Modificação de superfície de Polydopamine bio-inspirada de nanodiamantes e sua redução de nanopartículas de prata

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre a efetiva funcionalização superficial do nanodiamanhã, que têm amplas aplicações em ciência material e biomedicina. Este método pode ser usado para nanodiamantes. Também pode ser aplicado para outros materiais, como nanopartículas metálicas, nanopartículas magnéticas ou superfícies que precisam de um revestimento biopolímero ativo.

Neste método, os nanodiamantes são funtionalizados com um revestimento de polidopamina, um adesivo universal. A espessura da camada PDA é bem controlada variando a concentração de dopamina. Para começar, dissolva 30,29 gramas de pó tris HCl em 100 microliters de água deionizada.

Transfira a solução para um frasco volumoso de 250 mililitros. Encha o frasco até a linha com água deionizada e misture-o para obter um amortecedor de um molar tris HCl. A partir desta solução de estoque, prepare 20 mililitros de 0,1 amortecedor molar tris HCl por diluição serial.

Enquanto monitora o tampão com um medidor de pH, ajuste o pH para 8,5 usando um ácido clorídrico molar. Em seguida, diluir 0,02 mililitros de uma suspensão de um miligrama por mililitro de 100 nanômetros de nanodiamantes de monocristalinos para um mililitro com o tampão pH 8,5 tris. Mexa a mistura por 10 minutos para obter uma suspensão de 0,02 miligramas por mililitro nanodiamanho.

Em seguida, dissolva 20 miligramas de cloridrato de dopamina em dois mililitros de tampão pH 8,5 tris, por vórtice por 30 segundos para obter uma solução de cloridrato de dopamina de 10 mililitros tampão. Adicione cinco, 7,5 ou 10 microlitrais da solução de dopamina recém-preparada à solução de nanodiamond, dependendo se uma concentração final de cloridrato de dopamina de 50, 75 ou 100 miligramas por mililitro é desejada. Depois de ajustar o volume de reação, mexa vigorosamente a mistura a 25 graus Celsius por 12 horas no escuro.

Em seguida, transfira a suspensão de nanodiamantes revestidos de polidopamina para um tubo de centrífuga de 1,5 mililitro, e centrífuga-o a 16.000 g por duas horas. Remova o supernatante e lave os nanodiamantes três vezes com uma porção mililitro de água deionizada a 16.000 g por uma hora cada vez. Em seguida, adicione 200 microliters de água deionizada aos sólidos lavados, e sonicize a mistura por 30 segundos para redisperse os nanodiamantes revestidos de polidopamina.

Diluir em série 40 microliters de uma suspensão de nanodiamantes revestidos de polidopamina duas vezes com água deionizada. Em seguida, dissolva 100 miligramas de nitrato de prata em 10 mililitros de água deionizada por vórtice. Em um capô de fumaça, adicione uma amônia aquosa molar à solução de nitrato de prata, dropwise, até que um precipitado amarelo se forme, agitando periodicamente a solução.

Continue adicionando amônia até que o precipitado desapareça para obter uma solução de hidróxido de prata diamina. Adicione imediatamente 4,3 ou 6,4 microliters da solução de prata diamina a 40 microliters da dispersão diluída de nanodiamanhã, para uma concentração final de 0,4 ou 0,6 miligramas por mililitro, respectivamente. Depois disso, ajuste o volume para 100 microliters com água deionizada.

Sonicar a mistura por 10 minutos. Em seguida, centrifufique a dispersão por 15 minutos a 16.000 g para remover íons de prata livres. Descarte o supernascer e lave os nanodiamantes revestidos de polidopamina de prata, centrifugando-os três vezes em 100 porções de microliter de água desionizada a 16.000 g por cinco minutos cada vez.

Adicione 100 microliters de água deionizada aos nanodiamantes decorados com nanopartículas de prata e redisperse-os por sônica por 30 segundos. Caracterize os nanodiamantes com espectroscopia UV-Vis de 250 a 550 nanômetros. Em seguida, deposite cinco microliters dos nanodiamantes decorados com nanopartículas de prata em grades de cobre revestidas de carbono limpas com plasma, e deixe-os sentar por três minutos.

Em seguida, afaste a solução em excesso com papel filtro. Lave cada grade três vezes aplicando uma gota de água deionizada, deixando-a sentada por 15 segundos e, em seguida, afastando-a com papel filtro. Deixe as redes secarem o ar antes de visualizar as amostras com microscopia eletrônica de transmissão.

Os nanodiamantes não revestidos tendiam a formar microclusters e agregados, enquanto os nanodiamantes revestidos de polidopamina formavam boas dispersões. Concentrações mais elevadas de dopamina resultaram na formação de camadas mais espessas de polidopamina nas superfícies de nanodiamanas. A dispersão de nanodiamanhões não revestidas era clara e incolor.

Ao revestir os nanodiamantes com uma camada de polidopamina de cinco nanômetros de espessura, a dispersão parecia nublada e marrom. A aparência de dispersão tornou-se progressivamente mais escura com revestimentos de polidopamina mais espessos. A redução da prata diamina em nanodiamantes revestidos com uma camada de polidopamina de 15 nanômetros de espessura foi mais bem sucedida quando a concentração de hidróxido de prata diamina foi de 0,4 a 0,6 miligramas por mililitro.

Os nanodiamantes formados em concentrações mais baixas eram muito pequenos para serem estudados efetivamente. Os valores máximos de absorção indicaram que as nanopartículas formadas a partir das soluções de 0,4 a 0,6 miligramas por mililitro tinham diâmetros de aproximadamente 20 e 30 nanômetros, respectivamente. A TEM mostrou que as nanopartículas de prata geradas a partir da solução prata de diamina de 0,4 mililiter por mililitro tinham cerca de 24 nanômetros de largura, enquanto as nanopartículas geradas a partir da solução de 0,6 miligrama por mililitro tinham cerca de 28 nanômetros de largura.

O número de nanopartículas nas superfícies de nanodiamanheiro também foi maior na maior concentração de prata diamina. Após o uso deste procedimento, nanodiamantes bem dispersos com espessura PDA controlável foram formados. Essa técnica abre caminho para os pesquisadores explorarem aplicações de nanodiamantes para catalisadores, biosensores e nanocarriers.

Sem o uso de qualquer agente redutor adicional, o processo de materialização assistida pelo PDA pode induzir a formação de nanopartículas de prata após a redução de precursores metálicos e imobilizá-las na superfície revestida de PDA. Além disso, as camadas de PDA contêm grupos funcionais abertos que podem ser ainda mais utilizados para conjugar biomoléculas seriais e modificadas por amina.