Technique polyvalente pour produire un design hiérarchique en or nanoporeux

Palak Sondhi; Dharmendra Neupane; Jay K. Bhattarai; Hafsah Ali; Alexei V. Demchenko; Keith J. Stine

doi:10.3791/65065

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Article de méthode

Technique polyvalente pour produire un design hiérarchique en or nanoporeux

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DOI :

10.3791/65065

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10 février 2023

Palak Sondhi¹ , Dharmendra Neupane¹ , Jay K. Bhattarai² , Hafsah Ali¹ , Alexei V. Demchenko³ , Keith J. Stine¹

¹Department of Chemistry and Biochemistry, University of Missouri-Saint Louis, ²Mallinckrodt Pharmaceuticals Company, ³Department of Chemistry, Saint Louis University

Dans cet article

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Résumé

L’or nanoporeux avec une distribution hiérarchique et bimodale de la taille des pores peut être produit en combinant le désalliage électrochimique et chimique. La composition de l’alliage peut être surveillée via un examen EDS-SEM à mesure que le processus de désalliage progresse. La capacité de charge du matériau peut être déterminée en étudiant l’adsorption des protéines sur le matériau.

Résumé

Le potentiel de générer des tailles de pores variables, une modification simpliste de la surface et un large éventail d’utilisations commerciales dans les domaines des biocapteurs, des actionneurs, du chargement et de la libération de médicaments et du développement de catalyseurs ont incontestablement accéléré l’utilisation de nanomatériaux à base d’or nanoporeux (NPG) dans la recherche et le développement. Cet article décrit le processus de génération d’or nanoporeux bimodal hiérarchique (hb-NPG) en utilisant une procédure par étapes impliquant l’alliage électrochimique, les techniques de désalliage chimique et le recuit pour créer à la fois des macropores et des mésopores. Ceci est fait pour améliorer l’utilité de NPG en créant une morphologie solide / vide bicontinue. La zone disponible pour la modification de surface est améliorée par des pores plus petits, tandis que le transport moléculaire bénéficie du réseau de pores plus grands. L’architecture bimodale, qui est le résultat d’une série d’étapes de fabrication, est visualisée à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB) comme un réseau de pores de moins de 100 nm et reliés par des ligaments à des pores plus grands de plusieurs centaines de nanomètres. La surface électrochimiquement active du hb-NPG est évaluée à l’aide de la voltampérométrie cyclique (CV), en mettant l’accent sur les rôles critiques que jouent le désalliage et le recuit dans la création de la structure nécessaire. L’adsorption de différentes protéines est mesurée par la technique de déplétion en solution, révélant la meilleure performance de hb-NPG en termes de charge protéique. En modifiant le rapport surface/volume, l’électrode hb-NPG créée offre un potentiel énorme pour le développement de biocapteurs. Le manuscrit traite d’une méthode évolutive pour créer des structures de surface hb-NPG, car elles offrent une grande surface pour l’immobilisation de petites molécules et des voies de transport améliorées pour des réactions plus rapides.

Introduction

Souvent vues dans la nature, les architectures poreuses hiérarchiques ont été imitées à l’échelle nanométrique pour modifier les caractéristiques physiques des matériaux afin d’améliorer les performances¹. Les éléments structurels interconnectés de différentes échelles de longueur sont une caractéristique de l’architecture hiérarchique des matériaux poreux². Les métaux nanoporeux désalliés ont généralement des distributions unimodales de la taille des pores; Par conséquent, de multiples techniques ont été conçues pour produire des structures poreuses hiérarchiquement bimodales avec deux gammes de tailles de pores distinc....