Modificação de superfície de Polydopamine bio-inspirada de nanodiamantes e sua redução de nanopartículas de prata
Summary
Um protocolo facile é apresentado para funcionalizar as superfícies de nanodiamantes com polydopamine.
Abstract
Functionalization superfície de nanodiamantes (NDs) é ainda um desafio devido à diversidade de grupos funcionais nas superfícies de ND. Aqui, demonstramos um protocolo simples para a modificação da superfície multifuncional de NDs usando revestimento de mexilhão-inspirado polydopamine (PDA). Além disso, a camada funcional do PDA no NDs poderia servir como um agente redutor para sintetizar e estabilizar as nanopartículas de metal. Dopamina (DA) pode polimerizar self e espontaneamente formar camadas de PDA em superfícies ND se o NDs e dopamina são simplesmente misturados. A espessura de uma camada de PDA é controlada pela variação da concentração de DA. Um resultado típico que mostra uma espessura de 5 ~ a ~ 15 nm da camada PDA pode ser alcançado pela adição de 50 a 100 µ g/mL para suspensões de ND 100 nm. Além disso, os PDA-NDs são usados como substrato para reduzir os íons metálicos, tais como Ag [(NH3)2]+, para (AgNPs) de nanopartículas de prata. Os tamanhos das AgNPs dependem as concentrações iniciais de Ag [(NH3)2]+. Juntamente com um aumento na concentração de Ag [(NH3)2]+, aumenta o número de NPs, bem como os diâmetros das NPs. Em resumo, este estudo não só apresenta um método fácil para modificar as superfícies de NDs com PDA, mas também demonstra a funcionalidade aprimorada de NDs escorando-se várias espécies de interesse (como AgNPs) para aplicações avançadas.
Introduction
Nanodiamantes (NDs), um romance material à base de carbono, têm atraído a atenção considerável nos últimos anos para o uso em várias aplicações1,2. Por exemplo, as áreas de superfície elevadas de NDs apoio excelente catalisador de nanopartículas de metal (NPs) devido à sua estabilidade química super e condutividade térmica3. Além disso, NDs desempenhar papéis importantes em bio-imagem, bio-detecção e administração de medicamentos, devido a sua excelente biocompatibilidade e nontoxicity4,5.
Para estender com eficiência seus recursos, que é valioso para conjugar espécie funcional nas superfícies de NDs, tais como proteínas, ácidos nucleicos e nanopartículas6. Embora uma variedade de grupos funcionais (ex., hidroxila, carboxila, lactona, etc.) são criados nas superfícies de NDs durante sua purificação, os rendimentos de conjugação dos grupos funcionais ainda são muito baixos por causa da baixa densidade de cada um grupo químico ativo7. Isso resulta em NDs instáveis, que tendem a agregação, limitando ainda mais a aplicação8.
Atualmente, os métodos mais comuns utilizados para funcionalizar NDs, são conjugação covalente usando clique sem cobre química9, enlace covalente de peptídeo de ácidos nucleicos (PNA)10e auto montado DNA11. O envolvimento de não-covalente de NDs também foi proposto, incluindo o hidrato de carbono-modificado BSA4e revestimento de12HSA. No entanto, porque esses métodos são demorados e ineficiente, é desejável que um método simples e geralmente aplicável pode ser desenvolvido para modificar as superfícies do NDs.
Dopamina (DA)13, conhecida como um neurotransmissor natural no cérebro, foi amplamente utilizado para aderir e funcionalização de nanopartículas, como nanopartículas de ouro (AuNPs)14, Fe2O315e SiO216 . Camadas de PDA auto polimerizadas enriquecem grupos aminoácidos e fenólicos, que podem ser utilizados mais para reduzir diretamente nanopartículas de metal ou para imobilizar facilmente tiol/amina-contendo biomoléculas na solução aquosa. Esta abordagem simples foi recentemente aplicada para funcionalizar NDs por Qin et al. e o nosso laboratório17,18, embora derivados DA foram empregados para modificar NDs via química clique em anteriores estudos19,20.
Aqui, descrevemos um método de simples modificação da superfície baseado em PDA que eficientemente functionalizes NDs. Variando a concentração DA, podemos controlar a espessura de uma camada de PDA de alguns nanómetros a dezenas de nanômetros. Além disso, as nanopartículas de metal são diretamente reduzidas e estabilizadas na superfície sem a necessidade de agentes tóxicos de redução adicional de PDA. Os tamanhos de nanopartículas de prata dependem as concentrações iniciais de Ag [(NH3)2]+. Este método permite a deposição bem controlada de PDA nas superfícies de NDs e a síntese de ND conjugados AgNPs, , que dramaticamente estende a funcionalidade do NDs como excelentes nano-plataformas de catalisador suporta, bio-imagem, e bio-sensores.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artigo fornece um protocolo detalhado para a superfície functionalization de NDs com auto polimerizada DA camada e a redução da Ag [(NH3)2]+ para AgNPs em camadas de PDA (Figura 3). A estratégia é capaz de produzir várias espessuras das camadas de PDA, simplesmente alterando a concentração de DA. O tamanho da AgNPs também pode ser controlado, alterando a concentração original da solução do íon do metal. A imagem TEM na …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation (CCF 1814797) e placa, centro de pesquisa de Material e a faculdade de artes e Ciências na Universidade de Missouri da ciência e tecnologia de investigação da Universidade de Missouri
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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