مقالة منهجية

دراسة امتصاص الببتيد القصير على حل الجسيمات النانوية غير العضوية المنتشرة باستخدام طريقة استنفاد

DOI:

10.3791/60526

⸱

أبريل 11, 2020

 ,  ,  ,  , 
1Nanotechnology Education and Research Center, South Ural State University, 2Laboratory of Computational Modelling of Drugs, South Ural State University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الخطوة الأولى في فهم التفاعل المرحلة الصلبة اللاعضوية الجزيء الحيوي هو الكشف عن الثوابت الكيميائية الفيزيائية الأساسية التي يمكن تقييمها عن طريق إنشاء isotherms الامتزاز. يتم تقييد الامتزاز من المرحلة السائلة بواسطة الحركية ، والقدرة السطحية ، ودرجة الحموضة ، والامتزاز التنافسي ، والتي يجب النظر فيها جميعًا بحذر قبل وضع تجربة الامتزاز.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتتسم أساسيات التفاعلات غير العضوية العضوية بأهمية حاسمة في اكتشاف وتطوير واجهات بيولوجية جديدة قابلة للاستخدام في التكنولوجيا الأحيائية والطب. تشير الدراسات الحديثة إلى أن البروتينات تتفاعل مع الأسطح من خلال مواقع الامتزاز المحدودة. يمكن استخدام شظايا البروتين مثل الأحماض الأمينية والببتيدات للتفاعل بين الجزيئات البيولوجية المعقدة والأسطح غير العضوية. خلال العقود الثلاثة الماضية، تم تطوير العديد من الأساليب الصالحة والحساسة لقياس أساسيات الكيمياء الفيزيائية لتلك التفاعلات: قياس السعرات الحرارية (ITC)، والرنين السطحي البلازمون (SPR)، والكوارتز الكريستال microbalance (QCM)، وتوازن الانعكاس الداخلي الكلي (TIRF)، والطيف الطيفي الكلي المبطين (ATR).

وأبسط التقنيات وأكثرها يسراً لقياس الامتزاز هي طريقة الاستنفاد، حيث يتم حساب التغير في تركيز سوربات (الاستنفاد) بعد ملامسة المواد الماصة المتناثرة في المحلول ويفترض أن تكون ممتزة. توفر ممتزات الامتصاص المستندة إلى بيانات الاستنفاد جميع البيانات الفيزيائية الكيميائية الأساسية. ومع ذلك، يتطلب الامتزاز من الحلول أوقات توازن أطول بسبب القيود الحركية والمواد الماصة مع مساحة سطح محددة عالية، مما يجعلها غير قابلة للتطبيق تقريبًا على أسطح الطائرة الثابتة العيانية. وعلاوة على ذلك، ينبغي النظر في عوامل مثل عدم استقرار السول، مجاميع الجسيمات النانوية، والبلورية الماصة، وتوزيع حجم الجسيمات النانوية، ودرجة الحموضة للحل، والمنافسة على الامتزاز، أثناء دراسة الببتيدات الممتزة. استنفاد البيانات isotherm البناء يوفر بيانات الكيمياء الفيزيائية الشاملة لكل sorbate القابلة للذوبان حرفيا حتى الآن لا يزال المنهجية الأكثر سهولة، كما أنها لا تتطلب الاجهزة باهظة الثمن. تصف هذه المقالة بروتوكولًا أساسيًا للدراسة التجريبية لممتزاز الببتيد على أكسيد غير عضوي وتغطي جميع النقاط الحرجة التي تؤثر على العملية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

على مدى السنوات ال 50 الماضية جذب التفاعل بين الأسطح غير العضوية والببتيدات الكثير من الاهتمام بسبب أهميته العالية في علم المواد والطب. تركز البحوث الطبية الحيوية على توافق واستقرار الأسطح العضوية الحيوية ، والتي لها آثار مباشرة على الطب التجديدي ، وهندسة الأنسجة1،2،3، والزرع4،5،6،7. تعتمد الأجهزة المعاصرة المستجيبة بيولوجياً، مثل أجهزة الاستشعار والأكتورات، على بروتينات وظيفية معطلة على أسطح أشباه أكسيد8،9،10،11،12،13. غالبًا ما تعتمد ممارسات التنقية الحديثة لإنتاج البروتين على خصائص تفاعل الجزيئات الحيوية في تنقية المصب وفصلها14.

من بين أكاسيد غير عضوية متعددة ، لا يزال ثاني أكسيد التيتانيوم الأكثر استخدامًا في تركيبة مع ركائز ذات صلة بيولوجيًا15،16. وقد ركزت البحوث في مجال TiO2القائم على الواجهات الحيوية على إنشاء ربط قوي ومحدد من البروتينات والببتيدات دون تغيير خصائصها البيولوجية والهيكلية. في نهاية المطاف ، فإن الهدف الرئيسي هو طبقة عالية الكثافة السطحية من الجزيئات الحيوية مع استقرار عال وزيادة الوظائف التي من شأنها أن تقدم إنشاء التطبيقات الحيوية القائمة على التيتانيوم والتكنولوجيا الحيوية والطبية17.

وقد استخدمت التيتانيوم وسبائكها على نطاق واسع كمادة زرع الجراحية لمدة ستة عقود على الأقل لأن طبقة TiO2 سطح مع سمك بضعة نانومتر مقاومة للتآكل والمعارض مستوى عال من التوافق البيولوجي في العديد من التطبيقات في الجسم الحي18،19،20. ثاني أكسيد التيتانيوم يعتبر أيضا على نطاق واسع الركيزة غير العضوية المنتجة في التعدين الحيوي، حيث النواة ونمو المرحلة غير العضوية يرافقه البروتينات والببتيدات قد توفر المواد مع خصائص الحفاز والبصرية واعدة21،,22،,23،,24.

نظرا ً للأهمية العالية للتفاعل بين المواد غير العضوية والجزيئات الحيوية بشكل عام وتفاعلات البروتين-TiO2 بشكل خاص ، كان هناك الكثير من الأبحاث لمعالجة التلاعب والسيطرة على امتصاص البروتينات على TiO2. بسبب هذه الدراسات، تم الكشف عن بعض الخصائص الأساسية لهذا التفاعل، مثل حركية الامتزاز، والتغطية السطحية، والتوافق الجزيء الحيوي، مما يعطي دعما كبيرا لمزيد من التقدم في الواجهات الحيوية5،13.

ومع ذلك، يضيف تعقيد البروتين قيودًا كبيرة على التحديد والفهم الكاملين للتفاعل على المستوى الجزيئي للبروتين مع الأسطح غير العضوية. على افتراض أن الجزيئات الحيوية تتفاعل مع الأسطح غير العضوية من خلال مواقع محدودة ، تم تقليل بعض البروتينات ذات الهياكل المعروفة وتسلسل الأحماض الأمينية إلى مكوناتها - الببتيدات والأحماض الأمينية - التي تتم دراستها بشكل منفصل. وقد أظهرت بعض هذه الببتيدات نشاط كبير، مما يجعلها موضوعا فريدا من الدراسات الامتزاز دون الحاجة إلى فصل البروتين السابق25،,26،27،,28،,29،,30.,

يمكن تحقيق التوصيف الكمي لالامتزاز الببتيد على TiO2 أو الأسطح غير العضوية الأخرى عن طريق الطرق الفيزيائية التي تم تكييفها خصيصًا للجزيئات الحيوية على مدى العقود القليلة الماضية. وتشمل هذه الأساليب قياس السعرات الحرارية المعايرة isothermal (ITC)، وصدى البلازمون السطحي (SPR)، والكوارتز الكريستال microbalance (QCM)، ومضان الانعكاس الداخلي الكلي (TIRF)، ومطياف الانعكاس الكلي المخفف (ATR)، وكلها تسمح بالكشف عن قوة الامتزاز من خلال توفير البيانات الحرارية الرئيسية: ثابت ملزم، جيبس الطاقة الحرة، enthalpy، وentropy31.

ويمكن أن يتم امتصاص الجزيئات الحيوية للمواد غير العضوية بطريقتين: 1) مركز الـITC وكذلك طريقة استنفاد استخدام الجسيمات المنتشرة في محلول ملزم للأسطح العيانية الثابتة؛ (2) استخدام الجسيمات المنتشرين في محلول ملزم للأسطح العيانية الثابتة. 2) SPR، QCM، TIRF، وATR استخدام الأسطح العيانية المعدلة مع المواد غير العضوية، مثل الزجاج المغلفة بالذهب أو رقائق معدنية، بلورات الكوارتز، بلورات كبريتيد الزنك، ورقائق PMMA، على التوالي.

قياس السعرات الحرارية (ITC) هو أسلوب مادي خال ٍ من العلامات يقيس الحرارة المنتجة أو المستهلكة عند معايرة المحاليل أو الخلائط غير المتجانسة. تكشف الخلايا الحرارية الحساسة عن تأثيرات حرارية صغيرة مثل 100 نانوجول ، مما يجعل قياس حرارة الامتزاز على أسطح الجسيمات النانوية ممكنًا. السلوك الحراري للسوربات أثناء الإضافة المستمرة - المعايرة ، ويوفر لمحة ديناميكية حرارية كاملة عن التفاعل الذي يكشف عن enthalpy ، ثابت ملزم ، وإنتروبيا في درجة حرارة معينة32،33،34،35،36.

التحليل الطيفي لصدى البلازمون السطحي (SPR) هو تقنية بصرية حساسة للسطح تعتمد على قياس مؤشر الانكسار لوسائل الإعلام على مقربة من السطح المدروس. بل هو وسيلة في الوقت الحقيقي وخالية من التسمية لرصد الامتزاز عكسها وسمك طبقة مالامتداد. يمكن حساب ثابت الربط من معدلات الاقتران والتفكك. قد توفر تجارب الامتزاز التي يتم إجراؤها في درجات حرارة مختلفة معلومات حول اعتماد درجة الحرارة على طاقة التنشيط والمعلمات الحرارية الأخرى بشكل متسلسل37،38،39.

تقيس طريقة الكوارتز الكريستالي (QCM) التغير في التردد المتذبذب للبلورات الكهربية الكهربية خلال عمليات الامتزاز والامتزاز. يمكن تقييم ثابت الربط من نسبة ثوابت معدل الامتزاز والامتزاز. يتم استخدام QCM لقياسات الكتلة النسبية ، وبالتالي ، لا يحتاج إلى معايرة25،27،40. يستخدم QCM للامتزاز من كل من الغاز والسائل. تسمح تقنية السائل استخدام QCM كأداة تحليل لوصف الترسيب على الأسطح المعدلة بشكل مختلف41.

مجموع التفلور الانعكاس الداخلي (TIRF) هو تقنية حساسة بين الوجه البصرية على أساس قياس الفلورسCence من الفلوروبورهورس اتسهات مع موجات إيفانسية تنعكس داخليا. تسمح هذه الطريقة بالكشف عن جزيئات الفلورسنت التي تغطي السطح بسماكات على ترتيب عشرات النانومترات ، وهذا هو السبب في أنها تستخدم في دراسة الامتزاز الجزيئي الكلي على مختلف الأسطح42،43. في رصد الموقع من ديناميات الفلورسينس على الامتزاز والامتزاز توفير حركية الامتزاز وبالتالي البيانات الحرارية42،43.

تم استخدام الانعكاس الكلي المتيني (ATR) من قبل روديك-Lanzilotta لإنشاء isotherms امتصاص الليسين على أساس النطاقات الطيفية الليسين في 1,600 و 1,525 سم-1. هذه هي المرة الأولى التي تم تحديد ثابت ملزم للببتيد على TiO2 باستخدام طريقة الأشعة تحت الحمراء في الموقع44. كانت هذه التقنية فعالة في إنشاء isotherms الامتزاز لببتيدات البوليليسين45 والأحماض الأمينية الحمضية46.

على عكس الطرق المذكورة أعلاه ، حيث يتم قياس معلمة الامتزاز في الموقع ، في تجربة تقليدية يتم قياس كمية الجزيئات الحيوية الممتزة عن طريق تغيير التركيز بعد اتصال السطح بالحل. لأن تركيز سوربات يتحلل في الغالبية العظمى من حالات الامتزاز ، ويشار إلى هذه الطريقة على أنها طريقة الاستنفاد. تتطلب قياسات التركيز مسحتحليلي مصدق عليه ، والذي قد يستند إلى خاصية تحليلية جوهرية للسوربات أو استنادًا إلى وضع العلامات47،48،4949،50 أو اشتقاق51،52 منه.

تتطلب تجارب الامتزاز باستخدام QCM أو SPR أو TIRF أو ATR إعداد سطح خاص للرقائق وأجهزة الاستشعار المستخدمة في دراسات الامتزاز. يجب استخدام الأسطح المعدة مرة واحدة وتتطلب التغيير عند تبديل الممتز ، بسبب الترطيب الحتمي لسطح أكسيد أو الترويسوربتيا يمكن أن يكون من سوربات. ويمكن تشغيل عينة واحدة فقط في كل مرة باستخدام مركز الـITC أو QCM أو SPR أو TIRF أو ATR، في حين أنه في طريقة الاستنفاد يمكن للمرء أن يدير عشرات العينات، التي تقتصر الكمية عليها فقط على سعة ترمساست التربة وتوافر المواد الماصة. وهذا مهم بشكل خاص عند معالجة دفعات عينة كبيرة أو مكتبات من الجزيئات النشطة بيولوجيا. والأهم من ذلك أن طريقة الاستنفاد لا تتطلب معدات مكلفة بل تتطلب فقط جهاز اعادة الرموست.

ومع ذلك، وعلى الرغم من مزاياها الواضحة، فإن طريقة الاستنفاد تتطلب سمات إجرائية معقدة قد تبدو مرهقة. تعرض هذه المقالة كيفية إجراء دراسة فيزيائية كيميائية شاملة لالامتزاز dipeptide على TiO2 باستخدام طريقة الاستنفاد وتتناول القضايا التي قد يواجهها الباحثون عند إجراء التجارب ذات الصلة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد حلول الأسهم ديبتيد والتخفيفات

  1. إعداد حل ديبتيد بـ 16 mM
    1. ضع 0.183 غرام من ثنائي الببتيد (إيل-هي) (انظر جدول المواد)في أنبوب اختبار بوليمري معقم، وتمييع إلى 35 مل مع الماء المقطر المزدوج (DDW)، ويذوب في درجة حرارة الغرفة (RT) تحت التحريك القوي.
      ملاحظة: إذا لم يذوب dipeptide في DDW أثناء التحريك، ضع محلول dipeptide في حمام بالموجات فوق الصوتية وسونيكات لبضع دقائق.
    2. إعداد حل 50 mM منN2-(N-morpholino)ethanesulfonic حمض (MES) العازلة عن طريق إذابة 0.533 غرام من الجافة 2-(N-morpholino) حمض ethanesulfonic في 50 مل من DDW في أنبوب الاختبار المعقم.N إعداد محلول هيدروكسيد الصوديوم 50 mM عن طريق إذابة 200 ملغ من هيدروكسيد الصوديوم في 100 مل من DDW.
    3. ضبط درجة الحموضة من محلول dipeptide المذاب مسبقًا إلى 7.4 عن طريق الإضافة بعناية (معايرة ميكرولتر) 50 mM MES ، أو هيدروكسيد الصوديوم 50 mM إلى محلول dipeptide 16 mM ، والتحريك في RT ومراقبة درجة الحموضة مع مقياس درجة الحموضة. بعد ضبط درجة الحموضة، صب الحل في اسطوانة قياس، وشطف أنبوب الاختبار، وملء اسطوانة قياس مع DDW إلى 40 مل لجعل تركيز النهائي من 16 mM.
  2. إعداد تخفيفات الديبتيد من محلول مخزون 16 mM
    1. إعداد تخفيف الببتيد مع تركيزات بين 0.4 و 12.0 mM عن طريق تخفيف 16 م م محلول dipeptide مع DDW. على سبيل المثال، من أجل إعداد حل ديبتيد 8 mM، إضافة 7 مل من DDW إلى 10 مل من 16 mM حل dipeptide. بعد التخفيف، قم بضبط درجة الحموضة إلى 7.4 بإضافة 50 مليون متر في م MES أو 50 mM NaOH قطرة قطرة إلى محلول dipeptide (انظر الخطوة 1.1.3). بعد ضبط درجة الحموضة، صب الحل في اسطوانة قياس، وشطف أنبوب الاختبار، وملء اسطوانة قياس تصل إلى 20 مل مع DDW لجعل تركيز dipeptide 8 mM.
      ملاحظة: يتم إعداد تخفيفات أخرى من محلول مخزون dipeptide 16 mM بتركيزات 0.4 و 0.8 و 1.2 و 1.6 و 2.0 و 3.0 و 4.0 و 8.0 و 12.0 mM ، وفقًا للشكل 1. ويرد في الخطوة 1.1.3 تعديل كل درجة الحموضة في حل الببتيد إلى 7.4.

2. إعداد تيتانيا سول

  1. إعداد حل 10 mM من المخزن المؤقت MES عن طريق حل 1.066 غرام من MES في 500 مل من DDW. ضبط درجة الحموضة إلى 7.4 مع هيدروكسيد الصوديوم الجاف عند تحريك ورصد درجة الحموضة مع متر درجة الحموضة.
  2. طحن 200 ملغ من النانوكريستالين TiO2 في هاون لمدة 5 دقيقة على الأقل (انظر جدول المواد).
  3. وزن 40 ملغ من الجسيمات النانوية ثاني أكسيد التيتانيوم الأرض في قارورة مختبر. وضع قارورة في حمام سونيكيشن (انظر جدول المواد)باستخدام موقف المختبر.
  4. إضافة 20 مل من 10 mM MES المخزن المؤقت في قارورة مع TiO2 وسونيكات في حمام بالموجات فوق الصوتية (5 لتر، 40 كيلو هرتز، 120 W) لمدة 20 دقيقة.

3. خلط والحرارة

  1. تعيين الحرارة (انظر جدول المواد)إلى درجات الحرارة المطلوبة (أي 0.00، 10.00، 20.00، 30.00، أو 40.00 درجة مئوية).
  2. إضافة 1 مل من سول سونيكاتيد من TiO2 إلى قوارير الامتزاز ملحوظ. ضع قوارير الامتزاز المميزة ضد تخفيف ثنائي الببتيد المقابل في جهاز تعويم مؤقت مصنوع من رغوة البوليسترين المقذوفة. ضع جهاز التعويم مع القنينات المميزة وتمييع الديبتيد اتّصالها في الرُموست لمدة 5 دقيقة على الأقل.
  3. أضف 1 مل من كل تخفيف ديبتيد إلى قارورة الامتزاز المميزة المقابلة، مع التأكد من أن جميع حلول الخلط لها نفس درجة الحرارة. الحفاظ على سلسلة من عينات الامتزاز التي تم الحصول عليها على الحرارة في 0.00، 10.00، 20.00، 30.00، أو 40.00 درجة مئوية لمدة 24 ساعة لتحقيق التوازن الامتزاز.
    ملاحظة: يهز بحذر جميع عينات التشتت التي تم الحصول عليها قبل وضعها في ترمموسات.
  4. أحيانا خلط تشتت TiO2 عن طريق هز يدويا لهم خلال الحرارة.

4. ترشيح العينات الحرارية

  1. من أجل تجنب reequirationration الناجم عن درجة الحرارة إخراج عينة واحدة في وقت واحد من الحرارة للترشيح.
  2. خذ عينة من محلول الديبتيد من كل قارورة زجاجية مع حقنة، من خلال إبرة حقنة. إزالة الإبرة من الحقنة ووضعها على مرشح حقنة (انظر جدول المواد)لتصفية محلول dipeptide في قارورة الزجاج. كرر الترشيح مع عينات أخرى.
  3. تحليل الفيلة وفقا للقسم 5.
    ملاحظة: لا تقم بالطرد المركزي للعينات، لأنها تستغرق بضع دقائق وقد تسبب تغييرًا في توازن التركيز.

5 - اشتقاق وتحليل المجلس الشعبي لتحرير السودان

  1. جعل محلول 50 مل من حمض تريفلورواسيك (TFA) في الأسيتونتريل. إضافة 0.34 مل من TFA في اسطوانة القياس وضبط حجم الحل إلى 50 مل مع الأسيتونتريل في RT.
    تنبيه: العمل مع TFA تحت غطاء الدخان مع تهوية العادم ، لأن حمض تريفلورواسيك ضار عند استنشاقه ، ويسبب حروقًا جلدية شديدة ، ويكون سامًا للكائنات المائية حتى بتركيزات منخفضة53.
  2. إعداد محلول الاشتقاق (أي كاشف Edman54)عن طريق وضع 299 ميكرولتر من ايزوثيوسيات الفينيل و 347 ميكرولتر من ثلاثي الثلاثياتفيلاين في أسطوانة متدرجة وتعديل حجم المحلول إلى 50 مل مع الأسيتونتريل في RT.
  3. قبل تحليل الكروماتوغرافيا السائلعالي الأداء (HPLC)، قم باشتقاق العينات باستخدام كاشف Edman في قوارير الكروماتوغرافيا. اخلط يُمزج 400 ميكرولتر من العينة مع 400 ميكرولتر من كاشف أدمان. سخني العينة على حرارة 60 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. بعد التدفئة، تحييد العينة مع 225 ميكرولتر من محلول TFA وانتظر لبضع دقائق لتبريد العينة إلى RT.
  4. استخدم تحليل HPLC (انظر جدول المواد)لتحديد تركيز محلول dipeptide قبل وبعد الامتزاز. وضع قوارير الكروماتوغرافيا مع الحلول التي تم تحليلها في autosampler HPLC والبدء في تحليل العينات مع الشروط اللازمة، والتي يتم تعيينها من قبل البرنامج (انظر جدول المواد).
    ملاحظة: المرحلة المتنقلة تتكون من 0.1٪ TFA في المياه المجردة من الأيونات والأستونيتريل النقي، مع تدرجات الأسيتونتريل من 20-90٪ في 286 نانومتر لمدة 13 دقيقة. تحليل كل عينة في ثلاثية. قياس تركيز محلول dipeptide باستخدام منحنى المعايرة الذي تم إنشاؤه مسبقًا(الشكل 2). للاطلاع على مواصفات الكروماتوغرافيا انظر شكيلوكوف وآخرون55.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت دراسة امتصاص ثنائي الببتيد على ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي البلوري في الظروف المتوافقة بيولوجيًا في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 0 و40 درجة مئوية. تم تقييم امتصاص ثنائي الببتيد التجريبي (A، mmol/g) على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم على أنه

figure-results-1

حيث C0 و Ce هي تركيزات بدء dipeptide وال...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتطلب الامتصاص من حلول بناء isotherm وقتًا أطول للتوازن بسبب القيود الحركية والمواد الماصة ذات مساحة سطح محددة عالية. وعلاوة على ذلك، ينبغي النظر في عدم استقرار sols، ومجاميع الجسيمات النانوية، والبلورية، وتوزيع حجم الجسيمات النانوية، ودرجة الحموضة للحل، والمنافسة على الامتزاز أثناء امتصاص الأحماض الأمينية. ومع ذلك ، فإن البناء الإمتزاز isotherm باستخدام طريقة الاستنفاد لا يزال المنهجية الأكثر توفرًا ، لأنه لا يتطلب أجهزة إعداد باهظة الثمن ، ومع ذلك فهو يوفر بيانات كيمياء فيزيائية شاملة لكل سوربات قابل للذوبان حرفيًا.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد دعم هذا العمل ماليا المؤسسة الروسية للبحوث الأساسية (المنحة رقم 15-03-07834-أ).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
2- ( N < / em > - مورفولينو) حمض الإيثان سلفونيكTCI Chemicals4432-31-9MES ، >98٪
أسيتونيتريلبانريك AppliChemHPLC
الصف قوارير كروماتوغرافيا زجاجية
Dipeptide Ile-HisBachem4000894
تم الحصول على الماءالمزدوج DDW على الفور
حمام تنظيف التدفئة "Ultrasons-HD"JP Selecta30008655 لتر ، 40 كيلو هرتز ، 120 واط نظام
كروماتوجراف سائل عالي الأداء مزود بالأشعة فوق البنفسجية ناقص ؛ كاشف فيسشيمادزو ، LC-20 ProminenceHPLC
IsopropanolSigma-Aldrich (Merck)67-63-0< / a>99.70٪
LabSolutions LiteShimadzu223-60410برنامج لنظام الكروماتوغرافيا السائلة عالي الأداء
TiO2< / sub>anatase النقي مع تبلور 99٪ على الأقل. متوسط حجم الجسيمات 10.62 & plusmn; 3.31 نانومتر. سطح محدد 131.9 م 2 / جم (رهان). انظر Langmuir< / em> 2019 ، 35 ، 538 & ناقص ؛ 550 ، لمزيد من التفاصيل.
فينيل إيزوثيوسياناتأكروس عضوي103-72-0PITC ، 98٪
عمود Zorbax ذو الطور المعكوسZORBAX LC150 & مرات ؛ 2.5 مم معرف بمتوسط حجم الجسيمات 5 & mu ؛ م
فلتر حقنةفلادفلتر25 مم ، 0.2 مو ؛ م المسام ، أسيتات السليلوز
بوليمري معقممن مادة البولي بروبيلين
ترموستات TC-502Brookfieldتعميم التبريد / التدفئة مع وحدة التحكم القابلة للبرمجة لاشتقاق العينة
ثلاثي إيثيل أمينسيجما ألدريتش (ميرك)121-44-8< / a>TEA ؛ 99٪
حمض ثلاثي فلورو أسيتيكPanreac AppliChem163317TFA ، 99٪
المقطر اختبار أنبوب حمام

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Garcia, A. J. Interfaces to Control Cell-Biomaterial Adhesive Interactions. Polymers for Regenerative Medicine. 203, Chapter 71 171-190 (2006).
  2. Mahmood, T. A., et al. Modulation of chondrocyte phenotype for tissue engineering by designing the biologic-polymer carrier interface. Biomacromolecules. 7 (11), 3012-3018 (2006).
  3. Gandavarapu, N. R., Mariner, P. D., Schwartz, M. P., Anseth, K. S. Extracellular matrix protein adsorption to phosphate-functionalized gels from serum promotes osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Acta Biomaterialia. 9 (1), 4525-4534 (2013).
  4. Horbett, T. Biological Activity of Adsorbed Proteins. Surfactant Science Series. 110, 393-413 (2010).
  5. Ratner, B. D., Hoffman, A. S., Schoen, F. J., Lemons, J. E. Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine. , Elsevier Academic Press/Academic Press. San Diego. (2004).
  6. Jahangir, A. R., et al. Fluorinated surface-modifying macromolecules: Modulating adhesive protein and platelet interactions on a polyether-urethane. Journal of Biomedical Materials Research. 60 (1), 135-147 (2002).
  7. Shen, M., et al. PEO-like plasma polymerized tetraglyme surface interactions with leukocytes and proteins: In vitro and in vivo studies. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 13 (4), 367-390 (2002).
  8. Wisniewski, N., Moussy, F., Reichert, W. M. Characterization of implantable biosensor membrane biofouling. Fresenius' Journal of Analytical Chemistry. 366 (6-7), 611-621 (2000).
  9. Geelhood, S. J., et al. Passivating Protein Coatings for Implantable Glucose Sensors: Evaluation of Protein Retention. Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials. 81, 251-260 (2007).
  10. Knowles, J. R. Enzyme catalysis: not different, just better. Nature. 350 (6314), 121-124 (1991).
  11. Blankschien, M. D., et al. Light-triggered biocatalysis using thermophilic enzyme - Gold nanoparticle complexes. ACS Nano. 7 (1), 654-663 (2013).
  12. Wu, H., et al. Catechol modification and covalent immobilization of catalase on titania submicrospheres. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 92, 44-50 (2013).
  13. Gray, J. J. The interaction of proteins with solid surfaces. Current Opinion in Structural Biology. 14 (1), 110-115 (2004).
  14. Hlady, V., Buijs, J. Protein adsorption on solid surfaces. Current Opinion in Biotechnology. 7 (1), 72-77 (1996).
  15. Kulkarni, M., et al. Titanium nanostructures for biomedical applications. Nanotechnology. 26 (6), 062002(2015).
  16. Yin, F. Z., Wu, L., Gui Yang, H., Su, H. Y. Recent progress in biomedical applications of titanium dioxide. Physical Chemistry Chemical Physics. 15 (14), 4844-4858 (2013).
  17. Rezania, A., Johnson, R., Lefkow, A. R., Healy, K. E. Bioactivation of metal oxide surfaces. 1. Surface characterization and cell response. Langmuir. 15 (20), 6931-6939 (1999).
  18. Schenk, R. The Corrosion Properties of Titanium and Titanium Alloys. Titanium in Medicine. Brunette, D. M., et al. , Springer-Verlag. Berlin, Germany. 145-170 (2001).
  19. Bozzini, B., et al. An electrochemical impedance investigation of the behaviour of anodically oxidised titanium in human plasma and cognate fluids, relevant to dental applications. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19 (11), 3443-3453 (2008).
  20. Popa, M. V., et al. Long-term assessment of the implant titanium material - Artificial saliva interface. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19 (1), 1-9 (2008).
  21. Kim, J. K., et al. Lysozyme-mediated biomineralization of titanium-tungsten oxide hybrid nanoparticles with high photocatalytic activity. Chemical Communications. 50, 12392-12395 (2014).
  22. Suriyaraj, S. P., Selvakumar, R. Room temperature biosynthesis of crystalline TiO2 nanoparticles using Bacillus licheniformis and studies on the effect of calcination on phase structure and optical properties. RSC Advances. 4, 39619-39624 (2014).
  23. Inoue, I., et al. Thermo-stable carbon nanotube-TiO2 nanocompsite as electron highways in dye-sensitized solar cell produced by bio-nano-process. Nanotechnology. 26 (28), 285601(2015).
  24. Gardères, J., et al. Self-assembly and photocatalytic activity of branched silicatein/silintaphin filaments decorated with silicatein-synthesized TiO2 nanoparticles. Bioprocess and Biosystems Engineering. 39 (9), 1477-1486 (2016).
  25. Chen, H., Su, X., Neoh, K. G., Choe, W. S. QCM-D analysis of binding mechanism of phage particles displaying a constrained heptapeptide with specific affinity to SiO2 and TiO2. Analytical Chemistry. 78 (14), 4872-4879 (2006).
  26. Iucci, G., et al. Peptides adsorption on TiO2 and Au: Molecular organization investigated by NEXAFS, XPS and IR. Surface Science. 601 (18), 3843-3849 (2007).
  27. Gronewold, T. M. A., Baumgartner, A., Weckmann, A., Knekties, J., Egler, C. Selection process generating peptide aptamers and analysis of their binding to the TiO2 surface of a surface acoustic wave sensor. Acta Biomaterialia. 5 (2), 794-800 (2009).
  28. Gitelman, A., Rapaport, H. Bifunctional designed peptides induce mineralization and binding to TiO2. Langmuir. 30 (16), 4716-4724 (2014).
  29. Tada, S., Timucin, E., Kitajima, T., Sezerman, O. U., Ito, Y. Direct in vitro selection of titanium-binding epidermal growth factor. Biomaterials. 35 (11), 3497-3503 (2014).
  30. Micksch, T., Liebelt, N., Scharnweber, D., Schwenzer, B. Investigation of the peptide adsorption on ZrO2, TiZr, and TiO2 surfaces as a method for surface modification. ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (10), 7408-7416 (2014).
  31. Limo, M. J., Perry, C. C., Thyparambil, A. A., Wei, Y., Latour, R. A. Experimental Characterization of Peptide-Surface Interactions. Bio-Inspired Nanotechnology: From Surface Analysis to Applications. , 37-94 (2013).
  32. Draczkowski, P., Matosiuk, D., Jozwiak, K. Isothermal titration calorimetry in membrane protein research. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 87, 313-325 (2014).
  33. Omanovic-Miklicanin, E., Manfield, I., Wilkins, T. Application of isothermal titration calorimetry in evaluation of protein-nanoparticle interactions. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 127, 605-613 (2017).
  34. Jing, X., et al. Interaction of peptidomimetics with bilayer membranes: Biophysical characterization and cellular uptake. Langmuir. 28 (11), 5167-5175 (2012).
  35. Mizuguchi, C., et al. Effect of phosphatidylserine and cholesterol on membrane-mediated fibril formation by the N-terminal amyloidogenic fragment of apolipoprotein A-I. Scientific Reports. 8 (1), 5497(2018).
  36. Bisker, G., et al. Insulin Detection Using a Corona Phase Molecular Recognition Site on Single-Walled Carbon Nanotubes. ACS Sensors. 3 (2), 367-377 (2018).
  37. Singh, N., Husson, S. M. Adsorption thermodynamics of short-chain peptides on charged and uncharged nanothin polymer films. Langmuir. 22 (20), 8443-8451 (2006).
  38. Seker, U. O. S., et al. Thermodynamics of engineered gold binding peptides: Establishing the structure-activity relationships. Biomacromolecules. 15 (7), 2369-2377 (2014).
  39. Beutner, R., Michael, J., Schwenzer, B., Scharnweber, D. Biological nano-functionalization of titanium-based biomaterial surfaces: A flexible toolbox. Journal of the Royal Society Interface. 7 (Suppl 1), S93-S105 (2010).
  40. Sultan, A. M., et al. Aqueous Peptide-TiO2 Interfaces: Isoenergetic Binding via Either Entropically or Enthalpically Driven Mechanisms. ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (28), 18620-18630 (2016).
  41. Teichroeb, J. H., Forrest, J. A., Jones, L. W., Chan, J., Dalton, K. Quartz crystal microbalance study of protein adsorption kinetics on poly(2-hydroxyethyl methacrylate). Journal of Colloid and Interface Science. 325 (1), 157-164 (2008).
  42. Lok, B. K., Cheng, Y. L., Robertson, C. R. Protein adsorption on crosslinked polydimethylsiloxane using total internal reflection fluorescence. Journal of Colloid And Interface Science. 91 (1), 104-116 (1983).
  43. Nakanishi, K., Sakiyama, T., Imamura, K. On the Adsorption of Proteins on Solid Surfaces, a Common but Very Complicated Phenomenon. Journal of Bioscience and Bioengineering. 91 (3), 233-244 (2001).
  44. Roddick-Lanzilotta, A. D., Connor, P. A., McQuillan, A. J. An In Situ Infrared Spectroscopic Study of the Adsorption of Lysine to TiO2 from an Aqueous Solution. Langmuir. 14, 6479-6484 (1998).
  45. Roddick-Lanzilotta, A. D., McQuillan, A. J. An in situ infrared spectroscopic investigation of lysine peptide and polylysine adsorption to TiO2 from aqueous solutions. Journal of Colloid and Interface Science. 217 (1), 194-202 (1999).
  46. Roddick-Lanzilotta, A., McQuillan, A. An in situ infrared spectroscopic study of glutamic acid and of aspartic acid adsorbed on TiO2: implications for the biocompatibility of titanium. Journal of Colloid and Interface Science. 227 (1), 48-54 (2000).
  47. Chan, B. M. C., Brash, J. L. Adsorption of fibrinogen on glass: reversibility aspects. Journal of Colloid And Interface Science. 82 (1), 217-225 (1981).
  48. van Enckevort, H. J., Dass, D. V., Langdon, A. G. The adsorption of bovine serum albumin at the stainless-steel/aqueous solution interface. Journal of Colloid And Interface Science. 98 (1), 138-143 (1984).
  49. Arnebrant, T., Nylander, T. Sequential and competitive adsorption of β-lactoglobulin and κ-casein on metal surfaces. Journal of Colloid And Interface Science. 111 (2), 529-533 (1986).
  50. Van Dulm, P., Norde, W. The adsorption of human plasma albumin on solid surfaces, with special attention to the kinetic aspects. Journal of Colloid And Interface Science. 91 (1), 248-255 (1983).
  51. Gonçalves, T. Fluorescent labeling of biomolecules with organic probes. Chemical Reviews. 109 (1), 190-212 (2009).
  52. Roth, K. D. W., Huang, Z. H., Sadagopan, N., Watson, J. T. Charge derivatization of peptides for analysis by mass spectrometry. Mass Spectrometry Reviews. 17 (4), 255-274 (1998).
  53. AppliChem, P. Safety Data Sheet According to Regulation (EU) 830/2015 3317 Trifluoroacetic Acid. , http://pub.panreac.com/msds/ing/3317.htm 112(2018).
  54. Heinrikson, R. L., Meredith, S. C. Amino acid analysis by reverse-phase high-performance liquid chromatography: Precolumn derivatization with phenylisothiocyanate. Analytical Biochemistry. 136 (1), 65-74 (1984).
  55. Shchelokov, A., et al. Adsorption of Native Amino Acids on Nanocrystalline TiO2: Physical Chemistry, QSPR, and Theoretical Modeling. Langmuir. 35 (2), 538-550 (2019).
  56. Fair, B. D., Jamieson, A. M. Studies of Protein Adsorption on Polystyrene Latex Surfaces. Journal of Colloid and Interface Science. 77 (2), 525-534 (1980).
  57. Kim, J. C., Lund, D. B. Adsorption behavior of p-lactoglobulin onto stainless steel surfaces. Journal of Food Processing and Preservation. 21 (607), 303-317 (1997).
  58. Kondo, A., Oku, S., Murakami, F., Higashitani, K. Conformational changes in protein molecules upon adsorption on ultrafine particles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 1, 197-201 (1993).
  59. Itoh, H., Nagai, T., Saeki, T., Sakiyama, T., Nakanishi, K. Adsorption of Protein onto Stainless Steel Particle Surface and its Desorption Behavior. Developments in Food Engineering. , 811-813 (1994).
  60. Itoh, H., Nagata, A., Toyomasu, T., Sakiyama, T., Nagai, T. Adsorption of β-Lactoglobulin onto the Surface of Stainless Steel Particles. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 59 (9), 1648-1651 (1995).
  61. Mudunkotuwa, I. A., Grassian, V. H. Histidine adsorption on TiO2 nanoparticles: An integrated spectroscopic, thermodynamic, and molecular-based approach toward understanding nano-bio interactions. Langmuir. 30, 8751-8760 (2014).
  62. Pászti, Z., Guczi, L. Amino acid adsorption on hydrophilic TiO2: A sum frequency generation vibrational spectroscopy study. Vibrational Spectroscopy. 50 (1), 48-56 (2009).
  63. Costa, D., Savio, L., Pradier, C. M. Adsorption of Amino Acids and Peptides on Metal and Oxide Surfaces in Water Environment: A Synthetic and Prospective Review. Journal of Physical Chemistry B. 120 (29), 7039-7052 (2016).
  64. Kosmulski, M. The significance of the difference in the point of zero charge between rutile and anatase. Advances in Colloid and Interface Science. 99 (3), 255-264 (2002).
  65. Kandegedara, A., Rorabacher, D. B. Noncomplexing tertiary amines as "better" buffers covering the range of pH 3-11. Temperature dependence of their acid dissociation constants. Analytical Chemistry. 71 (15), 3140-3144 (1999).
  66. Susumu, O., Teruaki, A., Koichi, T. The Adsorption of Basic a-Amino Acids in an Aqeous Solution by Titanium(IV) Oxide. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 54, 1595-1599 (1981).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة