تعديل سطح بوليدوباميني المستوحاة من السيرة الذاتية نانودياموندس والحد منه من جسيمات فضة نانوية
Summary
ويقدم بروتوكول السطحية إلى أسطح نانودياموندس مع بوليدوباميني فونكتيوناليزي.
Abstract
لا تزال صعبة بسبب تنوع المجموعات الوظيفية على السطوح ND الروغان السطحية من نانودياموندس (NDs). هنا، نبدي بروتوكول بسيط لتعديل سطح متعدد الوظائف NDs باستخدام الطلاء بوليدوباميني مستوحاة من بلح البحر (PDA). وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون الطبقة الوظيفية للمساعد الشخصي الرقمي على NDs كعامل تخفيض لتوليف واستقرار الجسيمات النانوية المعدنية. يمكن الذاتي بلمرة الدوبامين (DA) وتشكل طبقات المساعد الشخصي الرقمي على الأسطح ND تلقائياً إذا NDs والدوبامين هي ببساطة مختلطة معا. يتم التحكم في سمك طبقة المساعد الشخصي الرقمي باختلاف تركيز جدول أعمال التنمية. وتبين أن نتيجة نموذجية بسمك من ~ 5 إلى ~ 15 نانومتر طبقة المساعد الشخصي الرقمي ويمكن الوصول إلى إضافة 50 إلى 100 ميكروغرام/مل دا إلى 100 نانومتر ND المعلقات. وعلاوة على ذلك، تستخدم المساعد الشخصي الرقمي–NDs كركيزة للحد من أيونات المعادن، مثل Ag [(NH3)2]+للفضة جسيمات نانوية (أجنبس). أحجام أجنبس الاعتماد على التركيزات المبدئية من Ag [(NH3)2]+. جنبا إلى جنب مع زيادة في تركيز Ag [(NH3)2]+، يزيد عدد مصادر القدرة النووية، فضلا عن أقطار مصادر القدرة النووية. وباختصار، هذه الدراسة ليس فقط يقدم طريقة سهلة لتعديل أسطح NDs مع المساعد الشخصي الرقمي، لكن كما يوضح وظائف محسنة لنظام قواعد البيانات الوطنية بترسيخ الأنواع المختلفة من الاهتمام (مثل أجنبس) للتطبيقات المتقدمة.
Introduction
نانودياموندس (NDs)، مادة الكربون أساس رواية، اجتذبت قدرا كبيرا من الاهتمام في السنوات الأخيرة لاستخدامها في مختلف التطبيقات1،2. على سبيل المثال، توفير المساحات السطحية العالية من NDs الدعم محفز ممتاز للجسيمات النانوية المعدنية (NPs) بسبب الاستقرار الكيميائي فائقة والموصليه الحرارية3. وعلاوة على ذلك، NDs تلعب أدواراً هامة في بيو-التصوير والاستشعار الحيوي، وإيصال الأدوية بسبب تلك المعلقة توافق مع الحياة ونونتوكسيسيتي4،5.
لكفاءة توسيع قدراتها، أنها ذات قيمة متزاوجة الأنواع الفنية على السطوح من NDs، مثل البروتينات، والأحماض النووية، وجسيمات نانوية6. على الرغم من أن مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية (على سبيل المثال.، الهيدروكسيل، الكربوكسيل، لاكتوني، إلخ) يتم إنشاؤها على أسطح NDs خلال على تنقية، غلة الاقتران من المجموعات الوظيفية لا تزال منخفضة جداً بسبب كثافة منخفضة لكل 7من المجموعة الكيميائية النشطة. وهذا يؤدي في NDs غير المستقرة، التي تميل إلى مجتمعة، والحد من زيادة تطبيق8.
حاليا، الطرق الأكثر شيوعاً المستخدمة في فونكتيوناليزي NDs، تصريف التساهمية باستخدام الكيمياء فوق خالية من النحاس9، الروابط التساهمية الببتيد الأحماض النووية (السلطة الوطنية الفلسطينية)10، وتجميعها ذاتيا الحمض النووي11. كما اقترح الالتفاف غير التساهمية لنظام قواعد البيانات الوطنية، بما في ذلك جيش صرب البوسنة معدلة الكربوهيدرات4، وطلاء12يمتلكهما. ومع ذلك، نظراً لأن هذه الأساليب مضيعة للوقت وغير كفء، من المرغوب فيه أنه يمكن تطوير طريقة بسيطة وقابلة للتطبيق عموما لتعديل أسطح NDs.
الدوبامين (DA)13، المعروف ناقل عصبي طبيعية في الدماغ، ويستخدم على نطاق واسع للالتزام والجسيمات النانوية، مثل الذهب جسيمات نانوية (أونبس)14و Fe2س315SiO216 فونكتيوناليزينج . الذاتي مبلمرة المساعد الشخصي الرقمي طبقات إثراء المجموعات الأمينية والفينوليه، التي يمكن استخدامها لتقليل الجسيمات النانوية المعدنية مباشرة أو لشل ثيول/أمين-تتضمن الجزيئات الحيوية في محلول مائي سهولة. وكان تطبيق هذا النهج بسيطة مؤخرا على فونكتيوناليزي NDs التي تشين وآخرون. ولدينا مختبر17،18، على الرغم من أن يعملن المشتقات دا لتعديل NDs عبر “انقر فوق الكيمياء” في دراسات سابقة19،20.
هنا، نحن تصف طريقة بسيطة تعديل سطح القائم على المساعد الشخصي الرقمي بكفاءة فونكتيوناليزيس NDs. باختلاف تركيز دا، يمكننا السيطرة سمك طبقة PDA من بضعة نانومتر إلى عشرات نانومتر. وباﻹضافة إلى ذلك، الجسيمات النانوية المعدنية مباشرة تخفيض واستقرت على سطح المساعد الشخصي الرقمي دون الحاجة إلى عوامل إضافية لتخفيض السامة. تعتمد أحجام جسيمات نانوية فضية على التركيزات المبدئية ل Ag [(NH3)2]+. يسمح هذا الأسلوب لترسب المساعد الشخصي الرقمي التي تسيطر عليها جيدا على أسطح NDs وتوليف ND مترافق أجنبس، الذي يمتد الأداء الوظيفي ل NDs هائلة كما يدعم منصات نانو ممتازة من محفز، بيو-التصوير، و السيرة الذاتية-أجهزة الاستشعار.
Protocol
Representative Results
Discussion
توفر هذه المقالة بروتوكول مفصل الروغان السطحية من NDs مع طلاء دا مبلمرة الذاتي، والحد من Ag [(NH3)2]+ إلى أجنبس في طبقات المساعد الشخصي الرقمي (الشكل 3). الاستراتيجية التي قادرة على إنتاج سمك مختلف طبقات المساعد الشخصي الرقمي بمجرد تغيير تركيز جدول أعمال التنمية…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا البحث كان تدعمها “المؤسسة الوطنية للعلوم” (CCF 1814797) وجامعة ميسوري البحثية المجلس، مركز بحوث المواد، وكلية الفنون والعلوم في جامعة ميسوري للعلوم والتكنولوجيا
Materials
| Nanodiamond | FND Biotech, Inc. | brFND-100 | dispersed in water, and used without further purification |
| Dopamine hydrochloride | Sigma | H8502-25G | prepare freshly |
| Silver Nitrate | Fisher | S181-25 | |
| Ammonium Hydroxide | Fisher | A669S-500 | highly toxic |
| Tris Hydrochloride | Fisher | BP153-500 | |
| TEM grid carbon film | Ted Pella | 01843-F | 300 mesh copper |
References
- Mochalin, V. N., Shenderova, O., Ho, D., Gogotsi, Y. The properties and applications of nanodiamonds. Nature Nanotechnology. 7 (1), 11-23 (2011).
- Kucsko, G., et al. Nanometre-scale thermometry in a living cell. Nature. 500 (7460), 54-58 (2013).
- Liu, J., et al. Origin of the Robust Catalytic Performance of Nanodiamond-Graphene-Supported Pt Nanoparticles Used in the Propane Dehydrogenation Reaction. ACS Catalysis. 7 (5), 3349-3355 (2017).
- Chang, B. -. M., et al. Highly Fluorescent Nanodiamonds Protein-Functionalized for Cell Labeling and Targeting. Advanced Functional Materials. 23 (46), 5737-5745 (2013).
- Ho, D., Wang, C. H., Chow, E. K. Nanodiamonds: The intersection of nanotechnology, drug development, and personalized medicine. Science Advances. 1 (7), 1500439 (2015).
- Hsu, M. H., et al. Directly thiolated modification onto the surface of detonation nanodiamonds. ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (10), 7198-7203 (2014).
- Krueger, A. Diamond Nanoparticles: Jewels for Chemistry and Physics. Advanced Materials. 20 (12), 2445-2449 (2008).
- Turcheniuk, K., Trecazzi, C., Deeleepojananan, C., Mochalin, V. N. Salt-assisted ultrasonic deaggregation of nanodiamond. ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (38), 25461-25468 (2016).
- Akiel, R. D., Zhang, X., Abeywardana, C., Stepanov, V., Qin, P. Z., Takahashi, S. Investigating Functional DNA Grafted on Nanodiamond Surface Using Site-Directed Spin Labeling and Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy. Journal of Physical Chemistry B. 120 (17), 4003-4008 (2016).
- Gaillard, C., et al. Peptide nucleic acid-nanodiamonds: covalent and stable conjugates for DNA targeting. RSC Advances. 4 (7), 3566-3572 (2014).
- Zhang, T., et al. DNA-based self-assembly of fluorescent nanodiamonds. Journal of the American Chemical Society. 137 (31), 9776-9779 (2015).
- Liu, W., et al. Fluorescent Nanodiamond-Gold Hybrid Particles for Multimodal Optical and Electron Microscopy Cellular Imaging. Nano Letters. 16 (10), 6236-6244 (2016).
- Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings. Science. 318 (5849), 426-430 (2007).
- Wang, C., Zhou, J., Wang, P., He, W., Duan, H. Robust Nanoparticle-DNA Conjugates Based on Mussel-Inspired Polydopamine Coating for Cell Imaging and Tailored Self-Assembly. Bioconjugate Chemistry. 27 (3), 815-823 (2016).
- Liu, R., Guo, Y., Odusote, G., Qu, F., Priestley, R. D. Core-shell Fe3O4 polydopamine nanoparticles serve multipurpose as drug carrier, catalyst support and carbon adsorbent. ACS Applied Materials and Interfaces. 5 (18), 9167-9171 (2013).
- Liu, R., et al. Dopamine as a Carbon Source: The Controlled Synthesis of Hollow Carbon Spheres and Yolk-Structured Carbon Nanocomposites. Angewandte Chemie International Edition. 50 (30), 6799-6802 (2011).
- Zeng, Y., Liu, W., Wang, Z., Singamaneni, S., Wang, R. Multifunctional surface modification of nanodiamonds based on dopamine polymerization. Langmuir. 34 (13), 4036-4042 (2018).
- Qin, S., et al. Dopamine@Nanodiamond as novel reinforcing nanofillers for polyimide with enhanced thermal, mechanical and wear resistance performance. RSC Advances. 8 (7), 3694-3704 (2018).
- Barras, A., Lyskawa, J., Szunerits, S., Woisel, P., Boukherroub, R. Direct functionalization of nanodiamond particles using dopamine derivatives. Langmuir. 27 (20), 12451-12557 (2011).
- Khanal, M., et al. Toward Multifunctional “Clickable” Diamond Nanoparticles. Langmuir. 31 (13), 3926-3933 (2015).
- Rad, M. H., Zamanian, A., Hadavi, S. M. M., Khanlarkhani, A. A Two-Stage Kinetics Model for Polydopamine Layer Growth. A Two-Stage Kinetics Model for Polydopamine Layer Growth. Macromolecular Chemistry and Physics. , 1700505 (2018).
- Ball, V., Frari, D. D., Toniazzo, V., Ruch, D. Kinetics of polydopamine film deposition as a function of pH and dopamine concentration: Insights in the polydopamine deposition mechanism. Journal of Colloid and Interface Science. 386 (1), 366-372 (2012).
- Liu, Y., Ai, K., Lu, L. Polydopamine and its derivative materials: synthesis and promising applications in energy, environmental, and biomedical fields. Chemical Reviews. 114 (9), 5057-5115 (2014).
- Hu, J., Wu, S., Cao, Q., Zhang, W. Synthesis of core-shell structured alumina/Cu microspheres using activation by silver nanoparticles deposited on polydopamine-coated surfaces. RSC Advances. 6 (85), 81767-81773 (2016).
- Orishchin, N., et al. Rapid Deposition of Uniform Polydopamine Coatings on Nanoparticle Surfaces with Controllable Thickness. Langmuir. 33, 6046-6053 (2017).
- González, A. L., Noguez, C., Beránek, J., Barnard, A. S. Size, Shape, Stability, and Color of Plasmonic Silver Nanoparticles. Journal of Physical Chemistry C. 118 (17), 9128-9136 (2014).
- Muthuchamy, N., Gopalan, A., Lee, K. -. P. A new facile strategy for higher loading of silver nanoparticles onto silica for efficient catalytic reduction of 4-nitrophenol. RSC Advances. 5 (93), 76170-76181 (2015).
- Bastus, N. G., Comenge, J., Puntes, V. Kinetically Controlled Seeded Growth Synthesis of Citrate-Stabilized Gold Nanoparticles of up to 200 nm: Size Focusing versus Ostwald Ripening. Langmuir. 27 (17), 11098-11105 (2011).
- Jana, J., Gauri, S. S., Ganguly, M., Dey, S., Pal, T. Silver nanoparticle anchored carbon dots for improved sensing, catalytic and intriguing antimicrobial activity. Dalton Transactions. 44 (47), 20692-20707 (2015).
- Zamudio, A., et al. Efficient anchoring of silver nanoparticles on N-doped carbon nanotubes. Small. 2 (3), 346-350 (2006).
- Chen, K., Li, T. Modification of membranes with polydopamine and silver nanoparticles formed in situ to mitigate biofouling. U.S. Patent Application. , (2016).
