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Chemistry

Nanodiamonds के जैव-प्रेरित Polydopamine सतह संशोधन और चांदी के नैनोकणों की कमी

Published: November 14, 2018 doi: 10.3791/58458
Automatic Translation
1, 2, 1
1Department of Chemistry, Missouri University of Science and Technology, 2Center for Research in Energy and Environment, Department of Chemistry, Missouri University of Science and Technology

Summary

polydopamine के साथ nanodiamonds की सतहों को functionalize करने के लिए एक सतही प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है ।

Abstract

सरफेस functionalization ऑफ nanodiamonds (एनडीएस) अभी भी एनडी सतहों पर कार्यात्मक समूहों की विविधता के कारण चुनौतीपूर्ण है । यहां, हम कौड़ी-प्रेरित polydopamine (पीडीए) कोटिंग का उपयोग करके एनडीएस की बहुआयामी सतह संशोधन के लिए एक सरल प्रोटोकॉल का प्रदर्शन । इसके अलावा, एनडीएस पर पीडीए के कार्यात्मक परत एक एजेंट को कम करने के लिए संश्लेषित और धातु नैनोकणों स्थिर के रूप में सेवा कर सकता है । डोपामाइन (डीए) आत्म polymerize और सहज एन डी पर पीडीए परतों फार्म कर सकते है अगर एनडीएस और डोपामाइन बस एक साथ मिश्रित कर रहे हैं । एक पीडीए परत की मोटाई दा की एकाग्रता बदलती द्वारा नियंत्रित किया जाता है । एक ठेठ परिणाम से पता चलता है कि पीडीए परत के ~ 5 से ~ 15 एनएम के एक मोटाई १०० एनएम एन डी सस्पेंशन करने के लिए १०० µ g/ इसके अलावा, पीडीए-एनडीएस एक सब्सट्रेट जैसे धातु आयनों को कम करने के लिए के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं, एजी के रूप में [(NH3)2]+, सिल्वर नैनोकणों (AgNPs) । AgNPs के आकार एजी के प्रारंभिक सांद्रता पर भरोसा [(एनएच3)2]+। एजी की एकाग्रता में वृद्धि के साथ [(NH3)2]+, एनपीएस की संख्या बढ़ जाती है, साथ ही एनपीएस का व्यास बढ़ता है । संक्षेप में, इस अध्ययन के लिए न केवल पीडीए के साथ एनडीएस की सतहों को संशोधित करने के लिए एक सतही विधि प्रस्तुत करता है, लेकिन यह भी उंनत अनुप्रयोगों के लिए ब्याज की विभिंन प्रजातियों (जैसे AgNPs) लंगर द्वारा एनडीएस की बढ़ी कार्यशीलता को दर्शाता है ।

Introduction

Nanodiamonds (एनडीएस), एक उपंयास कार्बन आधारित सामग्री, विभिंन अनुप्रयोगों1,2में उपयोग के लिए हाल के वर्षों में काफी ध्यान आकर्षित किया है । उदाहरण के लिए, एनडीएस के उच्च सतह क्षेत्रों धातु नैनोकणों (एनपीए) के लिए उत्कृष्ट उत्प्रेरक समर्थन अपने सुपर रासायनिक स्थिरता और थर्मल चालकता3की वजह से प्रदान करते हैं । इसके अलावा, एनडीएस जैव इमेजिंग, जैव संवेदन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और उनके बकाया अनुकूलता और नशा4,5के कारण दवा वितरण ।

कुशलतापूर्वक अपनी क्षमताओं का विस्तार करने के लिए, यह संयुग्मी जैसे प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, और नैनोकणों6के रूप में एनडीएस की सतहों पर कार्यात्मक प्रजातियों के लिए मूल्यवान है । हालांकि कार्यात्मक समूहों की एक किस्म (जैसे, हाइड्रॉक्सिल, carboxyl, लैक्टोन, आदि) उनकी शुद्धि के दौरान एनडीएस की सतहों पर बनाए जाते हैं, कार्यात्मक समूहों की विकार पैदावार अभी भी बहुत कम है क्योंकि प्रत्येक के कम घनत्व के सक्रिय रासायनिक समूह7. अस्थिर एनडीएस में यह परिणाम है, जो कुल करने के लिए करते हैं, आगे आवेदन8सीमित ।

वर्तमान में, सबसे आम तरीकों functionalize एनडीएस के लिए इस्तेमाल किया, तांबे का उपयोग करके आबंध विकार हैं-मुफ्त क्लिक रसायन विज्ञान9, आबंध लिंकेज के पेप्टाइड न्यूक्लिक एसिड (ॄणा)10, और आत्म-डीएनए11इकट्ठे । एनडीएस की गैर आबंध लपेटन भी प्रस्तावित किया गया है, जिसमें कार्बोहाइड्रेट संशोधित BSA4, और HSA12कोटिंग शामिल है । हालांकि, क्योंकि इन तरीकों समय लेने वाले और अक्षम हैं, यह वांछनीय है कि एक सरल और आम तौर पर लागू विधि एनडीएस की सतहों को संशोधित करने के लिए विकसित किया जा सकता है ।

डोपामाइन (डीए)13, मस्तिष्क में एक प्राकृतिक न्यूरोट्रांसमीटर के रूप में जाना जाता है, व्यापक रूप से इस तरह के गोल्ड नैनोकणों (AuNPs)14, Fe2ओ315, और सिइओ216 के रूप में पालन और functionalizing नैनोकणों, के लिए इस्तेमाल किया गया था . स्व-बहुलक पीडीए परतों एमिनो और phenolic समूहों, जो आगे सीधे धातु नैनोकणों को कम करने के लिए या आसानी से स्थिर करने के लिए उपयोग किया जा सकता है को समृद्ध एक जलीय समाधान पर thiol/ यह सरल दृष्टिकोण हाल ही में किन एट अलद्वारा functionalize एनडीएस के लिए लागू किया गया था । और हमारी प्रयोगशाला17,18, हालांकि डीए डेरिवेटिव को संशोधित करने के लिए पहले अध्ययन में क्लिक रसायन विज्ञान के माध्यम से एनडीएस कार्यरत थे19,20।

यहां, हम एक सरल पीडीए आधारित सतह संशोधन विधि का वर्णन है कि कुशलतापूर्वक functionalizes एनडीएस । दा की एकाग्रता अलग करके, हम nanometers के दसियों के लिए कुछ nanometers से एक पीडीए परत की मोटाई को नियंत्रित कर सकते हैं । इसके अलावा, धातु नैनोकणों सीधे कम कर रहे है और अतिरिक्त विषाक्त कमी एजेंटों के लिए आवश्यकता के बिना पीडीए की सतह पर स्थिर । चांदी नैनोकणों के आकार एजी के प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर [(NH3)2]+। इस विधि एनडीएस की सतहों और एन डी संयुग्मित AgNPs, जो नाटकीय रूप से उत्कृष्ट नैनो-उत्प्रेरक का समर्थन करता है, जैव इमेजिंग के प्लेटफार्मों के रूप में एनडीएस की कार्यक्षमता का विस्तार के संश्लेषण पर पीडीए के अच्छी तरह से नियंत्रित जमाव की अनुमति देता है, और बायो-सेंसर ।

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Protocol

1. रिएजेंट की तैयारी

सावधानी: कृपया उपयोग करने से पहले सभी प्रासंगिक सामग्री सुरक्षा डेटा पत्रक (MSDS) पढ़ें और समझें । रसायनों में से कुछ विषाक्त और अस्थिर कर रहे हैं । कृपया विशेष हैंडलिंग प्रक्रियाओं और भंडारण आवश्यकताओं का पालन करें । प्रयोगात्मक प्रक्रिया के दौरान, इस तरह के दस्ताने, सुरक्षा चश्मे के रूप में व्यक्तिगत सुरक्षात्मक उपकरण, और एक प्रयोगशाला कोट संभावित खतरों से बचने के लिए उपयोग करें ।

  1. Tris-एचसीएल बफर की तैयारी
    1. Tris पाउडर के ३०.२९ g भंग में १०० एमएल के एच2ओ, सुनिश्चित करें कि पाउडर पूरी तरह से घुल, और फिर एक २५० मिलीलीटर-volumetric कुप्पी के लिए समाधान स्थानांतरण ।
    2. volumetric कुप्पी में २५० मिलीलीटर के स्केल के लिए Tris ज2O को जोड़ें १.० M के लिए दे श के बफर ।
    3. १.० मीटर Tris बफर १०० बार ०.०१ मीटर Tris बफर देने के लिए और ८.५ के लिए १.० एम एचसीएल मानक समाधान का उपयोग करके पीएच समायोजित पतला ।
    4. ०.०१ M Tris-HCl बफर के पीएच मान की जांच करने के लिए एक पीएच-मीटर का उपयोग करें ।
  2. एनडी के निलंबन की तैयारी
    1. monocrystalline एनडी सस्पेंशन के १०० एनएम पतला (१.० मिलीग्राम/एमएल) ५० बार ०.०१ M Tris-HCl बफर के साथ दे एन डी सस्पेंशन के ०.०२ मिलीग्राम/
  3. डोपामाइन समाधान की तैयारी
    1. भंग 20 मिलीग्राम डोपामाइन हाइडरोक्लॉराइड की २.० मिलीलीटर में ०.०१ मीटर Tris-एचसीएल देने के लिए बफर 10 मिलीग्राम/एमएल दा समाधान ।
      नोट: दा समाधान नए सिरे से तैयार किया जाना चाहिए और 15 मिनट के भीतर इस्तेमाल किया ।
  4. एजी की तैयारी [(NH3)2] ओह समाधान
    1. भंग १०० AgNO3 ठोस के 10 मिलीलीटर में 5 के मिलीग्राम 10 मिलीग्राम/एमएलAgNO3 समाधान देने के लिए ।
    2. जोड १.० M अमोनियम हीड्राकसीड (NH3· एच2ओ) dropwise AgNO3 समाधान करने के लिए जब तक पीले हाला रूपों, तो जोड़ने के लिए जारी रखें एनएच3· एच2ओ समाधान जब तक वर्षण गायब हो जाता है ।
      नोट: न्यूनतम मात्रा आवश्यक बनाएँ; उपयोग करने से पहले तुरंत तैयार करें और उपयोग के तुरंत बाद निपटारा करें ।
      चेतावनी: जोड़ें NH3· एच2चेहरा ढाल, दस्ताने, और काले चश्मे के साथ धुएं डाकू में ओ ।

2. संश्लेषण की सतह पर पीडीए परत एनडीएस (पीडीए-एनडीएस)

  1. नए सिरे से तैयार दा समाधान जोड़ें (10 मिलीग्राम/एन डी निलंबन के लिए ५०, ७५, १०० के विभिंन अंतिम सांद्रता देने के लिए µ जी/ कुल प्रतिक्रिया मात्रा १.० मिलीलीटर को समायोजित करें, यह एक 10 मिलीलीटर-टेस्ट ट्यूब करने के लिए स्थानांतरण, और जोरदार 25 डिग्री सेल्सियस पर, अंधेरे में 12 घंटे के लिए हलचल ।
  2. पीडीए-१६,००० x जी में 2 घंटे के लिए एनडीएस समाधान, supernatant को हटाने और 1 ज के लिए 16, 000 x जी में पानी के साथ तीन बार धो हर बार ।
  3. फिर से फैलाने के पीडीए-एनडीएस 30 एस के लिए sonication के साथ जल के २०० µ l में । पीडीए लेपित एनडीएस आगे उपयोग के लिए तैयार हो जाएगा ।

3. पीडीए की सतह पर AgNPs की कमी-एनडीएस (AgNPs-पीडीए-एनडीएस)

  1. पतला ४० पूर्व के संश्लेषित पीडीए के µ एल-कदम २.३ में एनडीएस दो बार पानी के साथ । एजी जोड़ें [(nh3)2] ओह एजी के विभिंन अंतिम सांद्रता देने के लिए समाधान [(nh3)2]+ (०.०८, ०.१६, ०.२४, ०.४०, और ०.६० मिलीग्राम/एमएल) ।
  2. एक १.५ मिलीलीटर-केंद्रापसारक ट्यूब में १०० µ एल के लिए अंतिम मात्रा में समायोजित करें, पानी को जोड़कर sonication द्वारा 10 मिनट के लिए पीछा किया ।
  3. AgNPs-पीडीए-15 मिनट के लिए एनडीएस १६,००० x जी में मुक्त रजत आयनों को हटाने के लिए, supernatant के बाद केंद्रापसारक त्यागें, पानी के १०० µ के लिए छोड़ दिया, और धो पानी के साथ तीन बार १६,००० एक्स जी में 5 मिनट के लिए हर बार ।
  4. AgNPs-पीडीए-१०० µ एल में एनडीएस 30 एस के लिए और अधिक उपयोग के लिए तैयार करने के लिए sonication के साथ deionizedwater के फिर से फैलाने ।

4. पीडीए के विश्लेषण-एनडीएस और AgNPs-पीडीए-एनडीएस क्लस्टर

  1. पराबैंगनी दिखाई (यूवी) स्पेक्ट्रा
    1. पीडीए-एन डी सतहों पर AgNPs के औसत आकार वितरण पर नजर रखने के लिए यूवी स्पेक्ट्रा का प्रयोग करें । स्थानांतरण AgNPs-पीडीए-एनडीएस नमूनों एजी के विभिंन सांद्रता के साथ ३.४ कदम में तैयार [(NH3)2] ओह में 1 सेमी-क्वार्ट्ज cuvette और एक स्कैन तरंग दैर्ध्य २५० के लिए ५५० एनएम पर अवशोषण की निगरानी ।
  2. पारेषण चुनाव माइक्रोस्कोपी (उनि)
    1. जगह में ग्रिड रखने के लिए parafilm से लिपटे एक गिलास स्लाइड पर कार्बन लेपित तांबे ग्रिड प्लेस । प्लाज्मा क्लीनर में संलग्न उनि ग्रिड के साथ कांच स्लाइड डालें । प्लाज्मा क्लीनर और वैक्यूम पंप पर बारी है । 5 मिनट के बाद, प्लाज्मा पर बारी और 3 मिनट के लिए एक मध्यम शक्ति के स्तर के साथ ग्रिड का निर्वहन ।
    2. जमा 5 कार्बन फिल्म लेपित घन पर नमूनों की µ एल-ग्रिड 3 मिनट के लिए फिल्टर कागज का उपयोग करने के लिए ग्रिड के किनारे से अतिरिक्त नमूना बंद बाती । फिर, 15 एस के लिए ग्रिड पर पानी की एक बूंद जमा करने के लिए नमक हटाने के लिए, तो फिल्टर कागज के साथ पानी बाती । दो बार धोने की प्रक्रिया को दोहराने और ग्रिड हवा के लिए और अधिक उपयोग के लिए शुष्क अनुमति देते हैं ।
    3. विशेष रूप से 38, 000X आवर्धन पर, उनि द्वारा नमूनों कल्पना । २०० केवी पर काम करते हैं ।

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Representative Results

एन डी सतहों पर पीडीए परतों के गठन (चित्रा 1) उनि द्वारा विश्लेषण किया गया । पीडीए परतों के विभिंन मोटाई के रूप में मनाया गया दा के उच्च सांद्रता मोटा पीडीए परतों के लिए नेतृत्व किया । इसके अलावा, एक encapsulating प्रतिक्रिया के बाद, एनडीएस समाधान का रंग बेरंग से अंधेरे में बदल गया है, जबकि उच्च दा की प्रारंभिक एकाग्रता था, गहरा समाधान हो गया ।

चित्रा 2 एजी की कमी का वर्णन [(NH3)2]+ १०० एनएम पीडीए की सतह पर AgNPs के लिए-एन डी सतहों । AgNPs के आकार वितरण, उनि द्वारा गणना, AgNPs के आकार पर एजी [(NH3)2]+ के मूल एकाग्रता की निर्भरता का निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया गया ।

चित्रा 3 में प्रवाह चार्ट पीडीए द्वारा एनडीएस की सतह functionalizing और पीडीए-एनडी परतों पर एनपीएस में धातु आयनों को कम करने के लिए के लिए दो कदम प्रक्रिया प्रस्तुत करता है ।

एन डी सतह पर AgNPs के गठन यूवी विज़ स्पेक्ट्रा (चित्रा 4) द्वारा निगरानी की गई । चोटियों की तीव्रता पर ~ ४०० एनएम वृद्धि हुई, चांदी समाधान की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, जबकि चोटियों एक लाल रंग का बदलाव दिखाया, वृद्धि हुई आकार के साथ AgNPs के गठन का संकेत ।

Figure 1
चित्रा 1 . १०० एनएम के विभिंन सांद्रता के साथ एनडीएस की सतहों पर पीडीए परतों की मोटाई के लक्षण वर्णन (0, ५०, ७५, और १०० μg/एमएल) और उनके इसी उनि छवियां । प्रत्येक पीडीए परत की औसत मोटाई है ~ 5 एनएम (बी), ~ 10 एनएम (सी), और ~ 15 एनएम (डी), क्रमशः । इनसेट तस्वीर इसी नमूने में वर्णमिति परिवर्तन दिखाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2 . AgNPs के लक्षण-पीडीए-एनडीएस । AgNP-पीडीए के उनि छवियां-एनडीएस और AgNPs के आकार वितरण ०.४ मिलीग्राम/एमएल (ए), और ०.६ मिलीग्राम/एमएल (बी) के [एजी (NH3)2]+, क्रमशः जोड़कर । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3 . एनडीएस की सतह functionalization की दीवार चार्ट आरेख । एनडीएस की सतह के दो कदम functionalization: (1) डीए बहुलकीकरण के साथ एनडीएस की सतह कोटिंग; (२) पीडीए की परत पर एनपीएस में धातु आयनों की कमी. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 . एनडीएस की सतहों पर कम AgNPs के लक्षण वर्णन, यूवी की तुलना स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से । यह आंकड़ा संशोधित किया गया है और Zeng एट अल से अनुमति के द्वारा पुनर्मुद्रित । 17. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Table 1
सारणी 1 . पीडीए की परत की मोटाई और कम AgNPs के आकार । प्रयोगात्मक डेटा के साथ गणितीय मॉडलों के सत्यापन. पीडीए परत की मोटाई दा की प्रारंभिक एकाग्रता द्वारा निर्धारित किया जाता है, और [एजी (एनएच3)2]+ की प्रारंभिक सांद्रता के अनुपात AuNPs की घन औसत त्रिज्या के अनुरूप है ।

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Discussion

यह लेख स्वयं के साथ एनडीएस की सतह functionalization के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल बहुलक दा कोटिंग प्रदान करता है, और एजी की कमी [(NH3)2]+ को पीडीए परतों पर AgNPs (चित्रा 3) । रणनीति बस दा की एकाग्रता को बदलने के द्वारा पीडीए परतों के विभिंन मोटाई का उत्पादन करने में सक्षम है । AgNPs का आकार भी धातु आयन समाधान के मूल एकाग्रता में फेरबदल करके नियंत्रित किया जा सकता है । चित्रा 1में उनि छविएक uncoat १०० एनएम एनडीएस जो microclusters और समुच्चय के रूप में खड़ा प्रदर्शित करता है । जब एनडीएस पीडीए के साथ encapsulated थे, पीडीए परतों एक पतली अंगूठी दौर एनडीएस के रूप में दिखाया । पीडीए परतों की मोटाई, के रूप में उनि छवियों में मापा, के आसपास थे 5 एनएम, 10 एनएम, और 15 एनएम, जो ५० µ जी के अंतिम दा सांद्रता के अनुरूप था/एमएल, ७५ µ g/एमएल, और १०० µ g/एमएल, क्रमशः । एनडीएस निलंबन के रंग को बेरंग से अंधेरे को पीडीए कोटिंग के बाद बदलने के लिए मनाया गया था, एनडी सतहों पर पीडीए के सफल लपेटन का संकेत है और दिखा रहा है कि पीडीए की मोटाई दा की एकाग्रता पर निर्भर था । कृपया ध्यान दें: महत्वपूर्ण कारक है कि डीए बहुलकीकरण को प्रभावित करता है पीएच हालत (सबसे अनुकूल मूल्य है ८.५23) । एक समाधान का सही पीएच मूल्य पीडीए परतों की मोटाई को नियंत्रित करने के लिए फायदेमंद है । इसके अलावा, बहुलकीकरण के दौरान तेजी से आंदोलन एनडीएस की एकत्रीकरण और एक वर्दीधारी पीडीए परत के गठन के लिए आवश्यक है । इसलिए, इस विधि alkaline समाधान में अस्थिर कर रहे है किसी भी कणों के लिए प्रभावी नहीं है ।

के लिए प्रभावशाली कारकों है कि पीडीए की मोटाई में योगदान का वर्णन है, हम समीकरण (1) को लागू करने के लिए एन डी पर एक पीडीए परत के गठन का वर्णन सतहों । यह पिछले रिपोर्टों21,22से नैनोकणों पर पीडीए बयान के काइनेटिक समीकरण पर आधारित है । डीए की प्रारंभिक सांद्रता (सी1, एम/वी), प्रतिक्रिया समय (टी), और पीडीए परत की मोटाई (d), इस प्रकार हैं:

Equation 11

आर एनडीएस की त्रिज्या (संभालने एनडीएस क्षेत्रों रहे हैं) है, 1 पी पीडीए के घनत्व है, V1 प्रतिक्रिया मात्रा है, N1 एनडीएस की संख्या है, और 1 कश्मीर एक निरंतर पीएच मूल्यों से संबंधित है, आंशिक ओ2, परिवेश तापमान और चमकदार तीव्रता23का दबाव । इसलिए, एक पीडीए परत की मोटाई समीकरण के रूप में लिखा जा सकता है (2)

Equation 22

या यदि हम समीकरण (1) को फिर से लिखना (3):

Equation 33

फिर, d3 और 3d2R को समाप् त करें क् योंकि d अब तक R (d< <r) से कम है ।

पिछले पर, डी समीकरण के रूप में व्यक्त किया जा सकता है (4)

Equation 44

कोटिंग प्रक्रिया 12 एच आवश्यक, दा पूरी तरह से भस्म किया जा रहा है और यूवी विज़ स्पेक्ट्रा द्वारा निगरानी के साथ । इसलिए, Equation 5 एक निरंतर था, और डी के मूल्य सीधे दा (सी1), जो हमारे प्रयोगात्मक परिणामों (तालिका 1) द्वारा पुष्टि की गई प्रारंभिक सांद्रता के लिए आनुपातिक था । कृपया ध्यान दें, पीडीए परतों की मोटाई में वृद्धि के साथ, परतों की संचय गति एनडीएस-पीडीए की सतह क्षेत्रों में वृद्धि की वजह से धीमी थे ।

पीडीए में catechol समूहों की उपस्थिति के लिए सीधे धातु अग्रदूतों की कमी पर नैनोकणों के विकास के लिए प्रेरित दिखाया गया है और एक पीडीए-लेपित सतह24,25,26पर उनके स्थिरीकरण, 27. कोटिंग १०० एनएम एनडीएस के बाद एक पीडीए परत के साथ (~ 15 एनएम), जिसके परिणामस्वरूप पीडीए-एनडीएस एक सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल किया गया एक धातु आयन समाधान से AgNPs संश्लेषित करने के लिए, sonication की सहायता से । के रूप में चित्रा 2में देखा, की वृद्धि के साथ [एजी (एनएच3)2]+ एकाग्रता, AgNPs के आकार ~ 24 एनएम से ~ 28 एनएम के लिए वृद्धि हुई है, और एनपीएस की संख्या ९७ से ११७ के लिए इसी, [एजी (एनएच3)2से बढ़ा] ०.४ की एकाग्रता ०.६ मिलीग्राम/एमएल, क्रमशः । इस घटना को भी यूवी की तुलना स्पेक्ट्रोस्कोपी की विशेषता हो सकती है । नैनोकणों के अवशोषक पीक धीरे-[एजी (NH3)2]+ वृद्धि हुई (चित्रा 4) की एकाग्रता के रूप में प्रकट हुआ । उदाहरण के लिए, नैनोकणों के अधिकतम अवशोषण, को कम करने के द्वारा गठित ०.४ और ०.६ मिलीग्राम/एमएल के [एजी (NH3)2]+, ४१० और ४३० एनएम है, जो ∼ 20 और ∼ 30 एनएम के व्यास के साथ AgNPs से मेल खाती है, क्रमशः । यह उनि प्रेक्षण17के अनुरूप है ।

कम AgNPs का व्यास पहले आदेश रैखिक विभेदक समीकरण (5)है, जो28AuNPs के बीज वृद्धि संश्लेषण के समान है, जहां एस पीडीए के सतह क्षेत्र-एनडीएस, सी है2 के बाद एजी की प्रारंभिक सांद्रता है [(NH3)2]+, टी प्रतिक्रिया समय है, आर AgNPs की त्रिज्या है, 2 k एक निरंतर है, पी2 एजी, वी2 के घनत्व है प्रतिक्रिया मात्रा है, n2 AgNPs की संख्या है, और S · nके बराबर है, जिसमें n सक्रिय catechol समूहों की औसत संख्या है कि एजी कम कर सकते है [(NH3)2]+। AgNPs क्षेत्रों के रूप में इलाज कर रहे हैं:

Equation 65

समीकरण में, AgNPs की संख्या को सीधे पीडीए है, जो पीडीए परतों की मोटाई पर निर्भर की सतह क्षेत्र के लिए आनुपातिक मान लिया गया था । पीडीए परतों की सतह पर, AgNPs एजी की निरंतर कमी के साथ बढ़ी [(NH3)2]+, जबकि धातु (0) पीडीए की साइट पर बांड AgNPs के बीज अग्रदूत के रूप में सेवा की । AgNPs की संख्या पीडीए है, जो सीधे सतह क्षेत्र23,29,30,31के लिए आनुपातिक है पर हे साइट के लिए आनुपातिक है । दूसरी ओर, कम AgNPs पीडीए की सतह पर समान रूप से वितरित कर रहे है क्योंकि एजी [(एनएच3)2]+ पीडीए परतों पर वर्दीधारी catechol समूहों द्वारा कम किया गया । प्रयोगात्मक परिणाम से पता चला कि उच्च एजी के प्रारंभिक सांद्रता [(NH3)2]+ थे, बड़ा AgNPs थे, लेकिन एनपीएस की एक समान संख्या के साथ प्रत्येक एन डी पर । [एजी (NH3)2]+ (सी2) अनुपात (०.६ mg/एमएल: ०.४ mg/एमएल = 1.5) की आरंभिक सांद्रता का अनुपात औसत त्रिज्या के अनुरूप था [(14/12)3= १.५८८] । इसलिए, यदि एक उच्च घनत्व के कणों पीडीए-एनडीएस, पीडीए के एक मोटा परत-एनडीएस पर वांछित है चुना जाना चाहिए, लेकिन अगर एनपीएस के बड़े आकार की जरूरत है, एक लंबी कटौती की अवधि की आवश्यकता को पूरा करेगा ।

को हटाने के लिए प्रतिक्रिया [एजी (एनएच3)2]+ शुद्धि प्रक्रिया के दौरान, एक उच्च केंद्रापसारक गति एनडीएस के कम घनत्व की सिफारिश की है । उच्च केंद्रापसारक गति है, कम शुद्धि अवधि है, जो AgNPs के आकार के बेहतर नियंत्रण प्रदान करेगा होगा । इसके अलावा, sonication वर्दी AgNPs प्राप्त करने के लिए एक अपरिहार्य दृष्टिकोण है । नमूनों में एजी [(NH3)2]+ समाधान से पहले शुरू में कई मिनट के लिए sonicated होना चाहिए ।

हम स्वयं के साथ एनडीएस की सतह संशोधन के लिए एक सतही विधि का प्रदर्शन किया है बहुलक पीडीए । क्लिक रसायन विज्ञान पद्धति के साथ तुलना में, इस रणनीति, न केवल एन डी फैलाव और स्थिरता को बढ़ाता है, लेकिन यह भी धातु नैनोकणों को कम करने या एमिनो के साथ जोड़ने के द्वारा संभावित पद संशोधन के लिए एक प्रतिक्रियाशील मंच (पीडीए परत) प्रदान करता है/thiol संलग्न प्रजातियों. एक पीडीए परत की मोटाई और एन डी पर नैनोकणों के आकार सतहों पीडीए और एजी बदलती द्वारा बदला जा सकता है [(NH3)2]+ सांद्रता । इनका इस्तेमाल AuNPs या अन्य नेक मेटल एनपीए को कम करने के लिए भी किया जा सकता है । पीडीए के रसायन की विविधता और एनडीएस के अद्वितीय गुणों के संयोजन से, इस विधि उत्प्रेरक, ऊर्जा, और जैव चिकित्सा क्षेत्रों में एन डी के आवेदनों का विस्तार करने के लिए दरवाजा खुल जाएगा ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस अनुसंधान राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित (CCF १८१४७९७) और मिसौरी विश्वविद्यालय के अनुसंधान बोर्ड, सामग्री अनुसंधान केंद्र, और कला और विज्ञान के कॉलेज मिसौरी विश्वविद्यालय और प्रौद्योगिकी के महाविद्यालय में

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mochalin, V. N., Shenderova, O., Ho, D., Gogotsi, Y. The properties and applications of nanodiamonds. Nature Nanotechnology. 7 (1), 11-23 (2011).
  2. Kucsko, G., et al. Nanometre-scale thermometry in a living cell. Nature. 500 (7460), 54-58 (2013).
  3. 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).
  4. Chang, B. -M., et al. Highly Fluorescent Nanodiamonds Protein-Functionalized for Cell Labeling and Targeting. Advanced Functional Materials. 23 (46), 5737-5745 (2013).
  5. Ho, D., Wang, C. H., Chow, E. K. Nanodiamonds: The intersection of nanotechnology, drug development, and personalized medicine. Science Advances. 1 (7), 1500439 (2015).
  6. Hsu, M. H., et al. Directly thiolated modification onto the surface of detonation nanodiamonds. ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (10), 7198-7203 (2014).
  7. Krueger, A. Diamond Nanoparticles: Jewels for Chemistry and Physics. Advanced Materials. 20 (12), 2445-2449 (2008).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Gaillard, C., et al. Peptide nucleic acid-nanodiamonds: covalent and stable conjugates for DNA targeting. RSC Advances. 4 (7), 3566-3572 (2014).
  11. Zhang, T., et al. DNA-based self-assembly of fluorescent nanodiamonds. Journal of the American Chemical Society. 137 (31), 9776-9779 (2015).
  12. Liu, W., et al. Fluorescent Nanodiamond-Gold Hybrid Particles for Multimodal Optical and Electron Microscopy Cellular Imaging. Nano Letters. 16 (10), 6236-6244 (2016).
  13. Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings. Science. 318 (5849), 426-430 (2007).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Barras, A., Lyskawa, J., Szunerits, S., Woisel, P., Boukherroub, R. Direct functionalization of nanodiamond particles using dopamine derivatives. Langmuir. 27 (20), 12451-12557 (2011).
  20. Khanal, M., et al. Toward Multifunctional "Clickable" Diamond Nanoparticles. Langmuir. 31 (13), 3926-3933 (2015).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Orishchin, N., et al. Rapid Deposition of Uniform Polydopamine Coatings on Nanoparticle Surfaces with Controllable Thickness. Langmuir. 33, 6046-6053 (2017).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Zamudio, A., et al. Efficient anchoring of silver nanoparticles on N-doped carbon nanotubes. Small. 2 (3), 346-350 (2006).
  31. Modification of membranes with polydopamine and silver nanoparticles formed in situ to mitigate biofouling. U.S. Patent Application. Chen, K., Li, T. , 14/689,085 (2016).

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केमिस्ट्री इश्यू १४१ Nanodiamonds polydopamine रिडक्शन सिल्वर नैनोकणों सरफेस संशोधन सेल्फी बहुलकीकरण.
Nanodiamonds के जैव-प्रेरित Polydopamine सतह संशोधन और चांदी के नैनोकणों की कमी
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Zeng, Y., Liu, W., Wang, R.… More

Zeng, Y., Liu, W., Wang, R. Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles. J. Vis. Exp. (141), e58458, doi:10.3791/58458 (2018).

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