Modification de la Surface de Polydopamine bio-inspirée des Nanodiamonds et sa réduction de nanoparticules d’argent
Summary
Un protocole facile est présenté pour fonctionnaliser les surfaces des nanodiamonds avec polydopamine.
Abstract
Fonctionnalisation de surface des nanodiamonds (NDs) est encore difficile en raison de la diversité des groupes fonctionnels sur les surfaces de ND. Ici, nous démontrons un protocole simple pour la modification de surface multifonctionnelle de NDs en utilisant des moules d’inspiration polydopamine (PDA) revêtement. En outre, la couche fonctionnelle du PDA sur NDs pourrait servir d’agent réducteur de synthétiser et de stabiliser des nanoparticules métalliques. La dopamine (DA) peut se polymériser et spontanément forment des couches de PDA sur les surfaces de ND si la NDs et la dopamine sont simplement mélangés. L’épaisseur d’une couche de PDA est contrôlée en faisant varier la concentration de l’AA. Un résultat typique qui montre une épaisseur de 5 ~ à ~ 15 nm de la couche de PDA peut être atteint en ajoutant 50 à 100 µg/mL de DA aux suspensions de ND 100 nm. En outre, les PDA-NDs sont utilisés comme substrat pour réduire les ions métalliques, tels que Ag [(NH3)2]+, à l’argent des nanoparticules (AgNPs). Les tailles de l’AgNPs s’appuient sur les concentrations initiales des Ag [(NH3)2]+. Ainsi que l’augmentation de la concentration d’Ag [(NH3)2]+, le nombre de NPs augmente, ainsi que les diamètres de la SNPP. En résumé, cette étude ne présente une méthode facile pour modifier les surfaces de NDs avec PDA, mais montre également les fonctionnalités améliorées de NDs en ancrant les diverses espèces d’intérêt (par exemple l’AgNPs) pour des applications avancées.
Introduction
Nanodiamonds (NDs), un nouveau matériau à base de carbone, ont attiré une attention considérable ces dernières années pour une utilisation dans diverses applications1,2. Par exemple, des surfaces élevées de NDs soutenir excellent catalyseur des nanoparticules métalliques (NPs) en raison de leur stabilité chimique Super et la conductivité thermique3. En outre, NDs jouent un rôle important en bio-imagerie, bio-sensing et délivrance de médicaments en raison de leur exceptionnelle biocompatibilité et non-toxicité4,5.
Etendre efficacement leurs capacités, il est utile de conjuguer fonctionnels espèces sur les surfaces de NDs, tels que des protéines, acides nucléiques et nanoparticules6. Bien qu’une grande variété de groupes fonctionnels (p. ex.., hydroxyle, lactone, carboxyle, etc.) sont créés sur les surfaces de NDs pendant leur purification, les rendements de la conjugaison des groupes fonctionnels sont encore très faibles en raison de la faible densité de chacun groupe chimique actif7. Cela se traduit par NDs instables, qui tendent à agrégat, limitant davantage demande8.
Les méthodes les plus courantes utilisées pour fonctionnaliser NDs, actuellement conjugaison covalente à l’aide de cuivre-libre cliquez chimie9, liaison covalente de peptide d’acides nucléiques (PNA)10et auto-assemblés ADN11. L’emballage non covalents de NDs a également été proposé, y compris les glucides modifiés BSA4et revêtement12HSA. Toutefois, parce que ces méthodes sont longues et inefficaces, il est souhaitable qu’une méthode simple et généralement applicable peut être développée pour modifier les surfaces de NDs.
La dopamine (DA)13, connu comme un neurotransmetteur naturel dans le cerveau, a été largement utilisé pour adhérer et fonctionnalisation de nanoparticules, comme les nanoparticules d’or (AuNPs)14, Fe2O315et SiO216 . Auto polymérisés couches PDA enrichissent les groupes aminés et phénoliques, qui peuvent être utilisés davantage pour réduire directement les nanoparticules métalliques ou d’immobiliser facilement contenant du thiol/amine biomolécules sur une solution aqueuse. Cette approche simple a récemment appliquée pour fonctionnaliser NDs Qin et al. et notre laboratoire17,18, bien que dérivés de DA ont été utilisées pour modifier NDs via chimie cliquez sur de précédentes études19,20.
Nous décrivons ici une méthode axée sur les PDA simple modification de surface qui efficacement functionalizes NDs. En faisant varier la concentration de DA, nous pouvons contrôler l’épaisseur d’une couche de PDA de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres. En outre, les nanoparticules métalliques sont directement réduits et stabilisés sur la surface de PDA sans le besoin d’agents toxiques supplémentaires de réduction. La taille des nanoparticules d’argent dépendre les concentrations initiales des Ag [(NH3)2]+. Cette méthode permet le dépôt bien contrôlé de PDA sur les surfaces de la NDs et la synthèse de ND conjugué AgNPs, , qui prolonge considérablement la fonctionnalité de NDs que supporte l’excellents nano-plates-formes de catalyseur, bio-imagerie, et Bio-capteurs.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cet article fournit un protocole détaillé pour la fonctionnalisation de surface de NDs avec Self polymérisé DA enduit et la réduction des Ag [(NH3)2]+ à AgNPs sur couches de PDA (Figure 3). La stratégie est capable de produire différentes épaisseurs de couches de PDA en changeant simplement la concentration de l’AA. La taille de l’AgNPs peut également être contrôlée en modifiant la concentration initiale de solution d’ions métalliques. L?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par la National Science Foundation (CCF 1814797) et l’Université du Missouri-Columbia Research Board, matériel Research Center et le College of Arts et Science au Missouri University of Science and Technology
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 |
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