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

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

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave sull'efficace funzionalizzazione superficiale del nanodiamondo, che hanno ampie applicazioni nella scienza dei materiali e nella biomedicina. Questo metodo può essere utilizzato per i nanodiamanti. Può anche essere applicato per altri materiali, come nanoparticelle metalliche, nanoparticelle magnetiche o superfici che necessitano di un rivestimento attivo di biopolimeri.

In questo metodo, i nanodiamanti sono funtionalizzati con un rivestimento di polidopamina, un adesivo universale. Lo spessore dello strato PDA è ben controllato variando la concentrazione di dopamina. Per iniziare, sciogliere 30,29 grammi di polvere di tris HCl in 100 microlitri di acqua deionizzata.

Trasferire la soluzione in un matraccio volumetrico da 250 millilitri. Riempire il pallone alla linea con acqua deionizzata e mescolarlo per ottenere un buffer tris HCl molare. Da questa soluzione stock, preparare 20 millilitri di tampone 0,1 tris HCl molare mediante diluizione seriale.

Durante il monitoraggio del tampone con un pH meter, regolare il pH a 8,5 utilizzando un acido cloridrico molare. Successivamente, diluire 0,02 millilitri di un milligrammo per sospensione millilitro di nanocristallini da 100 nanometri a un millilitro con il tampone di pH 8,5 tris. Mescolare la miscela per 10 minuti per ottenere una sospensione di nanodiamondo da 0,02 milligrammi per millilitro.

Quindi, sciogliere 20 milligrammi di cloridrato di dopamina in due millilitri di pH 8,5 tris buffer, vortice per 30 secondi per ottenere una soluzione tamponata di 10 milligrammi per millilitro di cloridrato di dopamina. Aggiungere cinque, 7,5 o 10 microlitri della soluzione di dopamina appena preparata alla soluzione di nanodiamondo, a seconda che si desideri una concentrazione finale di cloridrato di dopamina di 50, 75 o 100 milligrammi per millilitro. Dopo aver regolato il volume di reazione, mescolare vigorosamente la miscela a 25 gradi Celsius per 12 ore al buio.

Quindi, trasferire la sospensione di nanodiamanti rivestiti in polidopamina in un tubo di centrifuga da 1,5 millilitri e centrifugarla a 16.000 g per due ore. Rimuovere il supernatante e lavare i nanodiamanti tre volte con una porzione millilitro di acqua deionizzata a 16.000 g per un'ora ogni volta. Quindi aggiungere 200 microlitri di acqua deionizzata ai solidi lavati e sonicare la miscela per 30 secondi per ridisperare i nanodiamanti rivestiti di polidopamina.

Diluire serialmente 40 microlitri di una sospensione di nanodiamanti rivestiti di polidopamina due volte con acqua deionizzata. Quindi, sciogliere 100 milligrammi di nitrato d'argento in 10 millilitri di acqua deionizzata con vortice. In una cappa aspirante, aggiungere un'ammoniaca acquosa molare alla soluzione di nitrato d'argento, dropwise, fino a mentre si forma un precipitato giallo, scuotendo periodicamente la soluzione.

Continuare ad aggiungere ammoniaca fino a quando il precipitato scompare per ottenere una soluzione di idrossido d'argento diammina. Aggiungere immediatamente 4,3 o 6,4 microlitri della soluzione d'argento diammina a 40 microlitri della dispersione diluita di nanodiamanti, per una concentrazione finale rispettivamente di 0,4 o 0,6 milligrammi per millilitro. Successivamente, regolare il volume a 100 microlitri con acqua deionizzata.

Sonicare la miscela per 10 minuti. Quindi, centrifugare la dispersione per 15 minuti a 16.000 g per rimuovere gli ioni d'argento liberi. Scartare il supernatante e lavare le nanodiamanti rivestite in polidopamina decorate con nanoparticelle d'argento centrifugandole tre volte in porzioni di 100 microliter di acqua deionizzata a 16.000 g per cinque minuti ogni volta.

Aggiungere 100 microlitri di acqua deionizzata alle nanodiamanti decorate con nanoparticelle d'argento e ridisperirli per sonicazione per 30 secondi. Caratterizzare i nanodiamanti con scansione della spettroscopia UV-Vis da 250 a 550 nanometri. Successivamente, depositare cinque microlitri delle nanodiamanti decorate con nanoparticelle d'argento su griglie di rame rivestite di carbonio pulite al plasma, e lasciarle riposare per tre minuti.

Quindi, assorbi la soluzione in eccesso con carta da filtro. Lavare ogni griglia tre volte applicando una goccia di acqua deionizzata, lasciandola riposare per 15 secondi e poi assorberla con carta da filtro. Lasciare asciugare le griglie all'aria prima di visualizzare i campioni con microscopia elettronica a trasmissione.

I nanodiamanti non rivestiti tendevano a formare microcluster e aggregati, mentre i nanodiamanti rivestiti di polidopamina formavano buone dispersioni. Concentrazioni più elevate di dopamina hanno portato alla formazione di strati di polidopamina più spessi nelle superfici dei nanodiamanti. La dispersione di nanodiamanti non patinato era chiara e incolore.

Dopo aver rivestito i nanodiamanti con uno strato di polidopamina spesso cinque nanometri, la dispersione è apparsa torbosa e marrone. L'aspetto di dispersione divenne progressivamente più scuro con rivestimenti in polidopamina più spessi. La riduzione dell'argento diammina su nanodiamanti rivestiti con uno strato di polidopamina spesso 15 nanometri ha avuto più successo quando la concentrazione di idrossido d'argento diammina era da 0,4 a 0,6 milligrammi per millilitro.

I nanodiamanti formatisi a concentrazioni più basse erano troppo piccoli per essere studiati efficacemente. I valori massimi di assorbanza indicavano che le nanoparticelle formate dalle soluzioni da 0,4 a 0,6 milligrammi per millilitro avevano diametri rispettivamente di circa 20 e 30 nanometri. TEM ha dimostrato che le nanoparticelle d'argento generate dalla soluzione di argento diammina da 0,4 milligrammi per millilitro erano larghe circa 24 nanometri, mentre le nanoparticelle generate dalla soluzione di 0,6 milligrammi per millilitro erano larghe circa 28 nanometri.

Il numero di nanoparticelle sulle superfici delle nanodiamanti era anche maggiore alla maggiore concentrazione di argento diammina. Dopo aver usato questa procedura, si sono formati nanodiamanti ben dispersi con uno spessore PDA controllabile. Questa tecnica apre la strada ai ricercatori per esplorare le applicazioni nanodiamanti per catalizzatori, biosensori e nanocarri.

Senza utilizzare alcun agente riducente aggiuntivo, il processo di materializzazione assistito da PDA può indurre la formazione di nanoparticelle d'argento sulla riduzione dei precursori metallici e immobilizzarli sulla superficie rivestita di PDA. Inoltre, gli strati di PDA contengono gruppi funzionali aperti che possono essere ulteriormente utilizzati per coniugare biomolecole seriali e modificate con ammina.