nanopartículas se formaban a partir de las soluciones de 0,4 a 0,6 miligramos por mililitro tenían diámetros de aproximadamente 20 y 30 nanómetros respectivamente. TEM mostró que las nanopartículas de plata generadas a partir de la solución de plata de diamina de 0,4 miligramos por mililitro tenían unos 24 nanómetros de ancho, mientras que las nanopartículas generadas a partir de la solución de 0,6 miligramos por mililitro tenían unos 28 nanómetros de ancho.El número de nanopartículas en las superficies de nanodiamantes también fue mayor a la mayor concentración de plata de diamina. Después de usar este procedimiento, se formaron nanodiamantes bien dispersos con un espesor de PDA controlable. Esta técnica allana el camino para que los investigadores exploren aplicaciones de nanodiamantes para catalizadores, biosensores y nanoportadoras.Sin utilizar ningún agente reductor adicional, el proceso de materialización asistido por PDA puede inducir la formación de nanopartículas de plata tras la reducción de precursores metálicos e inmovilizarlas en la superficie recubierta de PDA. Además, las capas PDA contienen grupos funcionales abiertos que se pueden utilizar más adelante para conjugar biomoléculas seriales y modificadas por aminas.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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Investigación

Química

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