ナノダイアモンドおよびその低減銀ナノ粒子の生体 Polydopamine 表面改質

サマリー

安易なプロトコルである polydopamine と連日の表面を高機能化する. します。

要約

連日 (NDs) の表面機能化は ND 表面官能基の多様性のためにまだ挑戦です。ここでは、ムール貝に触発された polydopamine (PDA) コーティングを使用して、NDs の多機能表面改質のための単純なプロトコルを示します。さらに、NDs の PDA の機能層は、合成、金属ナノ粒子を安定させる還元剤として勤めるかもしれません。ドーパミン (DA) は、自己重合し、NDs とドーパミンは単に一緒に混合される場合自発的に PDA ND 表面層を形成できます。PDA の層の厚さは、DA の濃度を変化させることにより典型的な結果では、厚さの 5 〜 へ 〜 15 PDA 層の nm を 100 nm ND 懸濁液に da 50 から 100 μ g/ミリリットルを追加することによってアクセスできます。Ag などの金属イオンを減らすために、PDA NDs を基板として使用するさらに、[(NH₃)₂]⁺、銀ナノ粒子 (AgNPs)。Ag の初期濃度に依存して、AgNPs のサイズ [(NH₃)₂]⁺。Ag の濃度の増加とともに [(NH₃)₂]⁺、NPs の直径だけでなく、NPs の数が増えます。要約すると、この研究は pda、NDs の表面を修正する簡便な手法を提案するだけでなく、また高度なアプリケーション (AgNPs) などの様々 な種の固定による NDs の拡張機能を示します。

概要

ナノダイヤモンド (NDs) 新規の炭素ベース材料は、さまざまなアプリケーション^1,2で使用するため近年でかなり注目を集めています。例えば、NDs の高い表面積は超化学的安定性および熱伝導率³のため金属ナノ粒子 (NPs) の優れた触媒サポートを提供します。さらに、NDs は、バイオ イメージングの重要な役割、バイオセンシング、ドラッグデリバリーのための優れた生体適合性と nontoxicity^4,5を再生します。

その機能を効率的に拡張するため共役蛋白質、核酸、ナノ粒子⁶など NDs の表面に機能性種に貴重なものです。さまざまな機能グループ (e.g、水酸基、カルボキシル基、ラクトンなど) が作成されますその浄化中に NDs の表面に官能基の共役利回りがまだ非常に低いそれぞれの低密度のため。アクティブな化学グループの⁷。これはがちで不安定な NDs で結果集計、アプリケーション⁸をさらに制限すること。

現在、NDs を高機能化するために使用する最も一般的な方法は、共有結合の共役を銅フリー クリック化学⁹、ペプチド核酸 (PNA)¹⁰、および自己組織化 DNA¹¹の共有結合連鎖を使用しています。NDs の非共有結合の折り返しも提案されている炭水化物変更 BSA⁴、HSA¹²コーティングなど。ただし、これらの方法は時間がかかり、非効率的なので、NDs の表面を変更する簡単で一般的に適用される方法を開発できることが望ましいです。

遵守し、機能性ナノ粒子、金ナノ粒子 (結果)¹⁴Fe₂O₃¹⁵SiO₂^{16 などの広く使用されたドーパミン (DA)13脳の自然な神経伝達物質として知られています。}.自己重合 PDA 層豊かにアミノ基とフェノールのグループ、または簡単に溶液中におけるチオール/アミンを含む生体分子の固定化金属ナノ粒子を直接抑える更に利用されることができます。この単純なアプローチは、秦らにより NDs を施してに最近適用されました。当社研究所^17,18DA 誘導体を用いて NDs経由でクリックして化学以前研究^19,20の変更が。

ここでは、NDs を効率的に functionalizes 簡単な PDA ベースの表面改質手法について述べる。DA の濃度を変化させることによって数ナノメートルから数十ナノメートルの PDA 層の厚さを制御できます。さらに、金属のナノ粒子は直接小さくなり、さらに毒性軽減剤を必要とせず PDA 表面安定化します。銀ナノ粒子のサイズ Ag の初期濃度に依存して [(NH₃)₂]⁺。このメソッドにより、NDs の表面上の PDA の制御された堆積と ND の合成触媒の優れたナノ プラットフォームをサポートしている、バイオ イメージング、NDs の機能を飛躍的に向上させる AgNPs,の共役とバイオ センサー。

プロトコル

1。試薬の調製

注意: は、読み取り、使用する前に関連するすべての材料安全データ用紙 (MSDS) を理解してください。化学物質は、毒性、揮発性があります。特別な取り扱い手順やストレージの要件に従ってください。実験中に、潜在的な危険を避けるために個人用保護具、手袋、安全眼鏡、白衣などを使用します。

1. トリス塩酸バッファーの準備
   1. 100 mL の脱イオン H₂O にトリス粉末 30.29 g を溶解、粉末が完全に分解することを確保し、250 mL メスフラスコにソリューションを転送します。
   2. Tris バッファーの 1.0 M を与えるメスフラスコで 250 mL のスケールに脱イオン H₂O を追加します。
   3. 1.0 M Tris バッファー 100 倍を与える 0.01 M トリス バッファーを希釈し、1.0 M 塩酸標準溶液を使用して 8.5 に pH を調整します。
   4. 0.01 M トリス塩酸バッファーの ph を調整するのに pH メーターを使用します。
2. ND の懸濁液の準備
   1. 100 を希釈 50 倍 ND 懸濁液の 0.02 mg/mL を与えるに 0.01 M トリス塩酸バッファーと単結晶 ND 懸濁液 (1.0 mg/mL) の nm。
3. ドーパミン溶液の調製
   1. 2.0 mL 10 mg/mL DA ソリューションを与えるための 0.01 M トリス塩酸バッファーの中の塩酸ドーパミンの 20 mg を溶解します。
      注: DA ソリューション必要があります新鮮な準備、使用 15 分以内。
4. Ag [(NH₃)₂] ああ溶液の調製
   1. アグノ₃ 10 mL の脱イオン H₂O 10 mg/mL アグノ₃ソリューションを与えるためには固体の 100 mg を溶解します。
   2. 1.0 M 水酸化アンモニウム (NH₃· を追加します。H₂O) 黄色までアグノ₃溶液に滴下フォームを沈殿し、NH₃· を追加していきます沈殿が消えるまでは、H₂O ソリューションです。
      注: 必要な最小ボリュームを作る使用直前に準備し、使用後に直ちに破棄します。
      注意: 追加 NH₃·H₂O 顔がヒューム フードの盾、手袋、ゴーグルしています。

2。NDs (PDA-NDs) の表面に合成 PDA 層

1. 作りたて DA ソリューション (10 mg/mL) を与えるため ND 懸濁液に最終濃度 50、75、100 を様々 なを追加 DA の μ G/ml1.0 mL に全反応音量を調整、10 mL テスト チューブにそれを転送し、25 ° C、12 時間暗闇の中で活発にかき混ぜます。
2. 16,000 x g で 2 h の PDA NDs ソリューションを遠心分離機、上澄みを除去し、16 歳で 1 h の脱イオン水にて 3 回洗浄 000 x g たびに。
3. 30 超音波処理と脱イオン水を 200 μ l 添加の PDA NDs を再分散 s。PDA - NDs のコーティングさらに使用できるようになります。

3。PDA NDs (AgNPs-PDA-NDs) の表面に AgNPs の削減

1. 脱イオン水で 2 回ステップ 2.3 で事前合成 PDA NDs の 40 μ L を希釈します。Ag の最終濃度を与えるために追加 Ag [(NH₃)₂] ああソリューション [(NH₃)₂]⁺ (0.08 0.16 0.24、0.40、0.60 mg/mL)。
2. 1.5 mL 遠心管中 100 μ L に最終的な音量を調整するには、脱イオン水、10 分間超音波処理を追加します。
3. 遠心分離機の AgNPs-PDA-NDs 16,000 × gで 15 分間無料銀イオンを除去、遠心分離後に上清を破棄、100 μ L の脱イオン水を追加、各時間 5 分 16,000 x gで脱イオン水で 3 回を洗浄します。
4. 30 の超音波処理と deionizedwater の 100 μ L の AgNPs PDA NDs を再分散 s それ以上の使用のために準備します。

4。PDA NDs と AgNPs PDA NDs クラスターの分析

1. (UV) の紫外・可視吸収スペクトル
   1. UV スペクトルを使用して、PDA ND 面 AgNPs の平均サイズ分布を監視します。手順 3.4 で 1 cm 石英キュベットで Ag [(NH₃)₂] オハイオ州の様々 な濃度の準備 AgNPs PDA NDs サンプルを転送し、250 に 550 のスキャン波長で吸収を監視 nm。
2. 選挙顕微鏡 (TEM)
   1. 場所にグリッドを維持するパラフィルムで包まれたスライド ガラスにコーティング炭素銅グリッドを配置します。プラズマ クリーナーに添付の TEM グリッドをガラス スライドを挿入します。クリーナーのプラズマと真空ポンプを入れます。5 分後、プラズマをオンにし、3 分の中規模電力レベルとグリッドを放電します。
   2. 預金 5 炭素フィルムのサンプルの μ L 被覆 Cu-グリッド 3 分使用濾紙グリッドの端から余分なサンプルを放出します。15 のためのグリッドに脱イオン水のドロップを預金し、塩を削除する s は、ろ紙を水を芯します。2 回洗濯手順を繰り返し、さらに使用のための乾燥空気にグリッドを許可します。
   3. 38,000 倍の倍率で通常、TEM による試料を可視化します。200 は、KV。

結果

PDA ND 表面層の形成は、TEM (図 1) によって分析しました。PDA 層の異なる厚さは、厚い PDA レイヤーにつながった DA の高濃度として観察されました。さらに、カプセル化反応、NDs ソリューションの色から変更後暗い、高いながら無色 DA の初期濃度より暗いソリューションとなった。

図 2の説明 Ag の削減 [(NH₃)₂]⁺ 100 nm の PDA 商品表面の表面に AgNPs します。AgNPs、tem、計算のサイズ分布は Ag の元の濃度依存性を決定するため使用された [(NH₃)₂]⁺ 、AgNPs のサイズに。

ディスカッション

自己重合 DA コーティング、NDs の表面機能化と Ag の削減のための詳しいプロトコルを説明 [(NH₃)₂]⁺ PDA レイヤー (図 3) に AgNPs します。戦略は、DA の濃度を変更するだけで PDA 層のさまざまな厚さを作り出すことができます。AgNPs のサイズは、元の金属イオン溶液の濃度を変えることによって制御できます。図 1Aの TEM 画像では、ノンコート 100 nm NDs フォーム マイクロクラ スターと集計しがちだったが表示されます。NDs は、PDA で内部に閉じ込められた、薄いリングとして示した PDA レイヤーは、NDs をラウンドします。PDA の層の厚さ、TEM 画像で測定したが約 5 nm、10 nm、および 15 nm、それぞれ最終的な DA 50 μ G/ml、75 μ g/mL、100 μ g/mL、濃度に相当します。NDs の懸濁液の色が無色からコーティング、ND 面...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ナノダイヤモンド	FNDバイオテック株式会社	brFND-100	、水に分散し、さらに精製せずにドー
パミン塩酸塩	シグマ	H8502-25G	、新たに
硝酸銀	フィッシャーS181-25
酸化アンモニウム	フィッシャーA669S-500		有毒
なトリス塩酸塩	フィッシャーBP153-500TEM
グリッドカーボンフィルム	テッドを準備しますペラ	01843-F300	メッシュ銅