Name: Modification de la Surface de Polydopamine bio-inspirée des Nanodiamonds et sa réduction de nanoparticules d’argent (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 58 s
Description: Découvrez la fonctionnalisation de nanodiamants par polydopamine pour la science des matériaux et la biomédecine. Cette méthode contrôle précisément l'épaisseur de la couche PDA et ouvre des applications pour catalyseurs et biosenseurs.

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Cette recherche a été financée par la National Science Foundation (CCF 1814797) et l’Université du Missouri-Columbia Research Board, matériel Research Center et le College of Arts et Science au Missouri University of Science and Technology

1. Préparation des réactifs
ATTENTION : Veuillez lire et comprendre toutes les fiches signalétiques (FS) avant utilisation. Certains produits chimiques sont toxiques et volatils. Veuillez suivre les besoins de stockage et procèdes de manutention. Au cours de la procédure expérimentale, utiliser des équipements de protection individuelle, tels que des gants, des lunettes de sécurité et d’une blouse de laboratoire pour éviter les dangers potentiels.
<ol><li>Préparation de tampon Tris-HCl<ol>
<li>Dissoudre 30,29 g de poudre de Tris dans 100 mL de désionisée H2O, veiller à ce que la poudre se dissout complètement et puis transvaser la solution dans un flacon 250 mL-volumétrique.</li>
		<li>Ajouter désionisée H2O à l’échelle de 250 mL dans la fiole jaugée à donner de 1,0 M de tampon Tris.</li>
		<li>Diluer le tampon Tris de 1,0 M 100 fois pour donner un tampon Tris 0,01 M et ajuster le pH de 8,5 à l’aide de la solution étalon de 1,0 M HCl.</li>
		<li>Utiliser un pH-mètre pour calibrer la valeur pH du tampon Tris-HCl de M 0,01.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation de suspensions de ND<ol>
<li>Diluer 100 nm de suspensions monocristallin ND (1,0 mg/mL) 50 fois avec le tampon Tris-HCl de M 0,01 à 0,02 mg/mL de suspensions de ND de donner.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation de la solution de la dopamine<ol>
<li>Dissoudre 20 mg de chlorhydrate de dopamine dans 2,0 mL de 0,01 tampon Tris-HCl de M donner 10 mg/mL solution de DA. Remarque : La solution DA doit être fraîchement préparée et utilisée moins de 15 min.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation de la solution de OH Ag [(NH3)2]<ol>
<li>Dissoudre 100 mg de AgNO3 solides dans 10 mL de désionisée H2O de donner 10 mg/mL solution3 AgNO.</li>
		<li>Ajouter 1,0 M d’hydroxyde d’ammonium (NH3· H2O) goutte à goutte de la solution de3 AgNO jusqu’au jaune précipiter les formes, puis continuer à ajouter le NH3· Solution jusqu'à ce que disparaisse la précipitation de H2O. Remarque : Vérifiez le volume minimal requis ; préparer immédiatement avant l’emploi et disposer immédiatement après utilisation. ATTENTION : Ajouter NH3· H2O sous hotte avec visage protège, gants et lunettes.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Couche de PDA de synthèse sur la Surface de NDs (PDA-NDs)
<ol><li>Ajouter la solution fraîchement préparée de DA (10 mg/mL) pour les suspensions de ND de donner varié la concentration finale de 50, 75, 100 µg/mL de l’AA. Régler le volume de réaction totale à 1,0 mL, transférer à un tube de 10 mL-test et remuer vigoureusement à 25 ° C, dans l’obscurité pendant 12 h.</li>
	<li>Centrifuger la solution PDA-NDs pendant 2 h à 16 000 x g, éliminer le surnageant et laver trois fois avec de l’eau désionisée pendant 1 h à 16, 000 x g chaque fois.</li>
	<li>Re-disperser les PDA-NDs dans 200 µL d’eau déionisée à sonication pendant 30 s. Le PDA - enduit NDs sera prêt pour une utilisation ultérieure.</li>
</ol>3. Réduction de l’AgNPs sur la Surface du PDA-NDs (AgNPs-PDA-NDs)
<ol><li>Diluer 40 µL du PDN PDA préalablement synthétisée au point 2.3 étape deux fois avec de l’eau désionisée. Ajouter Ag [(NH3)2] OH solution donner diverses concentrations finales des Ag [(NH3)2]+ (0.08, 0,16, 0,24, 0,40 et 0,60 mg/mL).</li>
	<li>Ajuster le volume final de 100 µL dans un tube de 1,5 mL-centrifuge en ajoutant de l’eau désionisée, suivie par sonication pendant 10 min.</li>
	<li>Centrifuger l’AgNPs-PDA-NDs à 16 000 x g pendant 15 minutes pour enlever les ions d’argent gratuit, jeter le surnageant après centrifugation, ajouter 100 µL d’eau désionisée et laver trois fois avec de l’eau déionisée à 16 000 x g pendant 5 minutes chaque fois.</li>
	<li>Re-disperse l’AgNPs-PDA-NDs dans 100 µL de deionizedwater avec la sonication pendant 30 s à préparer pour une utilisation ultérieure.</li>
</ol>4. Analyse de PDA-NDs et Clusters AgNPs-PDA-NDs
<ol><li>Spectres UV-visible (UV)<ol>
<li>Les spectres UV permet de contrôler la distribution de taille moyenne de AgNPs sur des surfaces de PDA-ND. Transférer les échantillons de AgNPs-PDA-NDs établis à l’étape 3.4 avec des concentrations variées d’Ag [(NH3)2] OH dans 1 cuvette cm-quartz et surveiller l’absorption à une longueur d’onde de scan de 250 à 550 nm.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Microscopie d’élection de transmission (TEM)<ol>
<li>Placez les grilles de cuivre recouvert de carbone sur une lame de verre enveloppée avec du parafilm pour maintenir les grilles en place. Insérez la lame de verre avec des grilles de TEM ci-joint dans le plasma cleaner. Allumez le plasma plus propre et la pompe à vide. Après 5 min, allumez le plasma et décharger les grilles avec un niveau de puissance moyenne pendant 3 min.</li>
		<li>Déposez 5 µL des échantillons sur le film de carbone enduit Cu-grilles pour 3 min. Utilisez du papier filtre à mèche au large de l’échantillon supplémentaire entre le bord de la grille. Ensuite, déposez une goutte d’eau déionisée sur la grille pendant 15 s pour enlever les sels, puis évacue hors de l’eau avec du papier filtre. Répéter la procédure de nettoyage deux fois et laissez la grille dans l’air sec pour une utilisation ultérieure.</li>
		<li>Visualiser les échantillons de TEM, généralement à un grossissement de X 38 000. Exploitée à 200 KV.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Mochalin, V. N., Shenderova, O., Ho, D., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22179567">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/pubmed?term=((Nanometre-scale+thermometry+in+a+living+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Nanometre-scale thermometry in a living cell.</a> Nature. 500 (7460), 54-58 (2013).</li>
<li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.6b03452">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="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201301075">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/pubmed?term=((Nanodiamonds%3A+The+intersection+of+nanotechnology%2C+drug+development%2C+and+personalized+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Directly+thiolated+modification+onto+the+surface+of+detonation+nanodiamonds%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">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="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.200701856">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="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.6b08311">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/pubmed?term=((Investigating+Functional+DNA+Grafted+on+Nanodiamond+Surface+Using+Site-Directed+Spin+Labeling+and+Electron+Paramagnetic+Resonance+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">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="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ra/c3ra45158e/unauth#!divAbstract">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="https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5b04857">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/pubmed?term=((Fluorescent+Nanodiamond-Gold+Hybrid+Particles+for+Multimodal+Optical+and+Electron+Microscopy+Cellular+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Mussel-inspired+surface+chemistry+for+multifunctional+coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Robust+Nanoparticle-DNA+Conjugates+Based+on+Mussel-Inspired+Polydopamine+Coating+for+Cell+Imaging+and+Tailored+Self-Assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Bioconjugate+Chemistry%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Core-shell+Fe3O4+polydopamine+nanoparticles+serve+multipurpose+as+drug+carrier%2C+catalyst+support+and+carbon+adsorbent%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Dopamine+as+a+Carbon+Source%3A+The+Controlled+Synthesis+of+Hollow+Carbon+Spheres+and+Yolk-Structured+Carbon+Nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Multifunctional+surface+modification+of+nanodiamonds+based+on+dopamine+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">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://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ra/c7ra10688b#!divAbstract">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/pubmed?term=((Direct+functionalization+of+nanodiamond+particles+using+dopamine+derivatives%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Toward+Multifunctional+%22Clickable%22+Diamond+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">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="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/macp.201700505">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/pubmed?term=((Kinetics+of+polydopamine+film+deposition+as+a+function+of+pH+and+dopamine+concentration%3A+Insights+in+the+polydopamine+deposition+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Polydopamine+and+its+derivative+materials%3A+synthesis+and+promising+applications+in+energy%2C+environmental%2C+and+biomedical+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">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="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra09106g#!divAbstract">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/pubmed?term=((Rapid+Deposition+of+Uniform+Polydopamine+Coatings+on+Nanoparticle+Surfaces+with+Controllable+Thickness%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Rapid Deposition of Uniform Polydopamine Coatings on Nanoparticle Surfaces with Controllable Thickness.</a> Langmuir. 33, 6046-6053 (2017).</li>
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<li>Muthuchamy, N., Gopalan, A., Lee, K. -P. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ra/c5ra11892a#!divAbstract">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>
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<li>Jana, J., Gauri, S. S., Ganguly, M., Dey, S., Pal, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanoparticle+anchored+carbon+dots+for+improved+sensing%2C+catalytic+and+intriguing+antimicrobial+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Transactions%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Efficient+anchoring+of+silver+nanoparticles+on+N-doped+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Efficient anchoring of silver nanoparticles on N-doped carbon nanotubes.</a> Small. 2 (3), 346-350 (2006).</li>
<li>Modification of membranes with polydopamine and silver nanoparticles formed in situ to mitigate biofouling. U.S. Patent Application. , 14/689,085 (2016).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Cet article fournit un protocole détaillé pour la fonctionnalisation de surface de NDs avec Self polymérisé DA enduit et la réduction des Ag [(NH3)2]+ à AgNPs sur couches de PDA (Figure 3). La stratégie est capable de produire différentes épaisseurs de couches de PDA en changeant simplement la concentration de l’AA. La taille de l’AgNPs peut également être contrôlée en modifiant la concentration initiale de solution d’ions métalliques. L’image TEM dans la <st...

Nanodiamonds (NDs), un nouveau matériau à base de carbone, ont attiré une attention considérable ces dernières années pour une utilisation dans diverses applications1,2. Par exemple, des surfaces élevées de NDs soutenir excellent catalyseur des nanoparticules métalliques (NPs) en raison de leur stabilité chimique Super et la conductivité thermique3. En outre, NDs jouent un rôle important en bio-imagerie, bio-sensing et délivrance de médicaments en raison de leur exceptionnelle biocompatibilité et non-toxicité4,5.
Etendre efficacement leurs capacités, il est utile de conjuguer fonctionnels espèces sur les surfaces de NDs, tels que des protéines, acides nucléiques et nanoparticules6. Bien qu’une grande variété de groupes fonctionnels (p. ex.., hydroxyle, lactone, carboxyle, etc.) sont créés sur les surfaces de NDs pendant leur purification, les rendements de la conjugaison des groupes fonctionnels sont encore très faibles en raison de la faible densité de chacun groupe chimique actif7. Cela se traduit par NDs instables, qui tendent à agrégat, limitant davantage demande8.
Les méthodes les plus courantes utilisées pour fonctionnaliser NDs, actuellement conjugaison covalente à l’aide de cuivre-libre cliquez chimie9, liaison covalente de peptide d’acides nucléiques (PNA)10et auto-assemblés ADN11. L’emballage non covalents de NDs a également été proposé, y compris les glucides modifiés BSA4et revêtement12HSA. Toutefois, parce que ces méthodes sont longues et inefficaces, il est souhaitable qu’une méthode simple et généralement applicable peut être développée pour modifier les surfaces de NDs.
La dopamine (DA)13, connu comme un neurotransmetteur naturel dans le cerveau, a été largement utilisé pour adhérer et fonctionnalisation de nanoparticules, comme les nanoparticules d’or (AuNPs)14, Fe2O315et SiO216 . Auto polymérisés couches PDA enrichissent les groupes aminés et phénoliques, qui peuvent être utilisés davantage pour réduire directement les nanoparticules métalliques ou d’immobiliser facilement contenant du thiol/amine biomolécules sur une solution aqueuse. Cette approche simple a récemment appliquée pour fonctionnaliser NDs Qin et al. et notre laboratoire17,18, bien que dérivés de DA ont été utilisées pour modifier NDs via chimie cliquez sur de précédentes études19,20.
Nous décrivons ici une méthode axée sur les PDA simple modification de surface qui efficacement functionalizes NDs. En faisant varier la concentration de DA, nous pouvons contrôler l’épaisseur d’une couche de PDA de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres. En outre, les nanoparticules métalliques sont directement réduits et stabilisés sur la surface de PDA sans le besoin d’agents toxiques supplémentaires de réduction. La taille des nanoparticules d’argent dépendre les concentrations initiales des Ag [(NH3)2]+. Cette méthode permet le dépôt bien contrôlé de PDA sur les surfaces de la NDs et la synthèse de ND conjugué AgNPs, , qui prolonge considérablement la fonctionnalité de NDs que supporte l’excellents nano-plates-formes de catalyseur, bio-imagerie, et Bio-capteurs.

<table><tbody><tr><td>Nanodiamant</td><td>FND Biotech, Inc.</td><td>brFND-100</td><td>dispersé dans l’eau et utilisé sans autre purification</td></tr><tr><td>Chlorhydrate de dopamine</td><td>Sigma</td><td>H8502-25G</td><td>préparer fraîchement</td></tr><tr><td>Nitrate d’argent</td><td>Fisher</td><td>S181-25</td><td></td></tr><tr><td>Hydroxyde d’ammonium</td><td>Fisher</td><td>A669S-500</td><td>hautement toxique</td></tr><tr><td>Chlorhydrate de Tris</td><td>Fisher</td><td>BP153-500</td><td></td></tr><tr><td>TEM film de carbone de grille</td><td>Ted Pella</td><td>01843-F</td><td>300 maille cuivre</td></tr></tbody></table>

modification de la surface de polydopamine bio-inspirée des nanodiamonds et sa réduction de nanoparticules d’argent

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

Fonctionnalisation de surface des nanodiamonds (NDs) est encore difficile en raison de la diversité des groupes fonctionnels sur les surfaces de ND. Ici, nous démontrons un protocole simple pour la modification de surface multifonctionnelle de NDs en utilisant des moules d’inspiration polydopamine (PDA) revêtement. En outre, la couche fonctionnelle du PDA sur NDs pourrait servir d’agent réducteur de synthétiser et de stabiliser des nanoparticules métalliques. La dopamine (DA) peut se polymériser et spontanément forment des couches de PDA sur les surfaces de ND si la NDs et la dopamine sont simplement mélangés. L’épaisseur d’une couche de PDA est contrôlée en faisant varier la concentration de l’AA. Un résultat typique qui montre une épaisseur de 5 ~ à ~ 15 nm de la couche de PDA peut être atteint en ajoutant 50 à 100 µg/mL de DA aux suspensions de ND 100 nm. En outre, les PDA-NDs sont utilisés comme substrat pour réduire les ions métalliques, tels que Ag [(NH3)2]+, à l’argent des nanoparticules (AgNPs). Les tailles de l’AgNPs s’appuient sur les concentrations initiales des Ag [(NH3)2]+. Ainsi que l’augmentation de la concentration d’Ag [(NH3)2]+, le nombre de NPs augmente, ainsi que les diamètres de la SNPP. En résumé, cette étude ne présente une méthode facile pour modifier les surfaces de NDs avec PDA, mais montre également les fonctionnalités améliorées de NDs en ancrant les diverses espèces d’intérêt (par exemple l’AgNPs) pour des applications avancées.

La formation de couches de PDA sur les surfaces de la ND ont été analysés par TEM (Figure 1). Différentes épaisseurs de couches de PDA ont été observés comme des concentrations plus élevées de DA a conduit à des couches plus épaisses de PDA. En outre, après qu’une réaction d’encapsulation, la couleur de la solution de NDs passée incolore à l’obscurité, tandis que le plus élevé la concentration initiale de DA a été, est devenu le plus sombre la solution.
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Un protocole facile est présenté pour fonctionnaliser les surfaces des nanodiamonds avec polydopamine.

Modification de la Surface de Polydopamine bio-inspirée des Nanodiamonds et sa réduction de nanoparticules d’argent

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

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés sur la fonctionnalisation de surface efficace du nanodiamonde, qui ont de larges applications dans la science des matériaux et la biomédecine. Cette méthode peut être utilisée pour les nanodiamants. Il peut également être appliqué pour d’autres matériaux, tels que les nanoparticules métalliques, les nanoparticules magnétiques, ou les surfaces qui ont besoin d’un revêtement actif de biopolymère.Dans cette méthode, les nanodiamondes sont funtionalisés avec un revêtement de polydopamine, un adhésif universel. L’épaisseur de la couche PDA est bien contrôlée en variant la concentration de dopamine. Pour commencer, dissoudre 30,29 grammes de poudre de tris HCl dans 100 microlitres d’eau déionisée.Transférez la solution dans un flacon volumétrique de 250 millilitres. Remplissez le flacon jusqu’à la ligne avec de l’eau déionisée et mélangez-le pour obtenir un tampon HCl tris d’une molaire. À partir de cette solution de stock, préparez 20 millilitres de tampon HCl tris molaire de 0,1 molaire par dilution en série.Tout en surveillant le tampon à l’aide d’un compteur de pH, réglez le pH à 8,5 à l’aide d’un acide chlorhydrique molaire. Ensuite, diluer 0,02 millilitres d’un milligramme par millilitre de suspension de 100 nanodimondes monocrystalline nanométriques à un millilitre avec le tampon de pH 8,5 tris. Remuer le mélange pendant 10 minutes pour obtenir une suspension nanodiamonde de 0,02 milligramme par millilitre.Ensuite, dissoudre 20 milligrammes d’hydrochlorure de dopamine en deux millilitres de tampon de pH 8,5 tris, en tourbillonnant pendant 30 secondes pour obtenir une tampon de 10 milligrammes par milliliter dopamine hydrochlorure solution. Ajoutez cinq, 7,5 ou 10 microlitres de la solution de dopamine fraîchement préparée à la solution nanodiamonde, selon qu’une concentration finale d’hydrochlorure de dopamine de 50, 75, ou 100 milligrammes par millilitre est désirée. Après ajustement du volume de réaction, remuer vigoureusement le mélange à 25 degrés Celsius pendant 12 heures dans l’obscurité.Ensuite, transférez la suspension des nanodiamondes enduits de polydopamine dans un tube de centrifugeuse de 1,5 millilitre, et centrifugez-la à 16 000 g pendant deux heures. Retirez le supernatant et lavez les nanodiamondes trois fois avec une portion millilitres d’eau déionisée à 16 000 g pendant une heure à chaque fois. Ajouter ensuite 200 microlitres d’eau déionisée aux solides lavés et sonifier le mélange pendant 30 secondes pour redisperser les nanodiamondes recouverts de polydopamine.Diluer en série 40 microlitres d’une suspension de nanodiamondes recouverts de polydopamine deux fois avec de l’eau déionisée. Ensuite, dissoudre 100 milligrammes de nitrate d’argent dans 10 millilitres d’eau déionisée par vortex. Dans un capot de fumée, ajouter un ammoniaque aqueux molaire à la solution de nitrate d’argent, dans le sens de la goutte, jusqu’à ce qu’un précipité jaune se forme, secouant périodiquement la solution.Continuer à ajouter de l’ammoniac jusqu’à ce que le précipité disparaisse pour obtenir une solution d’hydroxyde d’argent diamine. Ajoutez immédiatement 4,3 ou 6,4 microlitres de la solution d’argent diamine à 40 microlitres de la dispersion diluée des nanodiamants, pour une concentration finale de 0,4 ou 0,6 milligramme par millilitre respectivement. Après cela, ajuster le volume à 100 microlitres avec de l’eau déionisée.Sonicate le mélange pendant 10 minutes. Ensuite, centrifugez la dispersion pendant 15 minutes à 16 000 g pour enlever les ions argentés libres. Jetez le supernatant et lavez les nanodopamines ornées de nanoparticules d’argent en les centrifugant trois fois dans 100 portions de microlitre d’eau déionisée à 16 000 g pendant cinq minutes à chaque fois.Ajouter 100 microlitres d’eau déionisée aux nanodimondes décorés de nanoparticules d’argent et les redisperser par sonication pendant 30 secondes. Caractérisez les nanodiamondes avec un balayage de spectroscopie UV-Vis de 250 à 550 nanomètres. Ensuite, déposez cinq microlitres des nanodiants décorés de nanoparticules d’argent sur des grilles de cuivre recouvertes de carbone nettoyées au plasma et laissez-les reposer pendant trois minutes.Ensuite, évacuez la solution excédentaire avec du papier filtre. Lavez chaque grille trois fois en appliquant une goutte d’eau déionisée, en la laissant reposer pendant 15 secondes, puis en l’évacuant avec du papier filtre. Laissez sécher les grilles avant de visualiser les échantillons à l’aide d’une microscopie électronique de transmission.Les nanodiamants non encodés avaient tendance à former des microamas et des agrégats, tandis que les nanodiamondes recouverts de polydopamine formaient de bonnes dispersions. Des concentrations plus élevées de dopamine ont entraîné la formation de couches de polydopamine plus épaisses dans les surfaces nanodiamondes. La dispersion non encorée de nanodiamond était claire et incolore.Lors du revêtement des nanodiamondes avec une couche de polydopamine de cinq nanomètres d’épaisseur, la dispersion est apparue trouble et brune. L’aspect de dispersion est devenu progressivement plus foncé avec des revêtements plus épais de polydopamine. La réduction de l’argent de diamine sur des nanodiamondes enduits d’une couche de polydopamine épaisse de 15 nanomètres a été la plus réussie quand la concentration argentée d’hydroxyde de diamine était 0.4 à 0.6 milligrammes par millilitre.Les nanodiamondes formés à des concentrations inférieures étaient trop petits pour être étudiés efficacement. Les valeurs maximales d’absorption indiquaient que les nanoparticules formées des solutions de 0,4 à 0,6 milligramme par millilitre avaient des diamètres d’environ 20 et 30 nanomètres respectivement. TEM a montré que les nanoparticules d’argent générées à partir de la solution d’argent diamine de 0,4 milligramme par millilitre étaient d’environ 24 nanomètres de large, tandis que les nanoparticules générées par la solution de 0,6 milligramme par millilitre étaient d’environ 28 nanomètres de large.Le nombre de nanoparticules sur les surfaces nanodiamondes était également plus élevé à la concentration plus élevée d’argent diamine. Après avoir utilisé cette procédure, des nanodiamondes bien dispersés avec une épaisseur contrôlable de PDA ont été formés. Cette technique ouvre la voie aux chercheurs pour explorer les applications nanodimondes pour catalyseurs, biocapteurs et nanocarriers.Sans utiliser d’agent réducteur supplémentaire, le processus de matérialisation assisté par PDA peut induire la formation de nanoparticules d’argent sur la réduction des précurseurs métalliques et les immobiliser sur la surface recouverte de PDA. En outre, les couches PDA contiennent des groupes fonctionnels ouverts qui peuvent être utilisés pour conjuguer les biomolécules en série et modifiées par l’amine.

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