Essendo ampiamente utilizzata, la spettroscopia vibrazionale della generazione di frequenza della somma (SFG) può aiutare a rivelare l'ordine conformazionale della catena e il cambiamento strutturale secondario che avviene nelle interfacce polimeriche e biomacromolecolari.
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Articolo metodologico
Strutture a livello molecolare interfacciale di polimeri e biomacromolecole rivelate tramite spettroscopia vibrazionale di generazione della frequenza di somma
In questo articolo
Sommario
Abstract
Come spettroscopia ottica non lineare di secondo ordine, la spettroscopia vibrazionale di generazione della frequenza della somma (SFG) è stata ampiamente utilizzata nello studio di varie superfici e interfacce. Questa tecnica ottica non invasiva può fornire le informazioni locali a livello molecolare con sensibilità monostrato o submonostrato. Qui stiamo fornendo una metodologia sperimentale su come rilevare selettivamente l'interfaccia sepolta sia per le macromolecole che per le biomacromolecole. Con questo in mente, vengono discusse le strutture secondarie interfacciali della fibroina di seta e delle strutture idriche intorno al modello short-chain oligonucleotide duplex. Il primo mostra una sovrapposizione a catena o un effetto di confinamento spaziale e il secondo mostra una funzione di protezione contro gli ioni Ca 2 opiù risultanti dalla sovrastruttura del colonna vertebrale chirale dell'acqua.
Introduzione
Lo sviluppo della spettroscopia vibrazionale di generazione della frequenza di somma (SFG) può essere datato al lavoro svolto da Shen et al. trent'anni fa1,2. L'unicità della selettività interfacciale e della sensibilità sub-monostrato rende la spettroscopia vibrazionale SFG apprezzata da un gran numero di ricercatori nei campi della fisica, della chimica, della biologia e della scienza dei materiali, ecc.3,4 ,5. Attualmente, un'ampia gamma di questioni scientifiche relative alle superfici e alle interfacce è in fase....
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Protocollo
1. SFG sperimentale
- Utilizzare un sistema SFG picosecondo commerciale (Table of Materials), che fornisce un fascio fondamentale di 1064 nm con una larghezza dell'impulso di 20 ps e una frequenza di 50 Hz, basata su un laser Nd:YAG.
- Convertire il fascio fondamentale da 1064 nm in un fascio da 532 nm e in un fascio di 355 nm utilizzando il secondo e il terzo modulo armonico. Guidare direttamente il fascio di 532 nm come un fascio di luce di ingresso e generare l'altro fascio a infrarossi (IR) di ingresso che copre l'intervallo di frequenza da 1000 a 4000 cm-1 attraverso la generazione parametrica ottica (O....
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Risultati
Nella parte del coefficiente Fresnel della Sezione Protocollo, abbiamo dimostrato che, teoricamente, è possibile rilevare selettivamente una sola interfaccia alla volta. Qui, sperimentalmente, abbiamo confermato che questa metodologia è fondamentalmente corretta, come illustrato nella Figura 5 e Figura 6.
Figura 5 Mostra la struttura PHEMA interfacciale sepolta dopo l'intrusione dell'acqua con una pellico.......
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Discussione
Per studiare le informazioni strutturali a livello molecolare, SFG ha i suoi vantaggi intrinseci (ad esempio, sensibilità monostrato o sub-monostrato e selettività interfacciale), che possono essere applicati per studiare varie interfacce, come il solido/solido, solido/ interfacce liquide, solide/gas, liquide/gas, liquide/liquide. Anche se la manutenzione dell'apparecchiatura e l'allineamento ottico richiedono ancora molto tempo, il payoff è significativo in quanto è possibile ottenere le informazioni dettagliate a livel.......
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Dichiarazioni
Non abbiamo niente da rivelare.
Ringraziamenti
Questo studio è stato sostenuto dal Programma di sviluppo chiave dello Stato per la ricerca di base della Cina (2017YFA0700500) e dalla National Natural Science Foundation of China (21574020). I Fondi di Ricerca Fondamentali per le Università Centrali, un progetto finanziato dal Programma Accademico Prioritario Sviluppo degli Istituti di Istruzione Superiore jiangsu (PAPD) e dal Centro di Dimostrazione Nazionale per l'Ingegneria Biomedica Sperimentale Anche l'istruzione (Southeast University) è stata molto apprezzata.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 850355P-1g | |
| Etanolo anidro | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 100092680 | ≥ 99,7% |
| Prisma CaF2 | Chengdu YaSi Optoelectronics Co., Ltd. | ||
| Cloruro di calcio anidro | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10005817 | ≥ 96,0% |
| DPPC deuterato (d-DPPC) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 860345P-100mg | |
| Forno elettromagnetico | Zhejiang Supor Co., Ltd | C21-SDHCB37 | |
| Langmuir-Blodgett (LB) tramite | KSV NIMA Co., Ltd. | KN 2003 | |
| bromuro di litio anidro | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 20056926 | |
| Sistema di sintesi Milli-Q | Millipore | Acqua ultrapura | |
| Detergente al plasma | Chengdu Mingheng Science& Technology Co., Ltd | PDC-MG | Pulizia al plasma di ossigeno |
| Poli(2-idrossietilmetacrilato) (PHEMA) | Sigma-Aldrich Co., LLC. | 192066 MSDS | Mw = 300 000 |
| Polistirene | Sigma-Aldrich Co., LLC. | 330345 MSDS | Mw = 48 kDa e Mn = 47 kDa |
| bozzoli | Da Bombyx mori | ||
| Singolo filamento complementare di oligonucleotide | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | H03596 | 5'-CGAAGGCTTCCAGCT-3'Singolo |
| filamento di oligonucleotide | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | H04936 | 3¢-estremità modificata da colesterolo-trietilene glicole (Chol-TEG) (5¢-GCTTCCGAAGGTCGA-3¢) |
| Carbonato di sodio anidro | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10019260 | ≥ 99,8% |
| Spin-coater | Istituto di Microelettronica dell'Accademia Cinese delle Scienze | KW-4A | Per la preparazione di film ploymer |
| Profilatore a gradini | Veeco | DEKTAK 150 | Per la misura dello spessore del film |
| Sistema di spettroscopia vibrazionale a somma di frequenza (SFG) | EKSPLA | Un sistema SFG commerciale a picosecondi |
Riferimenti
- Shen, Y. R. Optical Second Harmonic Generation at Interfaces. Annual Review of Physical Chemistry. 40, 327-350 (1989).
- Shen, Y. R. Surface properties probed by second-harmonic and sum-frequency generation. Nature. 337, 519-525 (1989).
- Lu, X....
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Ristampe e permessi
