Methodenartikel

Methoden zur Selbst Integration von Megamolecular Biopolymere auf der Trocknungsluft-LC-Schnittstelle

DOI:

10.3791/55274

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7. April 2017

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1Japan Advanced Institute of Science and Technology, 2Department of Bioengineering, School of Engineering, The University of Tokyo

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Ein Verfahren zur Trocknung induzierte Selbst Integration von megamolecular Biopolymeren auf der Luft-Flüssigkeit-kristalline Grenzfläche ist vorgesehen. Diese Methodik wird nützlich sein, nicht nur für das Verständnis der makroskopischen Potentiale von Biopolymeren, sondern auch als ein Bewertungsverfahren für weiche Materialien in der biomedizinischen und Umwelt.

Zusammenfassung

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Lebende Organismen, die Wasser verwenden, sind immer anfällig in der Umwelt zu trocknen. Ihre Aktivitäten werden angetrieben von Biopolymer-basierten Mikro- und Makrostrukturen, wie in den Fällen gesehen Wasser in Leitbündel bewegten und feuchtigkeitsspendende Wasser in Hautschichten. In dieser Studie haben wir ein Verfahren zur Bewertung der Wirkung von wässrigem flüssigkristallinen (LC) Lösungen von Biopolymeren beim Trocknen zusammen. Als LC Biopolymere megamolecular Gewicht haben, wählten wir Polysaccharide, Cytoskelett-Proteine ​​und DNA zu untersuchen. Die Beobachtung von Biopolymer-Lösungen während zeigt aus der instabilen Luft-LC-Schnittstelle beginnend milliscale Selbstintegration unter polarisiertem Licht trocknet. Die Dynamik der wässrigen LC-Biopolymer-Lösungen kann durch Verdampfen von Wasser aus einer einseitig offenen Zellen überwacht werden. Durch die Analyse der Bilder kreuzpolarisiertem Licht genommen, ist es möglich , die räumlich-zeitlichen Veränderungen des Orientierungsordnungsparameter zu erkennen. DiesVerfahren für die Charakterisierung von nicht nur künstlichen Materialien in verschiedenen Bereichen, aber auch natürliches Leben Geweben nützlich sein. Wir glauben, dass es ein Bewertungsverfahren für weiche Materialien in der biomedizinischen und Umweltbereich bieten.

Einleitung

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Durch die Fokussierung auf den starren, stabförmigen Strukturen von Biopolymeren, dynamisch weichen Materialien wurden für verschiedene Anwendungen, einschließlich Polysaccharids Biofilm Matrices 1 „aktiven Gele“ bestehend aus Zytoskelett - Proteinen 2 und „DNA origami“ gewünschten Formen 3 verwendet. Um zu klären, haben die strukturellen Eigenschaften, viele Strategien wurden untersucht, wie die Transmissionselektronenmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie und konfokale Fluoreszenzmikroskopie. Da jedoch diese Methoden meist in einem ausgetrockneten oder statischen Zusta....

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Protokoll

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1. Instrumente

  1. Polarisationsvorrichtung
    1. Um eine Polarisationsvorrichtung zu konstruieren, liefert eine Lichtquelle mit einer Halogenlampe, eine Lichtführung, Polarisatoren, ein Probentisch, ein optischer Schiene, Stange steht und eine digitale Spiegelreflexkamera (siehe Abbildung 1C und Liste für die Polarisations Geräteteile).

2. Herstellung der Biopolymer-Lösung

  1. Polysaccaridlösungen
    1. Löst sacran 7 (0,5 g) in reinem Wasser (100 ml) durch Rühren bei ~ 80 ° C für mehr als 12 h. Während der Auflö....

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Ergebnisse

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Verwendung der Vorrichtung wie in 1 gezeigt ist , um die Selbst Integration von Mikrodomäne macrodomain auf einer trocknenden Luftschnittstelle-LC bewertet wurde (2A). Da die erste Demonstration des Trocknungs Experiment wurden zwei Arten von megamolecular Polysacchariden, sacran (M w = 1,9 x 10 7 g mol -1) und Xanthangummi (4,7 x 10 6 g mol -1), wurden verglichen. 2B zeigt .......

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Diskussion

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Es war manchmal schwierig, für die Kamera auf der Probe zu konzentrieren, aufgrund der durchgelassenen Lichtintensität zu gering zu sein. In solchen Fällen auf der Bühne eine erweiterte transparenten Kunststoffilm Platzieren half, den Fokus zu arrangieren. Die Begrenzung der beobachtbaren Auflösung war abhängig von der Kameralinse, ~ 10 & mgr; m in diesem Fall. Die beobachtbare Begrenzung der Probendicke, & Delta; y, waren abhängig von der maximalen Lichtintensität der Lampe, ~ 10 mm in diesem Fall.

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde durch Gewährung-in-Hilfe für junge Wissenschaftler (16K17956) vom Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie von Japan, der Kyoto-Techno Center und The Mitani Stiftung für Forschung und Entwicklung unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
sacranGreen Science Materials Inc., JapanVon Aphanothece sacrum.
Mw = 1,9 × 107 g mol-1
xanthanGum Taiyo Kagaku Co., JapanNeosoft XCVon Xanthomonas campestris.
Mw = 4,7 & mal 106 g mol-1
tubulinCytoskeleton, Inc., USAT240Aus dem Schweinehirn.
GpCppJena Bioscience, DeutschlandNU405L
Piperazin-N,N′ -bis(2-ethansulfonsäure)Sigma-Aldrichi, Co. LLC.P6757-500GPIPES
Ethylenglykol-bis(β-aminoethylether)-N,N,N',N',n'-tetraessigsäureDojindo Molecular Technologies, Inc.342-01314EGTA
MgCl2-6H2OWako Pure Chemical Industries, Ltd.135-15055
KOHWako Pure Chemical Industries, Ltd.162-21813Pellet
DNASigma-Aldrich, Co. LLC.D1626Aus Lachshoden
Mw = 1,3 & mal 106 Da (~2.000 bp)
Tris-EDTA-PufferlösungSigma-Aldrich, Co. LLC.T9285-100ML10 mM Tris, pH 8,0, mit 1 mM EDTA-Objektträgerglas
Matsunami Glass Ind., Ltd., JapanS1111
SilikonkautschukplatteAsone Co.6-611-32Dicke: 1 mm
ZentrifugeBeckman-Coulter, Inc., USAAvanti J-25bestückt mit einer JA-20
RotorlichtquelleSumita Optical Glass, Inc., JapanLS-LHA
LichtleiterSumita Optical Glass, Inc., JapanGF7.2-1-L1500R-M80 (AAAR-015M)80 mm &fach 80 mm
HalogenlampeUshio Inc., JapanJCR 15V150WBN
HalterSigmakoki, Co., Ltd.KMH-80
ProbentischSigmakoki, Co., Ltd.TARW-25503L
ProbenhalterSigmakoki, Co., Ltd.SHA-25RO
StabSigmakoki, Co., Ltd.ROU-12-40
PfostenhalterSigmakoki, Co., Ltd.RS-6-40
PfostenhalterSigmakoki, Co., Ltd.RS-12-60
PfostenhalterSigmakoki, Co., Ltd.RS-12-80
PfostenhalterSigmakoki, Co., Ltd.RS-12-130
TrägerSigmakoki, Co., Ltd.CAA-25LS
KamerahalterSigmakoki, Co., Ltd.CMH-2
mittlere optische SchieneSigmakoki, Co., Ltd.OBA-500SH
ObjektivrohrTomytech, BORGObjektivrohr BK80φ, L25 mm 
LenstubeTomytech, BORGLenstube BK80φ, L50 mm 
Multiband Tomytech, BORG80φ  
V-PlatteTomytech, BORGV-Platte 60S
PlattenhalterViexen, Co.,Ltd.Plattenhalter SX
EOS Kiss X7i Canon Inc., Japan8594B001mit einem Standard-Zoomobjektiv  EFP 18-55 mm
FotosoftwareCanon Inc., JapanEOS Utility
PCMicrosoft
OlympusBX51
Retardierungsplatte erster OrdnungOlympusU-TP530lambda; = 530 nm
CCD-KameraOlympusDP80
FotosoftwareOlympuscellSens Standard
Java-basiertes Bildverarbeitungsprogrammder National Institutes of HealthImageJ
Oberflächenpolarisationsmikroskop &

Referenzen

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  1. Flemming, H. -C., Wingender, J. The biofilm matrix. Nat. Rev. Microbiology. 8 (9), 623-633 (2010).
  2. Osada, Y., Kawamura, R., Sano, K. Hydrogels of cytoskeletal proteins. , Springer. (2016).
  3. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and pattern....

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Schlagwörter

TrocknungsumgebungPolarisationsmikroskopieBiopolymertropfenraumzeitliche Analyseorientationaler Ordnungsparametereinseitig offene Zellekreuzpolarisiertes Licht

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