Bio-inspirert Polydopamine overflaten modifikasjon av Nanodiamonds og dens reduksjon av Silver nanopartikler

Denne metoden kan bidra til å svare på viktige spørsmål om effektiv overflatefunksjonalisering av nanodiamond, som har brede anvendelser innen materialvitenskap og biomedisin. Denne metoden kan brukes til nanodiamanter. Det kan også brukes på andre materialer, for eksempel metall nanopartikler, magnetiske nanopartikler, eller overflater som trenger et aktivt biopolymerbelegg.

I denne metoden er nanodiamanter funtionalized med et belegg av polydopamin, et universelt lim. Tykkelsen på PDA-laget styres godt ved å variere konsentrasjonen av dopamin. For å begynne, oppløse 30,29 gram tris HCl pulver i 100 mikroliter av deionisert vann.

Overfør løsningen til en 250 milliliter volumetrisk kolbe. Fyll kolben til linjen med deionisert vann, og bland den for å få en en molar tris HCl buffer. Fra denne lagerløsningen, forberede 20 milliliter av 0,1 molar tris HCl buffer ved seriell fortynning.

Mens du overvåker bufferen med en pH-måler, justerer du pH-en til 8,5 ved hjelp av en molarsyre. Deretter fortynner du 0,02 milliliter med ett milligram per milliliter suspensjon på 100 nanometer monokrystallinske nanodiamanter til en milliliter med pH 8,5 tris buffer. Rør blandingen i 10 minutter for å oppnå et 0,02 mg per milliliter nanodiamond suspensjon.

Oppløs deretter 20 milligram dopaminhydroklorid i to milliliter pH 8,5 tris buffer, ved å virvle i 30 sekunder for å oppnå en bufret 10 mg per milliliter dopaminhydrokloridløsning. Tilsett fem, 7,5 eller 10 mikroliter av den nyoppberedte dopaminoppløsningen til nanodiamondoppløsningen, avhengig av om det er ønskelig en endelig dopaminhydrokloridkonsentrasjon på 50, 75 eller 100 milligram per milliliter. Etter justering av reaksjonsvolumet rører du blandingen kraftig ved 25 grader Celsius i 12 timer i mørket.

Deretter overfører du suspensjonen av polydopaminbelagte nanodiamanter til et 1,5 milliliter sentrifugerør, og sentrifugerer det ved 16.000 g i to timer. Fjern supernatant og vask nanodiamantene tre ganger med en milliliter porsjoner av deionisert vann ved 16 000 g i en time hver gang. Tilsett deretter 200 mikroliter av deionisert vann til de vasket faste stoffer, og sonikere blandingen i 30 sekunder for å omdistre polydopaminbelagte nanodiamanter.

Serielt fortynnet 40 mikroliter av en suspensjon av polydopaminbelagte nanodiamanter to ganger med deionisert vann. Deretter oppløse 100 milligram sølvnitrat i 10 milliliter av deionisert vann ved vortexing. I en røykhette legger du til en molar vandig ammoniakk til sølvnitratløsningen, dråpevis, til en gul bunnfall dannes, periodisk risting av løsningen.

Fortsett å tilsette ammoniakk til bunnsiget forsvinner for å oppnå en løsning av diaminsølvhydroksid. Tilsett umiddelbart enten 4,3 eller 6,4 mikroliter av diaminsølvløsningen til 40 mikroliter av den fortynnede nanodiamonddispersjonen, for en endelig konsentrasjon på henholdsvis 0,4 eller 0,6 milligram per milliliter. Deretter justerer du volumet til 100 mikroliter med deionisert vann.

Sonicate blandingen i 10 minutter. Deretter sentrifugerer spredningen i 15 minutter ved 16.000 g for å fjerne frie sølvioner. Kast det overnaturante og vask de sølvnanopcle-dekorerte polydopaminbelagte nanodiamantene ved å sentrifugere dem tre ganger i 100 mikroliterporsjoner av deionisert vann ved 16.000 g i fem minutter hver gang.

Tilsett 100 mikroliter av deionisert vann til sølv nanopartikkel-dekorert nanodiamanter og redisperse dem ved sonikering i 30 sekunder. Karakterikuler nanodiamantene med UV-Vis spektroskopiskanning fra 250 til 550 nanometer. Deretter deponerer fem mikroliter av sølv nanopartikkel-dekorert nanodiamanter på plasma-rengjort karbonbelagte kobbernett, og la dem sitte i tre minutter.

Deretter må du transportere bort overflødig oppløsning med filterpapir. Vask hvert rutenett tre ganger ved å påføre en dråpe avionisert vann, la det sitte i 15 sekunder, og deretter transportere det bort med filterpapir. La gittene lufttørke før du visualiserer prøvene med transmisjonselektronmikroskopi.

De ubestrøkede nanodiamantene hadde en tendens til å danne mikroklynger og aggregater, mens polydopaminbelagte nanodiamanter dannet gode dispersjoner. Høyere dopaminkonsentrasjoner resulterte i dannelsen av tykkere polydopaminlag i nanodiamondoverflatene. Den ubestrøkede nanodiamondspredningen var klar og fargeløs.

Ved belegg av nanodiamantene med et fem nanometer tykt polydopaminlag, virket spredningen overskyet og brun. Dispersjonsutseendet ble gradvis mørkere med tykkere polydopaminbelegg. Reduksjonen av diaminsølv på nanodiamanter belagt med et 15 nanometer tykt polydopaminlag var mest vellykket da diaminsølvhydroksidkonsentrasjonen var 0,4 til 0,6 milligram per milliliter.

Nanodiamantene som ble dannet ved lavere konsentrasjoner var for små til å bli studert effektivt. De maksimale absorbansverdiene indikerte at nanopartiklene dannet fra henholdsvis 0,4 til 0,6 mg per milliliter oppløsninger hadde diameter på henholdsvis 20 og 30 nanometer. TEM viste at sølv nanopartikler generert fra 0,4 mg per milliliter diamin sølv løsning var ca 24 nanometer bred, mens nanopartikler generert fra 0,6 milligram per milliliter løsning var ca 28 nanometer bred.

Antall nanopartikler på nanodiamondoverflatene var også større ved den høyere diaminsølvkonsentrasjonen. Etter bruk av denne prosedyren ble godt dispergert nanodiamanter med en kontrollerbar PDA-tykkelse dannet. Denne teknikken baner vei for forskere å utforske nanodiamond applikasjoner for katalysator, biosensorer, og nanocarriers.

Uten å bruke ytterligere reduksjonsmiddel, kan den PDA-assisterte materialiseringsprosessen indusere dannelsen av sølvnanopartikler ved reduksjon av metallforløpere og immobilisere dem på den PDA-belagte overflaten. I tillegg inneholder PDA-lagene åpne funksjonelle grupper som kan brukes videre til å konjugere serielle og aminmodifiserte biomolekyler.