Name: שינוי בהשראה ביו השטח Polydopamine של Nanodiamonds והצמצום שלה של סילבר חלקיקים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 58 s
Description: חקור פונקציונליזציה של פני שטח ננו-יהלומים באמצעות Polydopamine ליישומים במדע החומרים וברפואה ביולוגית. שיטה זו מאפשרת שליטה מדויקת בעובי השכבה והתקנה של חלקיקי כסף.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (CCF 1814797) ומחקר אוניברסיטת מיזורי הלוח, חומר מרכז המחקר, ואת המכללה לאמנויות מדע ב אוניברסיטת מיזורי למדעים וטכנולוגיה

1. הכנה של ריאגנטים
אזהרה: נא לקרוא ולהבין כל גליונות נתונים גשמי בטיחות (MSDS) לפני השימוש. כמה הכימיקלים הם רעילים ולא יציבה. אנא עקוב אחר טיפול מיוחד נהלים ודרישות האחסון. במהלך ההליך ניסיוני, להשתמש ציוד מגן אישי, כגון כפפות, משקפי חלוק מעבדה כדי למנוע מפגעים פוטנציאליים.
<ol><li>הכנת מאגר טריס-HCl<ol>
<li>להמיס 30.29 גר' אבקה טריס ב- 100 מ של יונים H2O להבטיח האבקה מתמוסס לחלוטין, ואז להעביר את הפתרון 250 מ"ל-סטריליות.</li>
		<li>הוסף יונים H2O בהיקף 250 מ ל סטריליות לתת 1.0 M טריס המאגר.</li>
		<li>לדלל את המאגר טריס 1.0 M 100 פעמים כדי לתת 0.01 M טריס מאגר ולהתאים את ה-pH ל 8.5 באמצעות 1.0 M HCl פתרון רגיל.</li>
		<li>להשתמש מד pH כדי לכייל את ערך ה-pH של המאגר טריס-HCl M 0.01.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנה של המתלים ND<ol>
<li>לדלל 100 ננומטר של המתלים monocrystalline ND (1.0 mg/mL) 50 פעמים עם המאגר 0.01 M טריס-HCl כדי לתת 0.02 נקודות מ"ג/מ"ל של המתלים ND.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנה של דופמין פתרון<ol>
<li>לפזר 20 מ ג של דופמין הידרוכלוריד ב mL 2.0 מאגר 0.01 M טריס-HCl כדי לתת 10 מ"ג/מ"ל DA פתרון. הערה: הפתרון DA חייב להיות טרי מוכן ולא להשתמש בו בתוך 15 דקות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנה של Ag [(NH3)2] או פתרון<ol>
<li>להמיס 100 מ ג של AgNO3 מוצק ב 10 מ"ל של יונים H2O לתת 10 מ"ג/מ"ל AgNO3 פתרון.</li>
		<li>להוסיף 1.0 M אמוניה מימית (NH3· H2O) dropwise כדי הפתרון3 AgNO עד צהוב לזרז את הטפסים ולאחר מכן להמשיך להוסיף את ·3NH פתרון2O H עד המשקעים נעלם. הערה: להפוך את אמצעי האחסון המזערי הנדרש; להכין מיד לפני השימוש ולפנות מיד לאחר השימוש. התראה: להוסיף NH3· H2O בשכונה fume עם הפנים מגן, כפפות, משקפי מגן.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. סינתזה PDA שכבה על פני השטח של NDs (מחשב כף יד-NDs)
<ol><li>להוסיף שזה עתה הוכנו DA לפתרון (10 mg/mL) המתלים ND לתת מגוון ריכוזים הסופי של 50, 75, 100 µg/mL של המחוזי. לכוונן את עוצמת התגובה הכולל עד 1.0 מ"ל, להעביר אותו מ ל 10-מבחנה, ומערבבים נמרצות 25 ° c, בחושך במשך 12 שעות.</li>
	<li>Centrifuge הפתרון PDA-NDs עבור 2 h ב 16,000 x g, להסיר את תגובת שיקוע ולשטוף שלוש פעמים עם מים יונים עבור h 1 בגיל 16, g 000 x בכל פעם.</li>
	<li>לפזר מחדש את מחשב כף היד-NDs ב 200 µL של מים יונים עם sonication ב-30 s. מחשב כף יד - מצופה NDs יהיה מוכן לשימוש נוסף.</li>
</ol>3. הפחתה של AgNPs על פני השטח של מחשב כף יד-NDs (AgNPs-מחשב כף יד-NDs)
<ol><li>למהול 40 µL של כף היד-NDs מראש מסונתז ב 2.3 שלב שתי פעמים עם מים יונים. הוסף Ag [(NH3)2] פתרון או לתת ריכוזים שונים הסופי של Ag [(NH3)2]+ (0.08 0.16, 0.24, 0.40, 0.60 מ"ג/מ"ל).</li>
	<li>לכוון את עוצמת הקול הסופי כדי µL 100 צינור 1.5 mL-צנטריפוגה על-ידי הוספת מים יונים, ואחריו sonication למשך 10 דקות.</li>
	<li>Centrifuge את AgNPs-מחשב כף יד-NDs למשך 15 דקות ב 16,000 x g כדי להסיר את יוני כסף חינם, למחוק את תגובת שיקוע לאחר צנטריפוגה, להוסיף 100 µL של מים יונים ו לשטוף שלוש פעמים עם מים יונים ב- 16,000 x g עבור 5 דקות בכל פעם.</li>
	<li>לפזר מחדש את AgNPs-מחשב כף יד-NDs ב 100 µL של deionizedwater עם sonication ב-30 s כדי להכין לשימוש נוסף.</li>
</ol>4. ניתוח של מחשב כף יד-NDs ואשכולות AgNPs-מחשב כף יד-NDs
<ol><li>ספקטרום גלוי אולטרה סגול (UV)<ol>
<li>השתמש ספקטרום UV כדי לפקח על התפלגות גודל ממוצע של AgNPs על כף היד-ND משטחים. העברת דגימות AgNPs-מחשב כף יד-NDs המבושלות 3.4 שלב עם ריכוזים מגוונת של Ag [(NH3)2] או ב- 1 ס מ קוורץ cuvette ולנטר את הספיגה-אורך גל סריקה של 250 עד 550 ננומטר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>שידור הבחירות מיקרוסקופ (TEM)<ol>
<li>מקם את רשתות נחושת פחמן מצופה על משטח זכוכית עטופים עם מצלמות-מיקרוסקופים כדי לשמור את הרשתות במקום. הכנס את השקופית זכוכית עם רשתות TEM המצורפת פלזמה מנקה. להפעיל פלזמה מנקה את משאבת ואקום. לאחר 5 דקות, להפוך על מסך הפלזמה, לשחרר את הרשתות עם רמת כוח בינונית למשך 3 דקות.</li>
		<li>הפקדה 5 µL של הדגימות על הסרט פחמן מצופה Cu-רשתות מינימלית 3 שימוש במסנן נייר עד לפתיל את המדגם נוספת מן הקצה של הרשת. לאחר מכן, להפקיד טיפת מים יונים על הרשת 15 s כדי להסיר מלחי, ואז לפתיל מעל לפני המים עם נייר סינון. חזור על הפעולות כביסה פעמיים ולאפשר הרשת כדי אוויר יבש לשימוש נוסף.</li>
		<li>דמיינו את הדגימות מאת TEM, בדרך כלל 38,000 X הגדלה. פועלים עם 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>
<li>González, A. L., Noguez, C., Beránek, J., Barnard, A. S. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp5018168">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://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>
<li>Bastus, N. G., Comenge, J., Puntes, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetically+Controlled+Seeded+Growth+Synthesis+of+Citrate-Stabilized+Gold+Nanoparticles+of+up+to+200+nm%3A+Size+Focusing+versus+Ostwald+Ripening%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">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/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>

המחברים אין לחשוף.

מאמר זה מספק נוהל מפורט של functionalization משטח של NDs עם ציפוי DA polymerized עצמית, ההפחתה של Ag [(NH3)2]+ כדי AgNPs בשכבות PDA (איור 3). האסטרטגיה הוא מסוגל לייצר חומרי גלם בעוביים שונים של כף היד שכבות פשוט על ידי שינוי הריכוז של המחוזי. גודל AgNPs יכולים גם להיות נשלט על ידי שינוי הריכוז המקורי של יון מתכת הפתרון. תמונת TEM איור 1א' תציג את ללא ציפוי 100 ננומטר NDs אשר נטו טופס microclusters, אגרגטים. כאשר...

Nanodiamonds (NDs), חומר פחמני הרומן, משכו תשומת לב רבה בשנים האחרונות לשימוש ביישומים שונים1,2. למשל, פני שטחים גבוהה של NDs מספקות תמיכה זרז מצוין עבור חלקיקי מתכת (NPs) בגלל שלהם סופר לשחיקה, מוליכות חום3. יתר על כן, NDs לשחק תפקידים משמעותיים בהדמיה, חישה ביו ומסירת סמים עקב שלהם מצטיינים הביו ו- nontoxicity4,5.
להאריך ביעילות היכולות שלהם, זה חשוב נזווג מינים פונקציונלי על המשטחים של NDs, כגון חלבונים, חומצות גרעין, חלקיקים6. למרות מגוון רחב של קבוצות פונקציונליות (למשל., הידרוקסיל, carboxyl, לקטון, וכו ') נוצרים על פני השטח של NDs במהלך טיהור שלהם, התשואות ההטיה של קבוצות פונקציונליות הם עדיין נמוך מאוד בגלל צפיפות נמוכה של כל אחד קבוצה כימית פעיל7. התוצאה היא NDs לא יציב, אשר נוטים הצבירה, הגבלת בהמשך יישום8.
כיום, שיטות הנפוצות ביותר נהגה functionalize NDs, הם ההטיה קוולנטיות באמצעות לחץ ללא נחושת כימיה9, הצמדה קוולנטיות של פפטיד חומצות גרעין (הרשות)10ו- DNA עצמית שהורכב11. העטיפה קשרי ערכיות של NDs גם הוצע, לרבות פחמימות-השתנה BSA4ו ציפוי12HSA. עם זאת, מאחר ששיטות אלה הם זמן רב ולא יעיל, רצוי כי ניתן לפתח שיטה פשוטה חלים באופן כללי כדי לשנות המשטחים של NDs.
דופמין (DA)13, המכונה נוירוטרנסמיטר טבעי במוח, היה בשימוש נרחב עבור שמירה, functionalizing חלקיקים, כמו חלקיקי זהב (AuNPs)14, Fe2O315SiO216 . שכבות PDA polymerized עצמית להעשיר אמינו בעל תאים פנוליים קבוצות, אשר יכול להיות עוד יותר מנוצל ישירות להפחית חלקיקי מתכת או בקלות לשתק תיול/אמין-המכילה מולקולות על פתרון מימית. גישה פשוטה זו הוחל לאחרונה על functionalize NDs מאת צ'ין ואח. ו שלנו17,מעבדה18, למרות DA נגזרים הועסקו לשינוי NDs באמצעות לחץ על כימיה מחקרים קודמת19,20.
כאן, אנו מתארים שיטה שינוי פני השטח מבוססת-מחשב כף יד פשוט כי ביעילות functionalizes NDs. על ידי שינוי הריכוז של אבא, אנחנו יכולים לשלוט העובי של שכבה PDA של ננומטר כמה עשרות ננומטר. בנוסף, חלקיקי מתכת ישירות מופחתת, התייצב על פני כף היד ללא צורך סוכני הפחתת רעילים נוספים. הגדלים של סילבר חלקיקים תלויים הריכוזים הראשונית של Ag [(NH3)2]+. שיטה זו מאפשרת בתצהיר ומבוקרות היטב של כף היד על פני השטח של NDs, הסינתזה של ND מצומדת AgNPs, אשר מרחיב באופן דרמטי את הפונקציונליות של NDs כמו ננו-פלטפורמות מעולה של זרז תומך, הדמיה, ו ביו-חיישנים.

<table><tbody><tr><td>ננו-דיאמונד</td><td>FND ביוטק, בע"מ</td><td>brFND-100</td><td>מפוזר במים, ומשמש ללא טיהור נוסף</td></tr><tr><td>דופמין הידרוכלוריד</td><td>סיגמא</td><td>H8502-25G</td><td>להכין</td></tr><tr><td>טרי כסף חנקתי</td><td>פישר</td><td>S181-25</td><td></td></tr><tr><td>אמוניום הידרוקסיד</td><td>פישר</td><td>A669S-500</td><td>רעיל מאוד</td></tr><tr><td>טריס הידרוכלוריד</td><td>פישר</td><td>BP153-500</td><td></td></tr><tr><td>TEM רשת פחמן סרט</td><td>טד פלה</td><td>01843-F</td><td>300 רשת נחושת</td></tr></tbody></table>

שינוי בהשראה ביו השטח polydopamine של nanodiamonds והצמצום שלה של סילבר חלקיקים

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

Functionalization פני השטח של nanodiamonds (NDs) הוא עדיין מאתגר בשל המגוון של קבוצות פונקציונליות על משטחים ND. . הנה, נדגים פרוטוקול פשוט עבור שינוי פני השטח רב תכליתיים של NDs באמצעות ציפוי polydopamine בהשראה מאסל (PDA). בנוסף, השכבה פונקציונלי של כף היד על NDs יכול לשמש סוכן צמצום כדי לסנתז ולייצב את חלקיקי מתכת. דופמין (DA) ניתן עצמית פולימריזציה, באופן ספונטני בצורת כף יד שכבות על משטחים ND אם NDs ודופמין ביחד פשוט מעורבבים. העובי של שכבה PDA נשלטת על ידי משתנה הריכוז של המחוזי. תוצאה מראה כי עובי של ~ 5 ~ 15 ננומטר של השכבה מחשב כף יד ניתן להגיע על-ידי הוספת 50 ל- 100 µg/mL של DA 100 ננומטר ND המתלים. יתר על כן, כף היד-NDs משמשים כמו מצע להקטנת יונים מתכתיים, כגון Ag [(NH3)2]+, מכסף חלקיקים (AgNPs). הגדלים של AgNPs להסתמך על הריכוזים הראשונית של Ag [(NH3)2]+. יחד עם הגברת הריכוז של Ag [(NH3)2]+, גדל המספר של NPs, כמו גם הקוטר של NPs. לסיכום, במחקר זה לא רק מציג שיטה נתיישב שינוי המשטחים של NDs עם כף היד, אלא גם מדגים את הפונקציונליות המשופרת של NDs על ידי עיגון מינים שונים עניין (כגון AgNPs) עבור יישומים מתקדמים.

היווצרות של PDA שכבות על משטחים ND נותחו על ידי TEM (איור 1). בעוביים שונים של כף היד שכבות נצפו גם ריכוז גבוה של DA הוביל לשכבות PDA עבה יותר. בנוסף, לאחר לתגובה encapsulating, הצבע של הפתרון NDs שונה היה הריכוז ההתחלתי של DA צבע עד כהה, בעוד גבוה, כהה יותר הפתרון הפך.
איור 2 מתאר את ההפחתה של Ag [(NH3)2]+ כדי AgNPs על פני 100 ננומטר PD...

פרוטוקול נתיישב מוצג functionalize המשטחים של nanodiamonds עם polydopamine.

שינוי בהשראה ביו השטח Polydopamine של Nanodiamonds והצמצום שלה של סילבר חלקיקים

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

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח על פונקציונליזציה משטח יעיל של nanodiamond, אשר יש יישומים רחבים במדעי החומר וביו-רפואה. שיטה זו יכולה לשמש עבור nanodiamonds. זה יכול להיות מיושם גם עבור חומרים אחרים, כגון חלקיקי מתכת, חלקיקים מגנטיים, או משטחים הזקוקים ציפוי ביופולימר פעיל.בשיטה זו, nanodiamonds הם funtionalized עם ציפוי של פולידופמין, דבק אוניברסלי. עובי שכבת מחשב כף יד נשלט היטב על ידי שינוי הריכוז של דופמין. כדי להתחיל, להמיס 30.29 גרם של אבקת טריס HCl ב 100 microliters של מים deionized.העבר את הפתרון לבקבוק נפח 250 מיליליטר. ממלאים את הבקבוק לקו במים דה-מיונים, ומערבבים אותו כדי להשיג חיץ HCl אחד טוחן. מפתרון מלאי זה, הכן 20 מיליליטר של חיץ HCl טריס טוחן 0.1 על ידי דילול סדרתי.בעת ניטור החיץ עם מד pH, להתאים את ה- pH ל 8.5 באמצעות חומצה הידרוכלורית אחת טוחנת. לאחר מכן, לדלל 0.02 מיליליטר של השעיה אחת מיליגרם למיליליטר של 100 ננו-אקריסטלין ננו-דימונדים למיליליטר אחד עם חיץ טריס pH 8.5. מערבבים את התערובת במשך 10 דקות כדי לקבל 0.02 מיליגרם לכל השעיה nanodiamond מיליליטר.לאחר מכן, להמיס 20 מיליגרם של דופמין הידרוכלוריד בשני מיליליטר של pH 8.5 טריס חיץ, על ידי מערבולת במשך 30 שניות כדי להשיג חיץ 10 מיליגרם לכל מיליליטר דופמין הידרוכלוריד פתרון. הוסף חמישה, 7.5, או 10 microliters של פתרון דופמין מוכן טרי לפתרון nanodiamond, תלוי אם ריכוז הידרוכלוריד דופמין הסופי של 50, 75, או 100 מיליגרם למיליליטר רצוי. לאחר התאמת נפח התגובה, מערבבים במרץ את התערובת ב 25 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות בחושך.לאחר מכן, להעביר את ההשעיה של nanodiamonds מצופה פולידופמין לצינור צנטריפוגה 1.5 מיליליטר, ו צנטריפוגה אותו ב 16, 000 גרם במשך שעתיים. הסר את supernatant ולשטוף את nanodiamonds שלוש פעמים עם חלקים מיליליטר אחד של מים deionized ב 16, 000 גרם במשך שעה אחת בכל פעם. לאחר מכן מוסיפים 200 מיקרוליטרים של מים דה-יוניים המוצקים השחוצים, ומצמצמים את התערובת למשך 30 שניות כדי לגלות מחדש את הננו-דיאמונדים מצופי הפולידופמין.מדללים באופן סדרתי 40 מיקרוליטרים של השעיה של ננו-דיאמונדים מצופים פולידופמין פעמיים עם מים מיונים. לאחר מכן, להמיס 100 מיליגרם של חנקת כסף ב 10 מיליליטר של מים deionized על ידי מערבולת. במכסה המנוע של האדים, מוסיפים אמוניה מיימית טוחנת אחת לתווית החנקתית הכסופה, dropwise, עד שנוצר משקע צהוב, מטלטלים מעת לעת את הפתרון.המשך להוסיף אמוניה עד שהמשקע ייעלם כדי להשיג פתרון של דיאמין כסף הידרוקסיד. מיד להוסיף 4.3 או 6.4 microliters של פתרון כסף דיאמין 40 microliters של פיזור nanodiamond מדולל, עבור ריכוז סופי של 0.4 או 0.6 מיליגרם למיליליטר בהתאמה. לאחר מכן, כוונן את עוצמת הקול ל- 100 מיקרוליטרים עם מים שעברו דה-יונים.sonicate את התערובת במשך 10 דקות. לאחר מכן, צנטריפוגה הפיזור במשך 15 דקות ב 16, 000 גרם כדי להסיר יון כסף חינם. השליכו את הננו-דיאמונדים המעוטרים בננו-חלקיקים מכסף על ידי צנטריפוגה שלוש פעמים ב-100 מנות מיקרוליטר של מים מיוניים ב-16,000 גרם במשך חמש דקות בכל פעם.הוסף 100 microliters של מים deionized ננו-חלקיקים כסף מעוטר nanodiamonds ולגלות אותם מחדש על ידי sonication במשך 30 שניות. איפיין את nanodiamonds עם ספקטרוסקופיית UV-Vis סריקה מ 250 עד 550 ננומטר. לאחר מכן, הפקידו חמישה מיקרוליטרים של הננו-דימונדים המעוטרים בננו-חלקיקים מכסף על רשתות נחושת מצופות פחמן מנוקות פלזמה, ותנו להם לשבת במשך שלוש דקות.לאחר מכן, פתיל משם פתרון עודף עם נייר סינון. לשטוף כל רשת שלוש פעמים על ידי החלת טיפה של מים deionized, לתת לו לשבת במשך 15 שניות, ולאחר מכן wicking אותו משם עם נייר מסנן. תן לרשתות להתייבש לפני הדמיה של הדגימות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני שידור.nanodiamonds מצופה נטה ליצור microclusters אגרגטים, בעוד nanodiamonds מצופה פולידופמין יצרו פיזור טוב. ריכוזי דופמין גבוהים יותר גרמו להיווצרות שכבות פולידופמין עבות יותר במשטחים nanodiamond. פיזור הננו-דימונד הלא מרופד היה ברור וחסר צבע.עם ציפוי nanodiamonds עם שכבת פולידופמין עבה חמישה ננומטר, הפיזור נראה מעונן וחום. מראה הפיזור נעשה כהה יותר וסטראד עם ציפויים עבים יותר של פולידופמין. ההפחתה של כסף דיאמין על nanodiamonds מצופה שכבת פולידופמין עבה 15 ננומטר היה מוצלח ביותר כאשר ריכוז הידרוקסיד כסף דיאמין היה 0.4 כדי 0.6 מיליגרם למיליליטר.הננו-דימונדים שנוצרו בריכוזים נמוכים יותר היו קטנים מכדי להיחקר ביעילות. ערכי הספיגה המרביים הצביעו על כך שהננו-חלקיקים שנוצרו מהפתרונות של 0.4 עד 0.6 מיליגרם למיליליטר היו בקוטר של בערך 20 ו-30 ננומטר בהתאמה. TEM הראה כי חלקיקי כסף שנוצר 0.4 מיליגרם לכל פתרון כסף דיאמין מיליליטר היו כ 24 ננומטר רוחב, בעוד חלקיקים שנוצר 0.6 מיליגרם לכל פתרון מיליליטר היו כ 28 ננומטר רוחב.מספר הננו-חלקיקים על משטחי הננו-דיאמונד היה גדול יותר גם בריכוז הכסף הגבוה יותר של דיאמין. לאחר שימוש בהליך זה, nanodiamonds מפוזרים היטב עם עובי מחשב כף יד לשליטה נוצרו. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים לחקור יישומי nanodiamond עבור זרז, biosensors, nanocarriers.ללא שימוש בכל סוכן צמצום נוסף, תהליך התממשות בעזרת מחשב כף יד יכול לגרום להיווצרות של חלקיקי כסף עם הפחתת מבשרי מתכת ולשתק אותם על פני השטח מצופה מחשב כף יד. בנוסף, שכבות מחשב כף יד מכילות קבוצות פונקציונליות פתוחות אשר ניתן לנצל עוד יותר כדי להצטלב ביומולקולים סדרתיים אמין שונה.

bio-inspired-polydopamine-surface-modification-nanodiamonds-its

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

אנו מתארים את הייצור והאפיון של מערכות ננו-ביולוגיות המממשקות מצעים ננו-מובנים עם חלבונים ואפטמרים משותקים. מדווחים על השלבים הניסויים הרלוונטיים הכוללים ייצור ליטוגרפי של מצעים ננו-מבניים, ביו-פונקציונליזציה ואפיון ספקטרוסקופיה רמאן משופרת פני השטח (SERS). זיהוי SERS של חלבונים משותקים על פני השטח, ובדיקה של קשירת חלבון-ליגנד ואפטאמר-ליגנד מודגמת.

משטח משופר ראמאן ספקטרוסקופיה איתור של מולקולות ביולוגיות באמצעות EBL מצעי Nanostructured המפוברק

פרוטוקול פשוט להכנת תחמוצת גרפן המופחתת באמצעות אור נראה וננו-חלקיקים plasmonic מתואר.

הפחתה מושרה באור הנראה של גראפן אוקסיד שימוש Plasmonic Nanoparticle

מתבצעת סינתזה של ננו-חלקיקי זהב אחידים המצופים בקליפות מוליכים למחצה של CdS או ZnS. ציפוי המוליכים למחצה מתבצע על ידי הפקדת מעטפת גופרתית כסף והחלפת קטיוני הכסף בקטיוני אבץ או קדמיום.

סינתזה, אפיון, ואת Functionalization של תקליטורים היברידי Au / ו Au / ZnS Core / Shell חלקיקים

כאן אנו מציגים שיטה אמינה לניטור שילוב של ננו-חלקיקים במטריצת מארח פולימרית באמצעות אנקפסולציה של נפיחות. אנו מראים כי ניתן לדמיין במדויק את ריכוז פני השטח של נקודות קוונטיות של קדמיום סלניד באמצעות הדמיית פלואורסצנטיות חתך.

ניתוח ההלחנה מתקדם של מרוכבים Nanoparticle-פולימר באמצעות דימות פלואורסצנטי ישיר

אנו מציגים פרוטוקול להנדסת שלב העטרה של ננו-צינורות פחמן פלואורסצנטיים קרובים לאינפרא אדום (SWNTs) באמצעות פולימרים אמפיפיליים ו-DNA לפיתוח חיישנים למטרות מולקולריות ללא אלמנטים ידועים לזיהוי.

הכרה מולקולרית הנדסה עם פולימרים ביו-מימטיים על פחמן Walled יחיד

שיטה להשיג nanopatterns לא אחידה מבוססי דנדרימר כי היתר שליטה ננו של מקומיים ארגינין-גליצין-אספרטית חומצה (RGD) משטח צפיפות תיאר, הוחל על המחקר של תאית התמיינות אדהזיה ו- chondrogenic.

דנדרימר מבוססי Nanopatterns לא אחיד כדי מקומית משטח שליטה Adhesiveness: שיטה ישירה בידול Chondrogenic

פרוטוקול לפיתוח ביוסנסור אלקטרוכימי DNA הכוללת של אלקטרודות פחמן חלקיקי-לאחרונה, המסך המודפס מיוצב חומצה, זהב polylactic לזהות ויבריו parahaemolyticus מוצג.

התפתחות ביוסנסור אלקטרוכימי דנ א כדי לזהות חיידק והקאה

בעבודה זו, מוצג עבור שיפור האות של biosensing nanoprobe מבוססי פרוטוקול. הפרוטוקול מבוסס על ההפחתה של חומצה chloroauric על פני nanoprobes הקיים המורכבים של זהב, כסף, סיליקה או חלקיקי תחמוצת ברזל.

שיפור האות Nanoprobe מהירה על ידי באתרו בתוך Nanoparticle זהב סינתזה

במחקר זה, אנו משנים פחמן סיבים מיקרואלקטרודות עם חלקיקי זהב כדי לשפר את הרגישות של זיהוי נוירוטרנסמיטר.

גולד ננו-חלקיק שונה סיבי פחמן מיקרואלקטרודות לגילוי משופר נוירוכימי

בעבודה זו, אנו מספקים פרוטוקול לתפקוד ביולוגי של ננו-חומרים מגנטיים עם נוגדנים עבור מיקוד תאים ספציפיים. כדוגמאות, אנו משתמשים בננו-חוטי ברזל כדי לתקוף תאים סרטניים.

ביו-פונקציונליזציה של ננו-חומרים מגנטיים

פרוטוקול זה מתאר שיטת ייצור למצע גמיש לפיזור ראמאן משופר על פני השטח. שיטה זו שימשה לאיתור מוצלח של ריכוזים נמוכים של R6G ו Thiram.

ייצור מצע פיזור ראמאן גמיש (SERS) מבוסס פולידימתילסילוקסאן (PDMS) לזיהוי רגיש במיוחד

חקור פונקציונליזציה של פני שטח ננו-יהלומים באמצעות Polydopamine ליישומים במדע החומרים וברפואה ביולוגית. שיטה זו מאפשרת שליטה מדויקת בעובי השכבה והתקנה של חלקיקי כסף.

שינוי בהשראה ביו השטח Polydopamine של Nanodiamonds והצמצום שלה של סילבר חלקיקים

גלה סרטונים נוספים