Modifica di bio-ispirati Polydopamine superficie di nanodiamanti e sua riduzione delle nanoparticelle d'argento
Summary
Un protocollo facile è presentato per funzionalizzare le superfici di nanodiamanti con polydopamine.
Abstract
Funzionalizzazione superficiale di nanodiamanti (NDs) è comunque impegnativa a causa della diversità di gruppi funzionali sulle superfici ND. Qui, dimostriamo un protocollo semplice per la modifica di superficie multifunzionale di NDs tramite rivestimento cozza-ispirato polydopamine (PDA). Inoltre, il livello funzionale di PDA su NDs potrebbe servire come un agente riducente per sintetizzare e stabilizzare nanoparticelle metalliche. Dopamina (DA) può auto-polimerizzare e spontaneamente formare strati di PDA su superfici ND se il NDs e dopamina sono semplicemente mescolati insieme. Lo spessore di uno strato di PDA è controllato variando la concentrazione di DA. Un risultato tipico dimostra che uno spessore di 5 ~ a ~ 15 nm dello strato PDA è raggiungibile con l’aggiunta di 50 a 100 µ g/mL di DA alle sospensioni di ND 100 nm. Inoltre, il PDA-NDs sono usati come substrato per ridurre ioni metallici, come ad esempio Ag [(NH3)2]+, all’argento nanoparticelle (AgNPs). Le dimensioni dell’AgNPs si basano sulle concentrazioni iniziali di Ag [(NH3)2]+. Con un aumento della concentrazione di Ag [(NH3)2]+, aumenta il numero di NPs, così come i diametri di NPs. In sintesi, questo studio non solo presenta un metodo facile per modificare le superfici di NDs con PDA, ma dimostra anche la funzionalità avanzata di NDs ancorando varie specie di interesse (ad esempio AgNPs) per applicazioni avanzate.
Introduction
Nanodiamanti (NDs), un nuovo materiale a base di carbonio, hanno attratto l’attenzione considerevole negli ultimi anni per l’uso in varie applicazioni1,2. Per esempio, le alte superfici di NDs forniscono supporto eccellente catalizzatore per nanoparticelle metalliche (NPs) a causa della loro stabilità Super-chimica e conducibilità termica3. Inoltre, NDs gioca un ruolo significativo nel bio-imaging, biosensori e consegna della droga a causa della loro eccezionale biocompatibilità e nontoxicity4,5.
Per estendere in modo efficiente le loro capacità, è prezioso per coniugare specie funzionale sulle superfici di NDs, come proteine, acidi nucleici e nanoparticelle6. Anche se una varietà di gruppi funzionali (ad es., ossidrile, carbossilico, lattone, ecc.) vengono creati sulle superfici del NDs durante la loro purificazione, i rendimenti di coniugazione di gruppi funzionali sono ancora molto bassi a causa della bassa densità di ciascuno gruppo chimico attivo7. Questo si traduce in NDs instabili, che tendono ad aggregare, limitando ulteriormente applicazione8.
Attualmente, i metodi più comuni utilizzati per funzionalizzare NDs, sono coniugazione covalente utilizzando clic esente da rame chimica9, covalente di peptidi acidi nucleici (PNA)10e auto-assemblati DNA11. È stato proposto anche l’avvolgimento non-covalente di NDs, compreso carboidrato-modificato BSA4e rivestimento12HSA. Tuttavia, poiché questi metodi sono molto tempo e inefficiente, è auspicabile che un metodo semplice e generalmente applicabile può essere sviluppato per modificare le superfici di NDs.
Dopamina (DA)13, noto come un neurotrasmettitore naturale nel cervello, è stato ampiamente utilizzato per aderire e funzionalizzazione di nanoparticelle, quali nanoparticelle d’oro (AuNPs)14, Fe2O315e SiO216 . Self-polimerizzate strati PDA arricchiscono gruppi amminici e fenolici, che possono essere ulteriormente utilizzati direttamente ridurre nanoparticelle metalliche o facilmente immobilizzare biomolecole contenenti tiolo/su una soluzione acquosa. Questo semplice approccio è stato recentemente applicato per funzionalizzare NDs da Qin et al. e il nostro laboratorio17,18, anche se DA derivati sono stati impiegati per modificare NDs tramite clic su chimica in precedenti studi19,20.
Qui, descriviamo un metodo semplice modificazione superficiale basato su PDA che efficientemente functionalizes NDs. Variando la concentrazione di DA, possiamo controllare lo spessore di uno strato di PDA da pochi nanometri a decine di nanometri. Inoltre, le nanoparticelle di metalli sono direttamente ridotto e stabilizzate sulla superficie PDA senza la necessità di agenti tossici ulteriore riduzione. Le dimensioni delle nanoparticelle d’argento dipendono le concentrazioni iniziali di Ag [(NH3)2]+. Questo metodo consente la deposizione di ben controllata di PDA sulle superfici del NDs e la sintesi di ND coniugato AgNPs, , che drammaticamente si estende la funzionalità del NDs come eccellente nano-piattaforme di catalizzatore supporta, bio-imaging, e bio-sensori.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo articolo fornisce un protocollo dettagliato per la funzionalizzazione di superficie di NDs con self-polimerizzata DA rivestimento e la riduzione di Ag [(NH3)2]+ a AgNPs su strati di PDA (Figura 3). La strategia è in grado di produrre vari spessori degli strati di PDA semplicemente cambiando la concentrazione di DA. La dimensione della AgNPs può essere controllata anche alterando la concentrazione originale della soluzione dello ione del metallo. L’im…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questa ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation (CCF 1814797) e Università di Missouri Research Board, centro di ricerca di materiale e il College of Arts and Science presso 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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