Name: 对干燥空气-LC接口Megamolecular生物大分子的自我整合方法 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-07T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 6 s
Description: 了解干燥空气-液晶界面诱导巨型生物大分子自整合的实验方法。该技术利用偏振显微镜观察多糖、微管等生物聚合物在干燥过程中的动态取向行为，为生物医学和环境研究提供新工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究得到了日本文部科学省青年科学家资助项目（16K17956）、京都高科技中心以及御谷研究与发展基金会的支持。

1. 仪器
<ol>
	<li>偏振装置
	<ol>
		<li>构建偏振装置时，需配备卤素灯作为光源、导光管、偏振片、样品台、光学导轨、支架杆和数码单反相机（偏振装置的部件参见图1C和材料清单）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 生物大分子溶液的制备
<ol>
	<li>多糖溶液
	<ol>
		<li>溶解萨克兰7 (0.5 g) 溶于纯水 (100 mL) 中，于约 80 ℃ 搅拌溶解 &#176;在室温下静置超过12小时以充分溶解。溶解过程中，用塑料薄膜覆盖容器以防止蒸发。以相同方法制备黄原胶的水溶液。</li>
		<li>将溶液冷却至约 25 &#176;C，以制备0.5 wt%的水溶液。</li>
		<li>将囊藻素溶液离心以去除杂质（48,400 × g，4 °C） &#176;C，1小时，3次）</li>
	</ol>
	</li>
	<li>MT 溶液
	<ol>
		<li>配制 1 mL 含 0.5 wt% 微管蛋白的 Britton-Robinson 缓冲液（80 mM 哌嗪-N,N&#8242;-双(2-乙烷磺酸) (PIPES)；1 mM 乙二醇-双(&#946;-氨基乙基醚-N,N,N',N'-四乙酸（EGTA）；和 5 mM MgCl2，pH 6.8）置于冰上8.</li>
		<li>使用0.5 wt%的微管蛋白溶液（50 &#181;L）和鸟苷-5'-[（&#945;,&#946;)-亚甲基三磷酸（GpCpp）（5 &#181;L）以制备含 GpCpp 的微管蛋白溶液（50 &#181;L）。在37℃下孵育 &#176;C下孵育3小时以获得稳定的微管核。 
		注意：GpCpp 的作用是支持微管（MT）的形成，并完全抑制微管解聚为微管蛋白。</li>
		<li>将0.5 wt%微管蛋白溶液（950 &#181;L）以及含 GpCpp 的微管蛋白溶液（50 &#181;L）在约25 &#176;C 下保存 1 天，以获得稳定的 0.5 wt% MT 溶液。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>DNA溶液
	<ol>
		<li>在Tris-EDTA缓冲液（10 mM Tris，pH 8.0，含1 mM EDTA）中配制0.5 wt%的DNA溶液（1 mL）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将0.5 wt%的生物聚合物样品溶液置于25 ℃下保存 &#176;干燥实验中的 C。</li>
</ol>
3. 偏振光下干燥实验与观察
<ol>
	<li>一侧开口容器中的溶液（图1A）
	<ol>
		<li>将硅胶片（参见材料列表）切割成适当形状，厚度为1 mm（内径尺寸为5-15 mm、1 mm和约20 mm）； 图1A).
		<ol>
			<li>组装一个单侧开口的样品池，该样品池由内尺寸为5-15 mm、1 mm和约20 mm的硅胶垫片以及两片未修饰的玻璃载片（76 mm &#215; 1 mm &#215; 26 mm）。预先用双夹固定细胞的两侧，以防止样品溶液泄漏。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>缓慢加入每种0.5 wt%的生物聚合物溶液（100–300 &#181;L）使用孔径约 1 mm 的移液器吸头向每个细胞加入约 25 &#176;C. 使用注射器针头去除样品池中的气泡。</li>
		<li>将细胞置于带有空气循环装置的60 °C烘箱中 &#176;在大气压下进行蒸发，蒸发方向与重力方向相反。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>正交偏振光下的观察（图1B-1C）
	<ol>
		<li>通过100 W卤素灯提供均匀区域（80 mm × 80 mm）的平面光源直射可见光。将偏振器调整至45°&#176; 和135&#176; 使用支架（图1C).</li>
		<li>使用光学导轨和支架固定光源、偏振片、样品台和相机的位置（图1C将样品台置于两个偏振片之间（偏振片之间的距离应约为 5 cm）。将相机置于距样品台约 20 cm 处，以便对焦。</li>
		<li>在指定时间，将步骤 3.1.3 中的样品置于平行于 XZ 平面的载物台上两偏振片之间，并用黑色帘布覆盖装置；实际装置如图所示 图1C.</li>
		<li>使用数码单反相机配备标准变焦镜头（参见材料列表），通过线性交叉偏振器拍摄样品。利用计算机软件（参见材料列表）控制相机设置，如焦距等参数。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>透射光强度的时空分析（图1C）
	<ol>
		<li>评估取向序参量的变化&#160;在干燥过程中，每小时采集一次照片，持续24小时。</li>
		<li>使用图像处理程序沿 Z 方向中心线测量透射光强度的灰度值（例如， ImageJ</li>
		<li>绘制灰度值随距上部开口侧距离变化的函数图像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>正交偏振光下的显微观察（图1D）
	<ol>
		<li>为验证该方法，使用配备CCD相机的偏光显微镜进行显微观察9. 在光路中放置一阶延迟片。使用计算机软件控制拍摄条件。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Flemming, H. -C., Wingender, J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20676145">The biofilm matrix.</a> Nat. Rev. Microbiology. 8 (9), 623-633 (2010).</li>
<li>Osada, Y., Kawamura, R., Sano, K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOsada%2C+Y+%22Hydrogels+of+cytoskeletal+proteins%22">Hydrogels of cytoskeletal proteins</a>. , Springer. (2016).</li>
<li>Rothemund, P. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440, 297-302 (2006).</li>
<li>Okeyoshi, K., Okajima, M. K., Kaneko, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Milliscale+self-integration+of+megamolecule+biopolymers+on+a+drying+gas-aqueous+liquid+crystalline+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Milliscale self-integration of megamolecule biopolymers on a drying gas-aqueous liquid crystalline interface.</a> Biomacromolecules. 17 (6), 2096-2103 (2016).</li>
<li>De Gennes, P. G., Prost, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDe+Gennes%2C+PG+%22The+physics+of+liquid+crystals%22">The physics of liquid crystals</a>. , Oxford University Press. Oxford, UK. (1993).</li>
<li>De Gennes, P. G., Brochard-Wyart, F., Quere, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDe+Gennes%2C+PG+%22Capillarity+and+wetting+phenomena%3A+drops%2C+bubbles%2C+pearls%2C+waves%22">Capillarity and wetting phenomena: drops, bubbles, pearls, waves</a>. , Springer. (2003).</li>
<li>Okajima, M. K., Kaneko, D., Mitsumata, T., Kaneko, T., Watanabe, J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma802829x">Cyanobacteria that produce megamolecules with efficient self-orientations.</a> Macromolecules. 42 (8), 3058-3062 (2009).</li>
<li>Okeyoshi, K., Kawamura, R., Yoshida, R., Osada, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/%E2%80%8Btb/c3tb21242d">Thermo- and photo-enhanced microtubule formation from Ru(bpy)32+-conjugated tubulin.</a> J. Mater. Chem. B. 2, 41-45 (2014).</li>
<li>Olympus. Support BX51P. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.olympus-ims.com/microscope/bx51p/">http://www.olympus-ims.com/microscope/bx51p/</a> (2016).</li>
<li>Matsuo, E. S., Tanaka, T. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.455115">Kinetics of discontinuous volume-phase transition of gels.</a> J. Chem. Phys. 89, 1695-1703 (1988).</li>
<li>Okajima, K., Mishima, R., Amornwachirabodee, K., Mitsumata, T., Okeyoshi, K., Kaneko, T. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/RA/C5RA18585H">Anisotropic swelling in hydrogels formed by cooperatively aligned megamolecules.</a> RSC Adv. 5, 86723-86729 (2015).</li>
<li>Joshi, G., Okeyoshi, K., Okajima, M. K., Kaneko, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directional+control+of+diffusion+and+swelling+in+megamolecular+polysaccharide+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Directional control of diffusion and swelling in megamolecular polysaccharide hydrogels.</a> Soft Matter. 12, 5515-5518 (2016).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

由于透射光强度过低，相机有时难以对样本进行对焦。在这种情况下，在载物台上放置一层延伸的透明塑料薄膜有助于调节焦距。可观测分辨率的限制取决于相机镜头，本例中约为 10 µm。样本厚度的可观测极限 Δy 取决于光源的最大光强，本例中约为 10 mm。
所示装置的优势在于 图1B 其优势在于可在样品干燥过程中拍摄侧面图像。该观察方法无需依赖普通显微镜所使用的水平平面。在干燥实验中，通过将一侧开口的样品室垂直放置，可调控蒸发方向，使其与重力方向相反。对侧面的监测还可实现干燥速率的计算4.
未来，通过在设备的样品台上安装温度和湿度调节器，将能够自动监测取向序参量的时间变化。此外，在装置中增加用于监测重量变化的天平将有助于浓度的估算。该方法还可用于阐明多糖水凝胶的各向异性溶胀过程11,12。因此，将有可能实时监测软致动器的结构变化。

通过关注生物大分子的刚性棒状结构，动态软材料已被用于多种应用，包括多糖生物膜基质1、由细胞骨架蛋白组成的&#34;活性凝胶&#34;2，以及具有特定形状的&#34;DNA折纸&#34;3。为了阐明其结构特性，研究人员已探索了多种策略，如透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜和共聚焦荧光显微镜。然而，由于这些方法大多在干燥或静态状态下进行，难以解释实际生命系统中宏观尺度上的动态行为。最近，我们通过偏振光成功观测到生物大分子在水-空气液晶界面的动态行为4。在干燥生物大分子溶液过程中对取向结构进行可视化时，时间上的变化表明生物大分子在不稳定的空气-液晶界面上发生了自整合。
在此，我们描述了一种利用偏振仪器在气-液晶界面干燥液晶生物聚合物溶液的实验方案。与那些不考虑干燥过程的液晶相分析方法不同5,6通过评估单侧开口细胞中流体相侧向视图的取向序参数，研究了干燥过程中液晶的动态行为。结合细胞蒸发与偏振仪器的使用，实现了对蒸发方向可控的宏观监测。此外，通过聚焦吸附微区的晶体结构，可对干燥记录进行验证，这些晶体结构受到分子量、浓度的影响。 等等。 为验证该方法的有效性，研究了具有刚性棒状结构的基本生物大分子（如多糖、微管（MTs）和DNA）的干燥过程。选择这些生物大分子是因为它们是具有兆级分子量的层级化大分子的典型代表，且其分子间相互作用使其能够形成液晶态。

<table><tbody><tr><td>sacran</td><td>日本 Green Science Materials 公司</td><td></td><td>来自 Aphanothece sacrum。&lt;br/&gt; M&lt;sub&gt;w&lt;/sub&gt; = 1.9 &amp;times; 10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt; g mol&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>黄原胶</td><td>日本太阳化学株式会社</td><td>Neosoft XC</td><td>来自野油菜黄单胞菌。&lt;br/&gt; M&lt;sub&gt;w&lt;/sub&gt; = 4.7 &amp;times; 10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; g mol&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>微管蛋白</td><td>Cytoskeleton, Inc., USA</td><td>T240</td><td>来自猪脑。</td></tr><tr><td>GpCpp</td><td>Jena Bioscience，德国</td><td>NU405L</td><td></td></tr><tr><td>哌嗪-&lt;em&gt;N,N&amp;prime;&lt;/em&gt;-二(2-乙烷磺酸)</td><td>Sigma-Aldrichi, Co. LLC.</td><td>P6757-500G</td><td>PIPES</td></tr><tr><td>乙二醇-双(&amp;beta;-氨基乙基醚-&lt;em&gt;N,N,N',N&#039;&lt;/em&gt;四乙酸</td><td>Dojindo Molecular Technologies, Inc.</td><td>342-01314</td><td>EGTA</td></tr><tr><td>MgCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;-6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>和光纯药工业株式会社</td><td>135-15055</td><td></td></tr><tr><td>KOH</td><td>和光纯药工业株式会社</td><td>162-21813</td><td>沉淀物</td></tr><tr><td>DNA</td><td>Sigma-Aldrich, Co. LLC</td><td>D1626</td><td>来自鲑鱼睾丸&lt;br/&gt;Mw = 1.3 &amp;times; 10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; Da（约 2,000 bp）</td></tr><tr><td>Tris-EDTA 缓冲液</td><td>Sigma-Aldrich, Co. LLC</td><td>T9285-100ML</td><td>10 mM Tris，pH 8.0，含 1 mM EDTA</td></tr><tr><td>载玻片</td><td>日本 Matsunami Glass Ind., Ltd.</td><td>S1111</td><td></td></tr><tr><td>硅橡胶片</td><td>Asone 公司</td><td>6-611-32</td><td>厚度：1 mm</td></tr><tr><td>离心机</td><td>Beckman-Coulter, Inc., USA</td><td>Avanti J-25</td><td>配备 JA-20 转子</td></tr><tr><td>光源</td><td>住友电工光学玻璃株式会社，日本</td><td>LS-LHA</td><td></td></tr><tr><td>导光板</td><td>Sumita Optical Glass, Inc., 日本</td><td>GF7.2-1-L1500R-M80 (AAAR-015M)</td><td>80 mm &amp;times; 80 mm</td></tr><tr><td>卤素灯</td><td>Ushio Inc.，日本</td><td>JCR 15V150WBN</td><td></td></tr><tr><td>支架</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>KMH-80</td><td></td></tr><tr><td>样品台</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>TARW-25503L</td><td></td></tr><tr><td>样品池</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>SHA-25RO</td><td></td></tr><tr><td>棒状</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>ROU-12-40</td><td></td></tr><tr><td>样品架</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>RS-6-40</td><td></td></tr><tr><td>样品架</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>RS-12-60</td><td></td></tr><tr><td>样品架</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>RS-12-80</td><td></td></tr><tr><td>样品架</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>RS-12-130</td><td></td></tr><tr><td>载体</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>CAA-25LS</td><td></td></tr><tr><td>相机支架</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>CMH-2</td><td></td></tr><tr><td>中等光学导轨</td><td>Sigmakoki, Co., Ltd.</td><td>OBA-500SH</td><td></td></tr><tr><td>透镜管</td><td>Tomytech, BORG</td><td>lenstube BK</td><td>80&amp;phi;，L25 毫米&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>透镜管</td><td>Tomytech, BORG</td><td>lenstube BK</td><td>80&amp;phi;，L50 毫米&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>多波段</td><td>Tomytech, BORG</td><td></td><td>80&amp;phi;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>V 片</td><td>Tomytech, BORG</td><td>V型板 60S</td><td></td></tr><tr><td>载物台</td><td>Viexen, Co., Ltd.</td><td>SX样品板架</td><td></td></tr><tr><td>EOS Kiss X7i&amp;nbsp;</td><td>佳能株式会社，日本</td><td>8594B001</td><td>使用标准变焦镜头&amp;nbsp; EFP 18-55 mm</td></tr><tr><td>摄影软件</td><td>佳能公司，日本</td><td>EOS Utility</td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>Microsoft</td><td>表面</td><td></td></tr><tr><td>偏振显微镜</td><td>Olympus</td><td>BX51</td><td></td></tr><tr><td>一阶延迟片</td><td>Olympus</td><td>U-TP530</td><td>&amp;lambda; = 530 nm</td></tr><tr><td>CCD相机</td><td>Olympus</td><td>DP80</td><td></td></tr><tr><td>摄影软件</td><td>Olympus</td><td>cellSens Standard</td><td></td></tr><tr><td>基于Java的图像处理程序</td><td>美国国立卫生研究院</td><td>ImageJ</td><td></td></tr></tbody></table>

大分子生物聚合物在干燥空气-液晶界面自整合的方法

Methods for the Self-integration of Megamolecular Biopolymers on the Drying Air-LC Interface

使用水的生物体在环境中总是容易发生干燥。其生命活动由基于生物大分子的微观和宏观结构驱动，例如维管束中水分的运输以及皮肤层中水分的保湿。本研究建立了一种评估由生物大分子组成的水性液晶（LC）溶液对干燥影响的方法。由于LC生物大分子具有超大分子量，我们选择研究多糖、细胞骨架蛋白和DNA。在偏振光下观察生物大分子溶液干燥过程时，可发现从不稳定的空气-LC界面开始的毫尺度自整合现象。通过从单侧开口的样品池中蒸发水分，可监测水性LC生物大分子溶液的动力学行为。利用正交偏振光拍摄图像并进行分析，能够识别出空间和时间上的变化 取向序参量该方法不仅可用于表征多个领域中的人工材料，还可用于表征天然活体组织。我们相信，该方法将为生物医学和环境领域的软质材料提供一种有效的评估手段。

使用如图1所示的装置，评估了在干燥的空气-液晶界面上从微区到宏区的自组装过程（图2A）。作为干燥实验的首次演示，比较了两种大分子多糖：依克多因多糖（sacran，Mw = 1.9 × 107 g mol−1）和黄原胶（4.7 × 106 g mol−1）。图2B显示了在正交偏振光下样品池中溶液的照片。干燥前，两种溶液中均可见散在分布的多个亮区，表明有透射光通过。在60 °C下干燥6小时后，依克多因多糖溶液中空气-液晶界面下方区域显著增强。这表明在界面处形成了宏观取向结构，类似于凝胶收缩过程中表层的形成10。相比之下，当温度从25 °C升至60 °C时，黄原胶溶液的强度急剧下降，并在界面下方观察到一些较小的宏区。这是因为黄原胶微区的流动性比依克多因多糖微区对温度更为敏感。因此，利用偏振装置检测到了两种...

本文提供了一种在气-液晶体界面处通过干燥诱导大分子生物聚合物自组装的方法。该方法不仅有助于理解生物聚合物的宏观性能，还可作为生物医学和环境领域中软材料的评估手段。

使用水的生物体在环境中总是容易失水干燥。它们的生命活动由基于生物大分子的微尺度和……

本实验的总体目标是评估干燥空气-液晶界面（air-LC界面）对大分子生物聚合物（如多糖、微管和DNA）取向的影响，并在毫米尺度上观察其动态行为。该研究有助于回答分散结构领域中的关键问题，例如在干燥环境中生物聚合物的自组织行为，这种环境与大约5亿年前生物体首次登陆陆地时所面临的条件类似。该技术的主要优势在于，可在干燥过程中从侧面对样品进行观察，而无需在水平面上进行干燥。开始此操作时，将0.5克Sacran加入100毫升水中。用保鲜膜覆盖容器，并在约80摄氏度下搅拌溶液超过12小时。待Sacran与黄原胶溶液冷却后，离心Sacran溶液以去除杂质。现在，将微管蛋白在冰上用Britton-Robinson缓冲液配制成0.5重量百分比的溶液。取50微升微管蛋白溶液与5微升GpCpp混合。然后在37摄氏度下孵育该溶液3小时，以获得稳定的微管或MT核。随后，将950微升微管蛋白溶液与50微升含GpCpp的微管蛋白溶液混合。然后，在约25摄氏度下静置一天，以获得稳定的0.5 wt%微管（MT）溶液。接下来，配制0.5 wt%的DNA溶液和Tris-EDTA缓冲液溶液。将0.5 wt%的生物聚合物样品溶液在25 °C条件下保存，用于干燥实验。将硅胶片切割成适当形状，厚度为1毫米。组装一个由硅胶垫片和两片未修饰的玻璃片构成的单侧开口池。使用双夹固定细胞的两侧，以防止样品溶液泄漏。用孔径为1毫米的移液枪头，在约25摄氏度条件下，缓慢向每个细胞中加入100至300微升的0.5重量百分比生物聚合物溶液。用注射器针头去除细胞中的气泡。接下来，将细胞置于带有空气循环装置的烘箱中，在常压下60摄氏度条件下蒸发18小时。该操作方向与重力方向相反。此放置方式同样适用于后续评审的监测。使用一个100瓦的卤素灯，其具有大面积的平面光源，以提供均匀的可见光。利用支架将起偏器和检偏器的角度分别调整为45度和135度。通过光学导轨和支撑杆固定光源、偏振片、样品台和相机的位置。将样品台置于两个偏振片之间。然后，将相机放置在距离样品台约20厘米的位置，以便对焦。按照文本方案中指定的时间，将生物聚合物样品放置在样品台上，位于偏振片之间，并使样品平行于XZ平面，随后用黑色遮光帘覆盖装置。最后，使用配备标准变焦镜头的数码单反相机，通过正交线性偏振器对样品进行拍照。评估了干燥空气-液晶界面处从微区到宏区的自组装过程。干燥前，观察到透射光呈散射状态的明亮区域。干燥后，空气-液晶界面下方区域及囊纤素（sacran）溶液的强度升高，而黄嘌呤溶液的信号强度减小，并出现微小的宏观区域。时空分析显示，空气-液体界面附近的信号强度峰值和厚度均有所增加，表明微区从空气-液晶界面开始取向，并生长为与界面平行的毫米级区域。囊纤素流体相的偏振显微图像显示为单一蓝色区域，表明形成了单一的宏观区域。黄原胶流体相显示出蓝色、黄色和粉红色区域，表明形成了具有任意取向的多个大尺度结构域。在干燥之前，Sacran 和 MT 溶液均表现出类似的液晶态，具有分散的结构域。在干燥过程中，MT 溶液发生了自整合，分散的结构域被整合为单一的大尺度结构域。DNA溶液在液相中未表现出特定取向。Sacran干燥记录显示出显著的双折射现象，MT干燥记录中观察到波浪状束结构。DNA干燥记录则呈现出任意方向分布的颗粒状宏观区域。该技术问世后，为生物医学工程领域的研究人员利用生物聚合物，通过几何方法研究干燥和湿润过程中气流动力学的可视化开辟了道路。

methods-for-self-integration-megamolecular-biopolymers-on-drying-air

Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

对干燥空气-LC接口Megamolecular生物大分子的自我整合方法

本视频展示了一种用于构建聚合物气泡（polybubble）新型平台的方法，该平台可实现延迟爆裂释放。采用聚酯类聚合物形成具有核-壳结构的聚合物气泡，并可将小分子和抗原作为载荷物质。...

一种用于分子延迟爆发释放的新型递送平台的制备技术

本文描述了一种用于聚合物膜表面引发聚合的等离子体诱导聚合方法。此外，还介绍了将接枝聚合物与光致变色物质进行进一步后修饰的方法，并提供了光响应膜渗透性测量的实验方案。...

通过表面接枝与后修饰联用方法制备光响应膜

我们提出一种制备完全由同一种基础材料——聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）构成的Janus微凝胶的方案，其结构具有明显的区室化特征，基于过饱和NIPAAm单体溶液的相分离形成。所合成的Janus微凝胶表现出独特的性质，如各向异性的热响应性以及亲油/亲水性负载能力。...

合成具有各向异性热响应性及亲油/亲水负载能力的聚(N-异丙基丙烯酰胺) Janus 微凝胶

通过静电纺丝或电喷雾技术，将可生物降解聚合物与具有相似组成的低表面能聚合物共混，制备出二维和三维超疏水聚合物材料。...

用于生物医学应用的超疏水聚合物材料的制备

本文中，我们描述了在牺牲性基底上共轭微孔聚合物（CMP）的界面合成方法，以及通过溶解基底制备自支撑CMP纳米膜的过程。此外，我们还将介绍如何将这些脆弱的纳米膜转移至其他基底上。...

逐层合成与自支撑共轭微孔聚合物纳米膜的转移

我们展示了一种可储存、可运输的脂双层形成系统。当冷冻的膜前体恢复至室温后，可在1小时内形成脂双层膜，成功率超过80%。该系统将减少与离子通道研究相关的繁琐操作和对专业技术的依赖。...

使用聚二甲基硅氧烷薄膜自动形成脂双层膜

本文介绍了一种调节共价交联纳米颗粒尺寸和交联密度的方法，这些纳米颗粒由含有侧链官能团的线性聚酯制备而成。通过调控合成参数（聚合物分子量、侧链官能团引入程度以及交联剂当量），可获得适用于药物递送应用的所需纳米颗粒尺寸和交联密度。...

纳米海绵在尺寸和交联密度上的可调性

我们提供一种实验方案 体外 在开放腔室中进行支撑脂双层上 MinD 和 MinE 的自组织实验。此外，我们还描述了如何将实验体系封闭于脂质包被的 PDMS 微区室中以模拟 体内...

体外 支持性脂双层上自组织蛋白模式的重建

和频产生（SFG）振动光谱被广泛应用，有助于揭示聚合物和生物大分子界面处发生的链构象有序性及二级结构变化。...

通过和频产生振动光谱揭示聚合物与生物大分子的界面分子级结构

结晶驱动的自组装（CDSA）具有独特的能力，可制备长度分布窄的圆柱形纳米结构。本文展示了有机催化下ε-己内酯的开环聚合，以及甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基丙烯酰胺的后续链延伸反应。文中概述了一种活性CDSA方案，可生成长度达500...

通过可生物降解嵌段共聚物的结晶驱动自组装合成单分散柱状纳米粒子

本方案介绍了利用聚合物接枝的金属有机框架（MOF）晶体合成与表征自组装MOF单层膜的方法。该方法表明，聚合物接枝的MOF颗粒可在气-水界面自组装，形成结构完整、可自由支撑的单层结构，扫描电子显微镜成像结果证实了这一点。...

利用聚合物包覆颗粒合成与表征自组装金属-有机框架单层

了解干燥空气-液晶界面诱导巨型生物大分子自整合的实验方法。该技术利用偏振显微镜观察多糖、微管等生物聚合物在干燥过程中的动态取向行为，为生物医学和环境研究提供新工具。

大分子生物聚合物在干燥空气-液晶界面自整合的方法

探索更多视频