Bio-inspired Polydopamine oppervlak wijziging van Nanodiamonds en de vermindering van zilveren nanodeeltjes

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over effectieve oppervlaktefunctionalisatie van nanodiamond, die brede toepassingen hebben in materiaalkunde en biogeneeskunde. Deze methode kan worden gebruikt voor nanodiamanten. Het kan ook worden toegepast voor andere materialen, zoals metalen nanodeeltjes, magnetische nanodeeltjes, of oppervlakken die een actieve biopolymeer coating nodig hebben.

In deze methode worden nanodiamanten gepregramiseerd met een coating van polydopamine, een universele lijm. De dikte van de PDA-laag wordt goed gecontroleerd door het variëren van de concentratie dopamine. Los om te beginnen 30,29 gram tris HCl-poeder op in 100 microliter gedeïsized water.

Breng de oplossing over in een volumekolf van 250 milliliter. Vul de kolf aan de lijn met gedeïmiseerd water, en meng het om een een kies tris HCl buffer te verkrijgen. Bereid uit deze voorraadoplossing 20 milliliter 0,1 molaire tris HCl-buffer door seriële verdunning.

Stel tijdens het bewaken van de buffer met een pH-meter de pH aan op 8,5 met één molair zoutzuur. Vervolgens verdun 0,02 milliliter van een 1 milligram per milliliter suspensie van 100 nanometer monokristallijne nanodiamanten tot één milliliter met de pH 8,5 tris buffer. Roer het mengsel gedurende 10 minuten tot een 0,02 milligram per milliliter nanodiamond suspensie te verkrijgen.

Los vervolgens 20 milligram dopaminehydrochloride op in twee milliliter pH 8,5 tris buffer, door 30 seconden te vortexen om een gebufferde 10 milligram per milliliter dopamine hydrochloride-oplossing te verkrijgen. Voeg vijf, 7,5, of 10 microliter van de vers bereide dopamine oplossing aan de nanodiamond oplossing, afhankelijk van of een definitieve dopamine hydrochloride concentratie van 50, 75, of 100 milligram per milliliter gewenst is. Roer na het aanpassen van het reactievolume het mengsel gedurende 12 uur krachtig op 25 graden Celsius in het donker.

Breng vervolgens de suspensie van met polydopamine bedekte nanodiamanten over op een 1,5 milliliter centrifugebuis en vercentrifugeer deze twee uur lang op 16.000 g. Verwijder de supernatant en was de nanodiamanten drie keer met een milliliter porties gedeïmiseerd water op 16.000 g gedurende een uur per keer. Voeg vervolgens 200 microliter gedeïoniseerd water toe aan de gewassen vaste stoffen en sonisch het mengsel gedurende 30 seconden om de met polydopamine gecoate nanodiamanden opnieuw te maken.

Verdun 40 microliter van een suspensie van met polydopamine bedekte nanodiamanten twee maal met gedeïoniseerd water. Los vervolgens 100 milligram zilvernitraat op in 10 milliliter gedeïmiseerd water door vortexing. Voeg in een rookkap een molaire waterige ammoniak toe aan de zilvernitraatoplossing, dropwise, totdat zich een geel neerslag vormt, waarbij de oplossing periodiek wordt geschud.

Doorgaan met het toevoegen van ammoniak totdat het neerslag verdwijnt om een oplossing van diamine zilverhydroxide te verkrijgen. Voeg onmiddellijk 4,3 of 6,4 microliter van de diaminezilveroplossing toe aan 40 microliter van de verdunde nanodiamondverspreiding, voor een uiteindelijke concentratie van respectievelijk 0,4 of 0,6 milligram per milliliter. Pas hierna het volume aan op 100 microliter met gedeïniseerd water.

Sonicate het mengsel gedurende 10 minuten. Vercentrifugeer vervolgens de dispersie gedurende 15 minuten bij 16.000 g om vrije zilverionen te verwijderen. Gooi de supernatant weg en was de zilveren nanodeeltjes versierde met polydopamine bedekte nanodiamanten door ze drie keer te centrifugeren in 100 microliter porties gedeïoniseerd water op 16.000 g gedurende vijf minuten per keer.

Voeg 100 microliters gedeïmiseerd water toe aan de zilveren nanodeeltjes versierde nanodiamanten en reder ze door sonicatie gedurende 30 seconden. Karakteriseer de nanodiamanten met UV-Vis spectroscopie scanning van 250 tot 550 nanometer. Vervolgens, deponeren vijf microliters van de zilveren nanodeeltjes versierde nanodiamanten op plasma gereinigde koolstof-gecoate koperen roosters, en laat ze zitten voor drie minuten.

Vervolgens, wick weg overtollige oplossing met filterpapier. Was elk rooster drie keer door het toepassen van een druppel gedeïsized water, laat het zitten voor 15 seconden, en vervolgens af te wicking het weg met filterpapier. Laat de roosters drogen voordat u de monsters visualiseert met transmissieelektronenmicroscopie.

De ongecoate nanodiamanten vormden meestal microclusters en aggregaten, terwijl met polydopamine gecoate nanodiamanten goede dispersies vormden. Hogere dopamine concentraties resulteerde in de vorming van dikkere polydopamine lagen in de nanodiamond oppervlakken. De ongecoate nanodiamond dispersie was duidelijk en kleurloos.

Bij het coaten van de nanodiamanten met een vijf nanometer dikke polydopaminelaag, leek de dispersie troebel en bruin. De dispersie verschijning werd steeds donkerder met dikkere polydopamine coatings. De vermindering van diaminezilver op nanodiamanten bedekt met een 15 nanometer dikke polydopaminelaag was het meest succesvol toen de diaminezilverhydroxideconcentratie 0,4 tot 0,6 milligram per milliliter was.

De nanodiamanten die bij lagere concentraties werden gevormd waren te klein om effectief te worden bestudeerd. De maximale absorptiewaarden gaven aan dat de nanodeeltjes gevormd uit de 0,4 tot 0,6 milligram per milliliter oplossingen diameters van ongeveer 20 en 30 nanometer respectievelijk had. TEM toonde aan dat de zilveren nanodeeltjes gegenereerd uit de 0,4 milligram per milliliter diamine zilveroplossing ongeveer 24 nanometer breed waren, terwijl de nanodeeltjes gegenereerd uit de 0,6 milligram per milliliteroplossing ongeveer 28 nanometer breed waren.

Het aantal nanodeeltjes op de nanodiamond oppervlakken was ook groter bij de hogere diamine zilverconcentratie. Na het gebruik van deze procedure werden goed verspreide nanodiamanmen met een controleerbare PDA-dikte gevormd. Deze techniek maakt de weg vrij voor onderzoekers om nanodiamond toepassingen voor katalysator, biosensoren en nanocarriers te verkennen.

Zonder gebruik te maken van extra reducerend middel, kan het PDA-ondersteunde materialisatieproces de vorming van zilveren nanodeeltjes veroorzaken bij het verminderen van metalen precursoren en ze op het met PDA bedekte oppervlak immobiliseren. Bovendien bevatten de PDA-lagen open functionele groepen die verder kunnen worden gebruikt om seriële en aminege gemodificeerde biomoleculen te vervoegen.