Methodenartikel

Synthesis, Assembly und Charakterisierung von Monolayer Protected Gold-Nanopartikeln Films für die Protein-Monoschicht Elektrochemie

DOI:

10.3791/3441

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4. Oktober 2011

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1Department of Chemistry, Gottwald Center for the Sciences, University of Richmond, 2Department of Biochemistry and Molecular Biology, Gottwald Center for the Sciences, University of Richmond

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Alkanthiolat stabilisiert Goldkolloide als Monoschicht geschützt Cluster (MPL) bekannt sind, synthetisiert, charakterisiert und montiert zu dünnen Filmen als Adsorptions-Schnittstelle für Protein-Monoschicht Elektrochemie von einfachen Redox-Protein wie Pseudomonas aeruginosa Azurin (AZ) und Cytochrom C (Cyt C).

Zusammenfassung

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Kolloidales Gold-Nanopartikel geschützt mit Alkanthiolat Liganden genannt Monoschicht geschützten Goldcluster (MPL) synthetisiert und anschließend in Film-Baugruppen, die als Adsorptions-Plattformen für Protein-Monoschicht Elektrochemie (PME) dienen. PME ist als Modellsystem für die Untersuchung elektrochemischer Eigenschaften von Redox-Proteine, indem man sie auf eine Adsorption Plattform auf eine modifizierte Elektrode, die auch als Redox-Partner für Elektronentransfer (ET)-Reaktionen eingesetzt. Studien haben gezeigt, dass Gold-Nanopartikel Film Versammlungen dieser Art für eine homogenere Proteinadsorption Umgebung zu schaffen und zu fördern ET ohne Abstandsabhängigkeit im Vergleich zu den traditionellen Systemen mit Alkanthiol selbstorganisierten Monoschichten (SAM) geändert. In diesem Papier und der MPL 3.1 funktionalisiert mit hexanethiolate Liganden synthetisiert werden unter Verwendung eines modifizierten Brust Reaktion 4 und charakterisiert mit UV-sichtbaren (UV-Vis-Spektroskopie), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Proton (1 H) Kernspinresonanz (NMR). MPC Filme sind auf SAM modifizierten Goldelektrode Schnittstellen mit einem "dip-Zyklus" Methode der alternierenden MPC Schichten und dithiol Verbindungsmoleküle montiert. Film Wachstum bei Gold-Elektrode elektrochemisch durch die Messung von Veränderungen der Double-Layer-Ladestrom des Systems verfolgt. Analog-Filme auf Silan modifizierte Glasträger montiert ermöglichen optische Überwachung von Film-Wachstum und Querschnitts-TEM-Analyse liefert eine geschätzte Schichtdicke. Während Film Montage, Manipulation der MPC-Ligand-Schutz sowie die interpartikulären Gelenkmechanismus für vernetzte Filme, die leicht anpassbar sind erlaubt, eine Schnittstelle mit Redox-Protein mit verschiedenen Adsorptions-Mechanismus. Zum Beispiel kann Pseudomonas aeruginosa Azurin (AZ) hydrophob zu Dithiol-linked Filme hexanethiolate MPCs und Cytochrom c (Cyt c) können elektrostatisch mit einer Carbonsäure modifizierten MPC Grenzschicht immobilisiert werden adsorbiert werden. In diesem Bericht haben wir auf dem Film-Protokoll für die AZ-System ausschließlich konzentrieren. Untersuchungen, die die Adsorption von Proteinen an MPC modifizierten synthetischen Plattformen könnte weiter das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen und künstliche Materialien, und somit Hilfe zur Entwicklung von Biosensor-Systeme, ET Modellierung von Systemen und synthetischen biokompatiblen Materialien. 5-8

Protokoll

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1. Hexanethiolate Monolayer Protected Goldcluster Synthese

Hexanethiolate funktionalisierten Monoschicht geschützten Goldcluster (MPL) sind nach einem 2:1 1-Hexanthiol (C6), Gold Molverhältnis einer durchschnittlichen Struktur der Au 225 (C6) 75 zu produzieren. 4-9 Spezifische Änderungen an der Brust Reaktion synthetisiert, wie Ligand-Typ, bestimmte Thiol-to-Gold-Verhältnis, Temperatur und Reaktionszeit Fördermenge, oder Post-Synthese-Behandlungen, können 9-11 Ernte ein breites Spektrum von MPC mit unterschiedlichen Kerngrößen und funktionelle Schutz-Gruppe. 4 Die MPC ungefähre ( Durchs....

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Diskussion

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Protein-Monoschicht Elektrochemie ist eine effektive Technik, um Wechselwirkungen zwischen Redox-Proteinen und synthetischen adsorptive Plattformen zu studieren. Die Wirksamkeit dieser Strategie ist jedoch abhängig von der Fähigkeit, eine Adsorption-Schnittstelle mit einem hohen Grad an molekularer Ebene steuern Ingenieur. Die MPC-basierten Plattformen, die das Protokoll erstellt stellen speziell entwickelt Plattformen, die in der Lage, eine homogenere Proteinadsorption Umgebung 3 ermöglichen und erleichtern .......

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Offenlegungen

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Danksagungen

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Wir danken der National Science Foundation (CHE-0847145) und die Henry Dreyfus Teacher-Scholar Awards Program für die großzügige Unterstützung dieser Forschung. Wir möchten ausdrücklich anerkennen Christine Davis, Direktor der Mikroskopie und Imaging in der Fakultät für Biologie an der University of Richmond für ihre Unterstützung bei der Querschnitts-Bildgebung. Besonderer Dank an Drs gegeben. T. Leopold, R. Kanters, D. Kellogg, R. Miller, und W. Case, sowie, Russ Collins, Phil Joseph, Carolyn Marks, Mandy Mallory und John Wimbush - von denen alle machen Undergraduate Research möglich an der Universität von Richmond. Ein sehr persönliches Dankeschön an alle aktuelle....

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Materialien

Name des Reagenzes und Ausrüstung Firma Katalog-Nummer
Tetraoctylammoniumbromid Sigma-Aldrich 294136
Natriumborhydrid Sigma-Aldrich 213462
Tetrachlorogoldsäure Sigma-Aldrich 254169-5G
1-Hexanthiol Sigma-Aldrich 234192
Transmission Electron Microscope JEOL 1010
Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer Bruker Avance 300 MHz
Formvar / carbon Trägerfolie auf Kupfer Gitter (400 mesh) Electron Microscopy Sciences FCF400-Cu
Gold-Substrat Verdampft Metall Films Corp Brauch
Ag / AgCl Referenz-Elektrode Mikroelektroden, Inc. MI-401F
Potentiostaten CH Instruments, Inc. CHI650A, CHI610B
1,9-Nonanedithiol Sigma-Aldrich N29805
(3-Mercaptopropyl)-trimethoxysilan Sigma-Aldrich 175617
Ultraviolet Visible Spectrophotometer Agilent 8453
Embed 812 Epoxidharz Electron Microscopy Sciences 14120
"00" BEEM Kapsel Electron Microscopy Sciences 70000-B
Silicon flache Form Electron Microscopy Sciences 70900
Diamant-Messer Diatome 21-ULE, S12801

Referenzen

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  1. Loftus, A. F., Reighard, K. P., Kapourales, S. A., Leopold, M. C. Monolayer-Protected Nanoparticle Film Assemblies as Platforms for Controlling Interfacial and Adsorption Properties in Protein Monolayer Electrochemistry. J. Am. Chem. Soc. 130, 1649-1661 (2008).
  2. Vargo, M. L., Gulka, C. P., Gerig, J. K., Manieri, C. M., Dattelbaum, J. D., Marks, C. B., Lawrence, N. T., Trawick,....

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Schlagwörter

Monolayer Protected ClustersGold Nanoparticle FilmsProtein Monolayer ElectrochemistryDip Cycle AssemblyUltraviolet Visible SpectroscopyTransmission Electron MicroscopyProton Nuclear Magnetic ResonanceDouble Layer Charging CurrentCyclic VoltammetryAzurin Protein Adsorption

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