تزايد البلورات لتحليل حيود الأشعة السينية

مطلوب بلورة واحدة لتحديد هيكلها. تؤثر جودة البلورة بشكل كبير على جودة ودقة التحديد الهيكلي.

البلورة المفردة هي مادة صلبة يتكرر فيها ترتيب الجزيء في جميع الأبعاد الثلاثة. يمكن تحديد الترتيب المكاني للذرات داخل المادة الصلبة البلورية باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية. في هذه التقنية ، يتم تغليف عينة بلورية نقية بحزمة من الأشعة السينية. ينتج البلورة الأشعة السينية في نمط مميز يتعلق ببنية البلورات والتركيب الجزيئي. إذا تشكلت البلورة بسرعة كبيرة ، فقد تكون الجزيئات مضطربة ، أو قد يتم دمج الشوائب في البلورة ، أو قد تتشكل بلورتان أو أكثر من البلورات المنصهرة بدلا من بلورة واحدة. لذلك ، هناك حاجة إلى طرق متخصصة مع التركيز على النمو البطيء لإنتاج بلورات ذات جودة كافية لعلم البلورات بالأشعة السينية.

سيوضح هذا الفيديو الخصائص المرغوبة لبلورات جودة الأشعة السينية ، ويوضح إجراء لزراعتها ، ويقدم بعض التطبيقات لهذه التقنية في الكيمياء.

تشتت الإلكترونات الأشعة السينية عن طريق انبعاث موجة كروية من الأشعة السينية عند الاصطدام. إذا كانت الذرات في ترتيب منظم ، فإن التداخل البناء بين الموجات ينتج نمط حيود مميز على كاشف الأشعة السينية. يتم تدوير البلورة داخل الحزمة لجمع أنماط الحيود من زوايا متعددة. مع أنماط حيود كافية ، يمكن اشتقاق التركيب الجزيئي.

تشكل البلورات بجودة الأشعة السينية بشكل عام أشكالا متماثلة ولها وجوه ناعمة وعاكسة للضوء. عند عرضها تحت المجهر المستقطب ، ستكون شفافة ، ولكن يجب أن يصبح معظمها داكنا عند تدويرها 90؟. هذا يشير إلى هيكل عالي الترتيب. لزراعة هذه البلورات ، غالبا ما يتم استخدام الانتشار السائل السائل. هذا يستخدم مذيبين قابلين للامتزاج: مذيب منخفض الكثافة ، أو مرسب ، يكون فيه المركب المراد إعادة بلورة غير قابل للذوبان ؛ ومذيب عالي الكثافة يكون فيه المركب قابلا للذوبان. عادة ما تكون النسبة الحجمية للراسب إلى المذيب 2: 1.

يتم وضع المرسب منخفض الكثافة في طبقات على محلول مركز للمركب في المذيب عالي الكثافة. بمرور الوقت ، يصبح المركب أقل قابلية للذوبان حيث يختلط المرسب بالمحلول. ينتج عن واجهة المذيبات الأصغر معدل انتشار أبطأ ، مما ينتج عنه بلورات أكبر وأنقى. الآن بعد أن فهمت مبادئ زراعة بلورات جودة الأشعة السينية ، دعنا ننتقل إلى إجراء لزراعتها عن طريق الانتشار السائل السائل.

للبدء ، احصل على المعدات اللازمة الموجودة في بروتوكول النص. الحصول على مذيب للمركب ومرسب أقل كثافة.

لتحضير مرشح الماصة، ضع قطعة صغيرة من الكيموياب في الجزء العلوي من الماصة الزجاجية واضغط برفق على الورق لأسفل إلى أسفل جسم الماصة باستخدام قضيب أو ساق ماصة أخرى، مع الحرص على عدم ثقب الورق. قم بإعداد مرشحين للماصة. ضع واحدة في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي. إذا لزم الأمر ، قم بتأمين التجميع بمشبك مختبر وحامل حلقي. قم بإذابة حوالي 10 مجم من المركب المراد إعادة تبلوره في 0.75 مل من المذيب.

الآن ، أضف محلول العينة بعناية إلى مرشح الماصة. قم بلصق لمبة في الأعلى واضغط ببطء لتمرير المحلول في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي لإزالة الشوائب الصلبة. لا تسمح للمصباح بإعادة التمدد أثناء توصيله ، لأن الشفط سيزيح ورق الترشيح.

بعد ذلك، قم بإزالة مرشح الماصة المستخدم وضع المرشح الثاني في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي. الماصة حوالي 1.5 مل من الترسيب في الأنبوب. اسمح للمذيب بالمرور عبر المرشح عن طريق الجاذبية. من الآن فصاعدا ، احرص على عدم إزعاج الفلتر أثناء أي تلاعب. بمجرد ترشيح كل المرسب في الأنبوب ، قم بإزالة المرشح وغطاء الأنبوب. ضعه في خزانة أو مكان آخر يسهل فحصه حيث لن يتم تحريكه.

بعد يوم واحد على الأقل, فحص الأنابيب لنمو الكريستال.? في حالة عدم وجود بلورات أو كانت البلورات صغيرة جدا ، اترك أنبوب العينة دون إزعاج. إذا كانت البلورات مرئية ، فتحقق من حجمها وشكلها دون إزعاج طبقات المذيبات.

إذا كانت البلورات كبيرة ومحددة جيدا وغير متجمعة معا ، فافحص البلورات تحت المجهر للتحقق من قدرتها على أن تكون جودة الأشعة السينية. لا تقم بإزالة البلورات من الأنبوب حتى يصبح مقياس الحيود جاهزا لبدء الفحص. إذا تم دمج جزيئات المذيبات في التركيب البلوري ، فإن السماح للبلورة بالجفاف سيؤدي إلى تدهور البلورة. باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية ، تم التحقق من أن التركيب الجزيئي لهذه البلورات ذات اللون الأرجواني المحمر الداكن هو رباعي الفينيل بورفيرين.

يعد علم البلورات بالأشعة السينية أداة تحليلية أساسية في الكيمياء والكيمياء الحيوية.

تشمل طرق إعادة التبلور التسخين والتبريد ، والانتشار السائل السائل ، وانتشار البخار ، والتبخر البطيء. في التبخر البطيء لنظام مذيب واحد ، يتم إذابة المركب في كمية صغيرة من المذيبات ووضعه في وعاء به ثقب صغير في الغطاء. عندما يتبخر المذيب ، يزداد التركيز حتى يبدأ المركب في التبلور.

غالبا ما ترتبط وظيفة البروتينات بهيكلها. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب جدا تبلور البروتينات. يجب تطوير تقنيات متخصصة لزراعة بلورات بروتينات بجودة الأشعة السينية. هنا ، يتم خلط قطرة من محلول البروتين مع قطرة من الراسب ويتم إغلاق هذا الخليط في غرفة بها راسب نقي. عندما ينتشر بخار المذيب خارج القطرة ، تقل قابلية ذوبان البروتين في القطرة ، ويتبلور البروتين ببطء. تقنية أخرى تمزج بين محلول البروتين والمرسب تحت الزيت المعدني. باستخدام هذه التقنيات ، يمكن بلورة مجموعة متنوعة من البروتينات لتحليلها.

في حيود المسحوق ، يتم تمثيل كل اتجاه مكاني محتمل في العينة في وقت واحد. حيود المسحوق ليس مفيدا حول الهيكل مثل حيود الأشعة السينية أحادية البلورة بسبب فقدان بيانات الهيكل ثلاثي الأبعاد. بدلا من ذلك ، يتفوق حيود المسحوق في تحليل مخاليط المواد الصلبة البلورية وتقييم بلورة الهياكل غير المتبلورة.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لزراعة البلورات لتصوير البلورات بالأشعة السينية. يجب أن تكون الآن على دراية بخصائص الأشعة السينية - بلورات الجودة ، وإجراء زراعتها ، وبعض التطبيقات لهذه التقنية في الكيمياء.

شكرا للمشاهدة!