Modificación de superficie bio-inspirado de la Polydopamine de nano-diamantes y su reducción de nanopartículas de plata
Summary
Se presenta un protocolo fácil para funcionalizar las superficies de nano-diamantes con polydopamine.
Abstract
Funcionalización superficial de nano-diamantes (NDs) es todavía un reto debido a la diversidad de grupos funcionales en las superficies de ND. Aquí, demostramos un protocolo simple para la modificación de superficie multifuncional de NDs mediante el uso de capa de polydopamine inspirado en mejillón (PDA). Además, la capa funcional del PDA en NDs podría servir como un agente de reducción para sintetizar y estabilizar las nanopartículas metálicas. Dopamina (DA) puede uno mismo-polimerizarse y espontáneamente forman capas de PDA en superficies ND si el NDs y dopamina simplemente se mezclan. El espesor de una capa de PDA es controlado variando la concentración de DA. Un resultado típico muestra un espesor de ~ 5 ~-15 nm de la capa PDA se puede llegar mediante la adición de 50 a 100 μg/mL de DA a suspensiones de ND de 100 nm. Por otra parte, el PDA-NDs se utilizan como sustrato para reducir los iones metálicos, tales como Ag [(NH3)2]+, para las nanopartículas (AgNPs) de plata. Los tamaños de las AgNPs dependen de las concentraciones iniciales de Ag [(NH3)2]+. Junto con un aumento en la concentración de Ag [(NH3)2]+, el número de NPs aumenta, así como los diámetros de lo NPs. En Resumen, este estudio no sólo presenta un método fácil para modificar las superficies de NDs con PDA, sino que también demuestra la funcionalidad mejorada de NDs por anclaje de diversas especies de interés (como AgNPs) para aplicaciones avanzadas.
Introduction
Nano-diamantes (NDs), un nuevo material basado en el carbón, han atraído una atención considerable en los últimos años para su uso en diversas aplicaciones1,2. Por ejemplo, las altas áreas superficiales de NDs apoyar excelente catalizador de nanopartículas metálicas (NPs) debido a su estabilidad química súper y conductividad térmica3. Además, NDs juegan un papel importante en la proyección de imagen de bio, bio-detección y administración de fármacos debido a su excelente biocompatibilidad y nontoxicity4,5.
Para eficientemente ampliar sus capacidades, es valiosa para conjugar especies funcionales en las superficies de NDs, como proteínas, ácidos nucleicos y nanopartículas6. Aunque una variedad de grupos funcionales (por ej., hidroxilo, carboxilo, lactona, etc.) se crean en las superficies de NDs durante su purificación, los rendimientos de la conjugación de los grupos funcionales son todavía muy bajos debido a la baja densidad de cada uno grupo químico activo7. Esto se traduce en NDs inestables, que tienden a agregado, limitar la aplicación8.
Actualmente, los métodos más comunes utilizados para funcionalizar NDs, son Conjugación covalente mediante el uso de química cobre-libre clic9, acoplamiento covalente de péptidos ácidos nucleicos (PNA)10y uno mismo-montado ADN11. También se ha propuesto la envoltura no covalentes de NDs, incluyendo hidratos de carbono modificados BSA4y la capa de12HSA. Sin embargo, porque estos métodos son lentos e ineficientes, es deseable que se puede desarrollar un método simple y de aplicación general para modificar las superficies de NDs.
Dopamina (DA)13, conocido como un neurotransmisor natural en el cerebro, era ampliamente utilizado para adherir y funcionales nanopartículas, nanopartículas de oro (AuNPs)14, Fe2O315y SiO216 . Capas de PDA Auto polimerizadas enriquecen los grupos aminos y fenólicos, que pueden ser utilizados además para reducir directamente nanopartículas metálicas o fácilmente inmovilizar biomoléculas tiol/amina-que contiene en solución acuosa. Este enfoque simple se aplicó recientemente para funcionalizar NDs por Qin et al. y nuestro laboratorio17,18, aunque DA derivados fueron empleados para modificar NDs vía química clic en anteriores estudios19,20.
Aquí, describimos un método simple modificación superficial basado en PDA que eficientemente functionalizes NDs. Variando la concentración de DA, podemos controlar el espesor de una capa de PDA de unos pocos nanómetros a decenas de nanómetros. Además, las nanopartículas metálicas son directamente reducidas y estabilizadas en la superficie de la PDA sin necesidad de agentes de reducción tóxicos adicionales. Los tamaños de las nanopartículas de plata dependen de las concentraciones iniciales de Ag [(NH3)2]+. Este método permite la deposición bien controlada de PDA en las superficies de la NDs y la síntesis de ND conjugado AgNPs, , que extiende notablemente la funcionalidad de NDs como excelentes nano-plataformas de catalizador, la bio-proyección de imagen, y Bio-sensores.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artículo proporciona un protocolo detallado para la funcionalización de superficies de NDs con auto polimerizado DA capa y la reducción de Ag [(NH3)2]+ a AgNPs sobre capas de PDA (figura 3). La estrategia es capaz de producir diferentes espesores de capas de PDA simplemente cambiando la concentración de DA. El tamaño de las AgNPs también puede controlarse mediante la alteración de la concentración original de solución del ion del metal. La image…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation (CCF 1814797) y la Universidad de Missouri investigación Board, centro de investigación de Material y la Facultad de Artes y Ciencias en la Universidad de Missouri de ciencia y tecnología
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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